氢发生装置以及氢化反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提高脱氢反应或氢化反应的效率。本发明专利技术的氢发生装置是在催化剂的存在下，通过有机氢化物的脱氢反应产生氢的装置，该装置具有多管结构的反应器（１０），该反应器（１０）具备下述两个区域，即供给用于产生脱氢反应所必须的热的燃料、具有该燃料的燃烧所利用的燃烧催化剂的区域（１２）；和具有脱氢反应所必须的脱氢催化剂的区域（１１）；这两个区域以壁为间隔，在直径方向上相邻。本发明专利技术的氢化反应装置是在催化剂的存在下，通过不饱和烃和氢的氢化反应合成有机氢化物的装置，该装置具有多管结构的反应器（１０），该反应器（１０）具备下述两个区域，即除去氢化反应中产生的热的区域（１２）；和具有氢化反应所必须的氢化催化剂的区域（１１），这两个区域以壁为间隔，在直径方向上相邻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过有机氢化物的脱氢反应产生氢的氢发生装置、以 及通过不饱和烃的氢化反应合成有机氢化物，由此储存氢的氢化反应 装置。
技术介绍
近年来，伴随着化石燃料的消耗而产生的公害和温暖化、伴随原 子能的利用而需降低核爆风险，氢能源受到关注。氢可通过水的电解 生成，因此可以说在地球上几乎取之不尽用之不竭。氢还是燃烧后不 产生二氧化碳的清洁能源。这是氢受到关注的主要原因。但是，利用氢时必须安全且高效地储存氢。目前已经得到实际应 用的氢的储存方法例如有以气体的形式封装在高压气瓶内的方法；储存在储氢合金内部的方法；以液体氢的形式储存的方法等。但是，通过这些方法储存氢时，存在需要巨大的设备投资、氢的 储存能力低等问题，每种方法在将氢用作能源时都难以利用。另一方面，具有相同碳原子数的环状烃已知有苯和环己烷。前者 的苯是碳碳之间的键部分为双键的不饱和烃，而后者的环己烷是碳碳 之间的键没有双键的饱和烃。因此，在苯上加成氢则得到环己垸，由 环己垸除去一部分氢则得到苯。同样，由萘的氢化反应可得到萘垸， 由萘烷的脱氢反应可得到萘。以下，将如饱和烃这样的、可通过脱氢 反应将氢供给外部的有机化合物称为"有机氢化物"。这样，通过利用 这些烃的氢化反应和脱氢反应，可以进行氢的储存和供给。所述氢的 储存或供给技术有望在汽车的动力、发电中应用(例如参照专利文献 1)。专利文献1:日本特开2002-187702号公报(摘要等)
技术实现思路
但是，在将利用上述环己垸、萘烷等有机氢化物与苯、萘等不饱 和烃之间的脱氢反应和氢化反应进行的氢的供给和储存实际应用时， 希望进一步提高反应效率，有效地供给和储存氢。特别是必须有效地 利用脱氢反应所需的能量或者氢化反应所得到的能量。本专利技术针对上述问题而设，其目的在于提高脱氢反应或氢化反应 的效率。为实现上述目的，本专利技术提供氢发生装置，该装置是在催化剂的 存在下，通过有机氢化物的脱氢反应产生氢的装置，具有多管结构的 反应器，该多管结构的反应器具备下述两个区域，即供给用于产生脱 氢反应所必须的热的燃料、具有该燃料的燃烧所利用的燃烧催化剂的 区域；和具有上述脱氢反应所必须的脱氢催化剂的区域；这两个区域 以壁为间隔，在直径方向上相邻。有机氢化物的脱氢反应是极大的吸 热反应，通常的填充式反应器难以供给反应所必须的能量。采用本发 明的氢发生装置，燃料燃烧产生的能量直接传递至另一个区域的脱氢 催化剂，能量的利用效率极高，并且可以使氢的发生速度增大。本专利技术的另一方面是将上述专利技术中的燃烧催化剂和脱氢催化剂 的至少任一种催化剂负载在反应器内的壁面上的氢发生装置。由此， 来自燃烧催化剂的热穿过壁面直接传递至催化剂。因此，可以使氢的 发生速度增大。本专利技术的另一方面是将上述专利技术中的壁面制成叶片、皱褶、格栅 或蜂窝状的部件的壁面的氢发生装置。由此，可以使负载催化剂的单 位体积的面积增大，进一步提高反应效率。本专利技术的又一方面是将上述各专利技术中的燃烧催化剂和脱氢催化 剂的至少任一种催化剂负载于经阳极氧化处理的铝化合物上的氢发 生装置。由此，可以得到导热性良好的催化剂载体。并且，通过将导热性良好的铝用于各区域的壁面或叶片中，可以将发热区域的热迅速 地传递至吸热区域。本专利技术的又一方面是将上述各专利技术的燃料作为脱氢反应的产物 的氢发生装置。由此，可以减少或完全不使用由外部供给的燃料，可 以利用原料的反应产物自给地产生氢。本专利技术的另一方面是氢化反应装置，该装置是在催化剂的存在 下，通过由不饱和烃的氢化反应合成有机氢化物来储存氢的装置，具 有多管结构的反应器，该多管结构的反应器具备下述两个区域，即除 去氢化反应中生成的热的区域；和具有氢化反应所必须的氢化催化剂 的区域，这两个区域以壁为间隔，在直径方向上相邻。用于储存氢的 不饱和烃的氢化反应是很大的放热反应，同时也是平衡反应，温度升 高则反应率降低。采用本专利技术的氢化反应装置，可以控制反应温度的 升高，提高氢化反应的效率，使氢化反应的速度增快。本专利技术的另一方面是将上述专利技术的氢化催化剂负载于反应器内 的壁面上的氢化反应装置。由此，氢化反应中产生的热穿过壁面被立 即除去。因此，可以使氢化反应的速度增快。本专利技术的又一方面是将上述专利技术的壁面制成叶片、皱褶、格栅或 蜂窝状的部件的壁面的氢化反应装置。由此，可以使负载催化剂的单 位体积的面积增大，进一步提高反应效率。本专利技术的又一方面是将上述各专利技术的上述氢化催化剂负载于经 阳极氧化处理的铝化合物上的氢化反应装置。由此，可以得到导热性 高的催化剂载体。并且，通过将导热性良好的铝用于各区域的壁面或 者叶片中，可以将一个区域的热迅速传递至另一个区域。根据本专利技术，可以提高脱氢反应或氢化反应的效率，同时提高总 体的能量效率。附图简述附图说明图1示意性表示本专利技术的氢发生装置的优选实施方案。图2是示意性表示图1所示的反应器的斜视图。图3表示将图2所示的反应器用A面截断时的截面B。图4示意性表示本专利技术的氢化反应装置的优选实施方案。符号说明1氢发生装置 10反应器 11外侧区域 12内侧区域 17叶片 18叶片40氢化反应装置实施专利技术的最佳方式 (1.氢发生装置)以下，根据附图对本专利技术的氢发生装置的优选实施方案进行详细 说明。首先，对本专利技术的氢发生装置的脱氢反应进行简单说明。以下所 示的三种反应式是表示有机氢化物的脱氢反应的反应式的一个例子。 如这些反应式所示，通过从有机氢化物中脱氢，生成不饱和烃。C10H18 — C1()H8+5H2 —333.4 kJ/mol (萘垸的脱氢反应) C6H12— C6H6+3H2 — 205.9 kJ/mol (环己烷的脱氢反应) C7H14 — C7H8+3H2 — 204.8 kJ/mol (甲基环己烷的脱氢反应)通过利用如有机氢化物这样的、通过脱氢反应使本身的碳碳之间 的键的一部分或全部变为双键或三键、向外部释放氢的化合物，可以 构建氢发生装置。图l示意性表示本专利技术的氢发生装置的优选实施方案的构成。本图表示氢发生装置的一个方案，并不限于此。本专利技术的实施方案的氢发生装置1具备反应器10，该反应器10 是有机氢化物的一个例子——甲基环己烷(图1中表示为"OHY")进行 脱氢反应的场所。反应器10是竖长的筒状，在其直径方向具有将管 三重重叠的三重管结构。反应器10最内侧的管是燃料(图1中表示为 "FU")与空气的混合物燃烧生成的排放气体的通路13。燃料也包括市 政供气、LPG、灯油等。通路13的上方和下方均形成开口部分，排放 气体由通路13的上方向下方流动，由反应器10排出。通路13的外侧配置有直径比通路13大的管。夹在该管和通路13 的外壁之间的区域是导入燃料和空气的混合物并燃烧的区域(该实施 方案中称为"内侧区域")12。内侧区域12与反应器10的下方侧面和通 路13的上方连接。反应器10的下方侧面设置有与内侧区域12连接 的一个或多个口。图l中只表示了两个口，可以是一个或三个以上的 口。燃料和空气由反应器10的下方侧面进入内侧区域12,在此燃烧。 燃烧生成的排放气体由通路13的上方迸入，流向反应器10的外部。在内侧区域12的外侧配置有兼作反应器10的外壁的管。夹在该 管的内壁和构成内侧区域的管的外壁之间的区域是通过甲基环己烷 本文档来自技高网...

【技术保护点】
氢发生装置，其特征在于：该装置是在催化剂的存在下、通过有机氢化物的脱氢反应产生氢的装置，该装置具有多管结构的反应器，该反应器具备下述两个区域，即供给用于产生脱氢反应所必须的热的燃料、具有该燃料的燃烧所利用的燃烧催化剂的区域；和具有所述脱氢反应所必须的脱氢催化剂的区域；这两个区域以壁为间隔，在直径方向上相邻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：市川胜，田边克守，樱元正，菊池哲，三田幸满，
申请(专利权)人：株式会社莱恩能源，株式会社铝表面技术研究所，市川胜，
类型：发明
国别省市：JP[日本]