一种电加热式氨制氢反应器制造技术

本发明专利技术属于反应器设计领域，具体涉及一种电加热式氨制氢反应器。本发明专利技术通过在反应器内安装电热管为氨制氢反应提供充足的热量供给，通过合理地设置电热管的排列方式，促使电加热式氨制氢反应器的筒体内部的温度分布均匀，有效提高热量利用率和传热效率，进一步提高整个电加热式氨制氢反应器内部的氨气催化裂解成氢气和氮气的效率。通过在筒体以及上封头之间设置圆形的安装板，并将电热管固定在安装板上的限位孔内，使得后续维修、更换电热管时只需要将安装板从筒体和上封头之间拆下并取出电热管即可。有助于实现电热管的快速维修，更换方便，耗时短。该电加热式氨制氢反应器操作方便，成本较低，有利于在生产实践中推广应用。有利于在生产实践中推广应用。有利于在生产实践中推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种电加热式氨制氢反应器


[0001]本专利技术属于反应器设计领域，具体涉及一种电加热式氨制氢反应器。

技术介绍

[0002]氨制氢是以氨气为原料，在催化剂及吸热的情况下催化裂解为氢气和氮气。传统的电加热形式为在反应器外包裹电加热套以对整个反应器进行加热，产生的热量通过反应器壁面以辐射和对流的方式传递给催化剂和反应气，热能利用效率相对较低。而氨裂解反应是一个吸热反应，对温度极其敏感，必须使氨气和催化剂持续处于合适的温度区间内，才能使氨气催化裂解持续高效的进行。
[0003]对于目前的电加热式反应器，大多数反应器内部的温度分布不均匀，即电加热式反应器内部的部分区域会出现很高的温度或者很低的温度。从而导致电加热式反应器内部的热量难以得到充分利用、传热效率低，进一步致使整个电加热式反应器内部的氨气裂解的效率较低。因此，保持反应器内部温度分布均匀、稳定，防止反应器内部局部区域出现高温情况致使催化剂失活，逐渐成为氨制氢技术研究的一大热点。此外，现有的电加热式反应器中的电热管使用频繁后容易老化、损坏，后续维修时通常需要拆除整个电加热式反应器进行更换电热管，从而耗费大量的时间和人力，致使成本增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中的电加热式反应器存在内部温度分布不均匀、传热效率低、热量利用率低、维修困难、更换不方便的缺陷，提供了一种电加热式氨制氢反应器以克服上述缺陷。
[0005]为实现上述专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种电加热式氨制氢反应器，包括：筒体，其内设置有用于持续发热的电热管；下封头，其与筒体的一端相连接，其上设置有用于气体流入的进气口；上封头，其与筒体的另一端相连接，其上设置有用于气体流出的出气口；安装板，其位于筒体以及上封头之间，其上设置有用于气体流通的通气孔以及若干用于固定电热管且呈规则排列的限位孔。
[0006]本专利技术的电加热式氨制氢反应器包括一个筒体。筒体内设置有用于持续发热的电热管。还包括与筒体的一端相连接的下封头，下封头上设置有用于气体流入的进气口。还包括与筒体的另一端相连接的上封头，上封头上设置有用于气体流出的出气口。还包括一块圆形的安装板，安装板位于筒体以及上封头之间。安装板上设置有用于气体流通的通气孔以及若干用于固定电热管且呈规则排列的限位孔。通过在安装板上合理布置限位孔并安装电热管，使得限位孔呈规则排列，从而进一步控制电热管在安装板上呈规则分布。促使电加热式氨制氢反应器的筒体内部的温度分布均匀，有效提高热量利用率和传热效率，进一步提高整个电加热式氨制氢反应器内部的氨气催化裂解成氢气和氮气的效率。此外，通过在
筒体以及上封头之间设置圆形的安装板，并将电热管固定在安装板上的限位孔内，使得后续维修、更换电热管时只需要将安装板从筒体和上封头之间拆下并取出电热管即可。有助于实现电热管的快速维修，更换方便，耗时短。除此之外，本专利技术中的电加热式氨制氢反应器结构简单，操作方便，成本较低，有利于在生产实践中推广应用。
[0007]作为优选，所述限位孔的排列形状呈圆环形或等边三角形。
[0008]在电热管和安装板相同的情况下，通过公式计算总的电热管截面积和安装板截面积的比值（N），总的电热管截面积和安装板截面积的比值（N）越大，说明在安装板表面的开孔率越高。即在安装板上可安装的电热管的数量也就越多，进而有效提高电加热式氨制氢反应器内部的传热效率。计算公式如下：其中：N：表示总的电热管截面积和安装板截面积的比值，（%）；S
总的电热管截面积
：表示总的电热管截面积，（mm2）；S
安装板截面积
：表示安装板截面积，（mm2）；n：表示电热管的数量；r：表示电热管的半径，（mm）；R：表示安装板的半径，（mm）。
[0009]本专利技术人通过上述公式计算得出：在使用同一种电热管的情况下，限位孔采用圆环形或等边三角形的形状排列分布在圆形的安装板上，会使安装板表面的开孔率更高。即限位孔的排列形状呈圆环形或等边三角形时，能在截面积有限的圆形的安装板上尽可能多的布置安装电热管，从而获得更好的传热效果。此外，圆形的安装板上的限位孔采用圆环形的排列分布方式可以进一步促使电加热式氨制氢反应器内部的热量分布更均匀，从而确保电加热式氨制氢反应器内部的温度维持在一定的温度范围内，温度更稳定。与之相比，限位孔的排列形状呈矩形等其他形状时，在相同截面积的圆形的安装板上的开孔率较低。
[0010]作为优选，所述筒体包括与上封头相连接的筒体第一端以及与下封头相连接的筒体第二端，所述筒体上还设置有分别与筒体第一端以及筒体第二端相连接的筒体法兰。
[0011]作为进一步优选，所述上封头以及下封头以可拆卸方式分别与筒体第一端以及筒体第二端相连接。
[0012]作为进一步优选，所述上封头以及下封头以法兰连接的方式分别与筒体第一端以及筒体第二端相连接。
[0013]通过上述设置，有助于将上封头和/或下封头从筒体上自由拆卸取下，便于安装、更换电热管以及向电加热式氨制氢反应器内加入催化剂。
[0014]作为进一步优选，所述筒体法兰以焊接方式固定在筒体第一端和/或筒体第二端。
[0015]作为进一步优选，所述筒体还包括用于容纳电热管的空腔，所述空腔与上封头以及下封头均相连通。
[0016]通过上述设置，筒体内的空腔形成气体流通的通道，空腔内的多个电热管在工作时实现持续发热，确保空腔内的温度维持在一定的温度范围内，促使电加热式氨制氢反应器内部的热量分布更均匀。进而确保氨气从下封头上设置的进气口进入空腔，并在持续吸热的条件下与催化剂（事先填充在空腔内）在空腔内催化裂解为氢气和氮气，提高反应效率。反应生成的氢气和氮气通过安装板上的通气孔流入上封头，最终从上封头上设置的出
气口排出并被收集。
[0017]作为优选，所述下封头上设置有气体进口接管，所述气体进口接管的另一端固定连接有气体进口接管法兰。
[0018]作为进一步优选，所述下封头上的进气口处设置有气体进口接管。
[0019]通过上述设置，有助于防止电加热式氨制氢反应器内部的气体泄漏，确保电加热式氨制氢反应器的气密性良好。
[0020]作为优选，所述下封头靠近筒体第二端的一侧以及上封头靠近筒体第一端的一侧分别固定连接有与筒体法兰相适配的封头法兰。
[0021]作为进一步优选，所述筒体法兰与封头法兰通过螺栓固定连接。
[0022]通过上述设置，方便拆卸筒体法兰以及封头法兰，同时，有效保障电加热式氨制氢反应器的气密性良好。
[0023]作为优选，靠近下封头一侧的筒体法兰与封头法兰之间还设置有垫圈。
[0024]通过上述设置，有利于提高下封头与筒体之间的气密性。
[0025]作为优选，靠近上封头一侧的筒体法兰上还设置有凸台，所述凸台与筒体第一端形成用于固定安装板的定位槽。
[0026]通过上述设置，将安装板嵌入定位槽，有助于安装板在筒体以及上封头之间固定牢固，同时，限制安装板的位置，有效避本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电加热式氨制氢反应器，其特征在于，包括：筒体（7），其内设置有用于持续发热的电热管（14）；下封头（3），其与筒体（7）的一端相连接，其上设置有用于气体流入的进气口（18）；上封头（9），其与筒体（7）的另一端相连接，其上设置有用于气体流出的出气口（19）；安装板（8），其位于筒体（7）以及上封头（9）之间，其上设置有用于气体流通的通气孔（16）以及若干用于固定电热管（14）且呈规则排列的限位孔（17）。2.根据权利要求1所述的一种电加热式氨制氢反应器，其特征在于，所述限位孔（17）的排列形状呈圆环形或等边三角形。3.根据权利要求1所述的一种电加热式氨制氢反应器，其特征在于，所述筒体（7）包括与上封头（9）相连接的筒体第一端（20）以及与下封头（3）相连接的筒体第二端（21），所述筒体（7）上还设置有分别与筒体第一端（20）以及筒体第二端（21）固定连接的筒体法兰（6）。4.根据权利要求1或3所述的一种电加热式氨制氢反应器，其特征在于，所述下封头（3）上设置有气体进口接管（2），所述气体进口接管（2）的另一端固定连接有气体进口接管法兰（1）。5.根据权利要求3所述的一种电加热式氨制氢反应器，其特征在于，所述下封头（3）靠近筒体第二端（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗利佳，王元鑫，何青辉，包士毅，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：