[发明专利]一种基于热管换热的离心分离式脱氢反应器及系统

说明书

本发明公开了一种基于热管换热的离心分离式脱氢反应器及系统，包括反应器筒体，分离筒体和气液分离器。反应器筒体顶部连接排气口，内设置分离筒体，底部为热管蒸发段；分离筒体的侧面连接有入口管，底部连接排液管，顶部安装有气液分离器；分离筒体的内壁上涂覆有催化剂层；气液分离器的气体出口与反应器筒体的排气口相连通。本发明靠热管提供脱氢反应所需要的热量，利用热管换热器中工质相变温度不变特性控制储氢有机溶剂脱氢反应时严格的温度区间。本发明靠离心分离的方法将脱氢过程中产生的氢气及时脱离催化剂表面，提高脱氢效率。本发明采用表面涂覆脱氢反应催化剂，使得温度分布更加均匀。本发明可根据实际需求，自动改变输出功率。

技术领域

本发明属于脱氢技术领域，涉及一种基于热管换热的离心分离式脱氢反应器及系统。

背景技术

氢能是一种来源广泛、清洁无碳的二次能源，同时也是高效的储能载体，是减少碳排放的替代能源之一。液体有机氢载体(LOHC)储氢是借助某些具有不饱和基团的有机化合物与氢气发生可逆反应以实现储氢，具有安全可靠、适合长时间和长距离储氢、可与现有石油基础设备相结合等优点，被认为是最具有潜力的储氢技术之一。

液体有机载体储氢由加氢反应和脱氢反应两部分组成。贫氢有机化合物(LOHC-)与氢气通过催化氢化反应转化为富氢有机化合物(LOHC+)，该过程放热且分子数减小，在低温加压的环境中转化率很高，目前很多国家已经进入工业化生产，工艺成熟。但催化脱氢反应是释放氢气同时LOHC+变成LOHC-的过程，该过程为强吸热非均相过程，需要在低压高温环境下保证高转化率，但高温时会出现一系列问题，如：催化剂失活导致反应速率变慢，有机溶剂分解甚至副反应的发生导致氢气纯度低等，且过高的温度会带来更大的能量损耗。除此之外，反应生成的氢气如不及时排出，不仅会阻碍LOHC+与催化剂的相互作用，还会使脱氢反应向逆反应方向移动，从而减少氢气产率。因此，实现液体有机载体储氢可逆循环的关键在于脱氢过程中保持相对稳定的脱氢反应温度区间和及时排除产生的氢气。

现有的脱氢反应器中依靠电加热或油浴加热，并不能稳定保持设备处于最佳脱氢温度，导致副反应产生，氢气纯度较低。此外，现有脱氢反应器无法及时将气液两相分离，脱氢效率较低。

发明内容

本发明的目的在于利用热管换热器中工质相变温度不变特性控制储氢有机溶剂脱氢反应时严格的温度区间，提高脱氢后氢气的纯度，提供一种基于热管换热的离心分离式脱氢反应器及系统，本发明利用离心分离的方法将脱氢过程中产生的氢气及时脱离催化剂表面，提高脱氢效率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于热管换热的离心分离式脱氢反应器，包括：

反应器筒体，所述反应器筒体顶部连接排气口，内设置分离筒体，底部为热管蒸发段；

分离筒体，所述分离筒体的侧面连接有入口管，底部连接排液管，顶部安装有气液分离器；分离筒体的内壁上涂覆有催化剂层；

气液分离器，所述气液分离器的气体出口与反应器筒体的排气口相连通。

上述脱氢反应器进一步的改进在于：

所述入口管与分离筒体相切，并向下倾斜，用于使有机工质进入分离筒体后沿筒壁旋流向下运动。

所述气液分离器采用丝网分离器，用于分离氢气中混有的液滴。

所述排气口采用折流分离。

一种基于热管换热的离心分离式脱氢反应系统，包括：

脱氢反应筒体，所述脱氢反应筒体内设置若干脱氢反应器，所述若干脱氢反应器的入口管连接供料系统，排气口连接氢气储罐；脱氢反应筒体下部设置尾气通道，脱氢反应器下部的热管蒸发段位于尾气通道内；