一种氨分解制氢系统技术方案

本发明专利技术提供了一种氨分解制氢系统，涉及制氢技术领域。该氨分解制氢系统，包括：液氨储存单元、一级预热单元、二级预热单元、氨分解单元、氨吸附单元、氢气提纯单元和氢气储存单元；液氨储存单元为一级预热单元提供液氨，二级预热单元分别与氨分解单元、氨吸附单元连通，二级预热单元的气体分布区域与空气管道；氨分解单元内的气体输送到一级预热单元内后通入氨吸附单元内；氨吸附单元的出口分别与二级预热单元和氢气提纯单元连通；氢气提纯单元的氢出口与氢气储存单元连通，废气出口与二级预热单元连通。本发明专利技术利用电加热和自加热来实现液氨的汽化和加热，并利用氨气和循环制得的氢气为氨气分解提供一部分供热，提高整个系统的热量转化率。转化率。转化率。

【技术实现步骤摘要】
一种氨分解制氢系统


[0001]本专利技术涉及制氢
，尤其是涉及一种氨分解制氢系统。

技术介绍

[0002]氨分解制氢技术是用氨为原料，在钌、镍、铁、钴催化剂的作用下，加热到400
‑
1000℃进行分解，可以得到含75%H2、25%N2的氢氮混合气体。再对氢氮混合气体进行氢气提纯，最后可以得到99%
‑
99.999%的氢气。
[0003]现在的氨分解装置有着很大的局限性。因为大多数原料都是采用的液氨，同时氨分解是吸热反应，反应温度高，需要提供大量的热量。导致现有的装置的耗能都很高。
[0004]现有技术一般通过设置单独的燃烧模块提供热量或者电加热装置供热，能耗大、制作成本高，且目前许多氨分解制氢系统能量利用不充分、存在热量损失、转化率低等问题。
[0005]为此，需要一种结构简单、热量高效利用，降低外部供热的。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决在现有的氨分解制氢系统能量利用不充分、存在热量损失、转化率低等问题，针对上述问题本专利技术提供了一种氨分解制氢系统，利用电加热和自加热来实现液氨的汽化和加热，并利用氨气和循环制得的氢气为氨气分解提供一部分供热，提高整个系统的热量转化率。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种氨分解制氢系统，包括：液氨储存单元、一级预热单元、二级预热单元、氨分解单元、氨吸附单元、氢气提纯单元和氢气储存单元；
[0009]所述液氨储存单元为所述一级预热单元提供液氨，所述一级预热单元的氨介质出口与所述二级预热单元的氨介质进口连通；
[0010]所述二级预热单元的氨介质出口与所述氨分解单元连通，所述二级预热单元的催化燃烧的反应气体出口与所述氨吸附单元连通；所述二级预热单元内的反应气体出口连接至所述氨吸附单元内后，通过管道排出；所述二级预热单元的进气口处设有空气进入管道；
[0011]所述氨分解单元的氨分解气出口通过管道连接至所述一级预热单元内，该管道穿过所述一级预热单元连接至所述氨吸附单元内；
[0012]所述氨吸附单元的氢氮混合介质出口与所述氢气提纯单元和所述二级预热单元的进气口连通；所述氨吸附单元的解吸气出口与所述二级预热单元的进气口连通;
[0013]氢气提纯单元的氢气出口与所述氢气储存单元连通，所述氢气提纯单元的废气出口连接至所述二级预热单元的进气口处；
[0014]其中，所述二级预热单元包括：
[0015]预热罐，所述预热罐沿其轴线方向设有两管板，两管板将所述预热罐内分隔为气体分配区域、反应区域和出气区域；
[0016]所述氨吸附单元的氨介质出口、氢气提纯单元的废气出口和空气进入管道均连接至所述气体分配区域内；
[0017]反应管道，安装在两管板之间，其两端分别与所述气体分配区域和出气区域连通，所述反应管道内填充有催化剂；
[0018]氨气输送管道，安装在所述预热罐内，其两端延伸出所述预热罐，分别与所述一级预热单元和氨分解单元连通，位于所述反应区域内的氨气输送管道呈螺旋状设置，且套设在所述反应管道外；
[0019]加热器，设置在所述反应区域内；
[0020]透气支架，设置在所述出气区域内，所述透气支架于所述预热罐的底部之间形成出气口；
[0021]填料，填充在所述出气区域内；
[0022]其中，所述反应管道内的气体流动方向与所述氨气输送管道内的氨气流动方向相反。
[0023]可选地，所述二级预热单元进一步包括：
[0024]气体分布器，安装在所述预热罐的气体混合区域内，用于分布进入预热罐内的空气和废气。
[0025]可选地，所述二级预热单元进一步包括：
[0026]保温层，设置在所述反应区域的侧壁上。
[0027]可选地，所述加热器为电阻加热丝，所述电阻加热丝沿所述反应管道的轴线呈螺旋状设置，所述氨气输送管道位于所述电阻加热丝内。
[0028]可选地，所述电阻加热丝的螺距可调。
[0029]可选地，所述催化剂为Pt/TiO2、Pd/HZSM
‑
5、CoO2、CuO2、LaMnO3的一种。
[0030]可选地，所述氨分解单元的分解管道中填充有Ru、Fe、Co、Ni、Ni
‑
Fe、非贵金属或双金属催化剂中的一种。
[0031]可选地，所述氨吸附单元包括：
[0032]解析组件，其出气端通过管道与所述氢气提纯单元和二级预热单元的进气口连通，其进气端与所述氨分解单元连通；
[0033]解吸组件，其出气端与所述二级预热单元的进气口连通，其进气端与所述氨分解单元连通。
[0034]可选地，所述氢气提纯单元为PSA变压吸附装置。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0036]1、利用电加热和自加热来实现液氨的汽化和加热，并利用氨气和循环制的氢气为氨气分解提供一部分供热的目的；降低制氢的能耗，提高废气的利用率，达到节约能源的目的。
[0037]2、将氨气高温分解的气体通过一级预热单元为氨气汽化提供大量的热量，降低汽化需要的额外热量。降低热量的损耗。
[0038]3、氨吸附单元及氢气提纯单元的解吸气都通入二级预热器的催化反应的燃烧进行供热，提高热能的利用率，降低能源的损耗。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]图1为氨分解制氢系统的整体结构示意图。
[0041]图2为氨分解制氢系统的二级预热单元的结构示意图。
[0042]附图标记：
[0043]1、液氨储存单元；
[0044]2、一级预热单元；
[0045]3、二级预热单元；31、预热罐；32、管板；33、反应管道；34、氨气输送管道；35、加热器；36、透气支架；37、填料；38、气体分布器；39、保温层；
[0046]4、氨分解单元；
[0047]5、氨吸附单元；
[0048]6、氢气提纯单元；
[0049]7、氢气储存单元。
具体实施方式
[0050]在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0051]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语
ꢀ“
相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨分解制氢系统，包括：液氨储存单元、一级预热单元、二级预热单元、氨分解单元、氨吸附单元、氢气提纯单元和氢气储存单元；其特征在于，所述液氨储存单元为所述一级预热单元提供液氨，所述一级预热单元的氨介质出口与所述二级预热单元的氨介质进口连通；所述二级预热单元的氨介质出口与所述氨分解单元连通，所述二级预热单元的催化燃烧的反应气体出口与所述氨吸附单元连通；所述二级预热单元内的反应气体出口连接至所述氨吸附单元内后，通过管道排出；所述二级预热单元的进气口处设有空气进入管道；所述氨分解单元的氨分解气出口通过管道连接至所述一级预热单元内，该管道穿过所述一级预热单元连接至所述氨吸附单元内；所述氨吸附单元的氢氮混合介质出口与所述氢气提纯单元和所述二级预热单元的进气口连通；所述氨吸附单元的解吸气出口与所述二级预热单元的进气口连通；氢气提纯单元的氢气出口与所述氢气储存单元连通，所述氢气提纯单元的废气出口连接至所述二级预热单元的进气口处；其中，所述二级预热单元包括：预热罐，所述预热罐沿其轴线方向设有两管板，两管板将所述预热罐内分隔为气体分配区域、反应区域和出气区域；所述氨吸附单元的氨介质出口、氢气提纯单元的废气出口和空气进入管道均连接至所述气体分配区域内；反应管道，安装在两管板之间，其两端分别与所述气体分配区域和出气区域连通，所述反应管道内填充有催化剂；氨气输送管道，安装在所述预热罐内，其两端延伸出所述预热罐，分别与所述一级预热单元和氨分解单元连通，位于所述反应区域内的氨气输送管道呈螺旋状设置，且套设在所述反应管道外；加热器，设置在所述反应区域内；透气支架，设置在所述出气区域内，所述透气支架于所述预热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王业勤，叶根银，常锦，严莎，
申请(专利权)人：四川亚联氢能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：