一种氢浆材料的脱氢反应系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氢浆材料的脱氢反应系统，包括进料储罐(1)、反应装置(7)、氢气储罐(13)、脱氢浆料储罐(17)，反应装置(7)包括反应器(74)、罐体(75)，罐体(75)设有罐体传热介质入口、罐体传热介质出口；进料储罐(1)与反应器(74)通过安装有浆液泵(3)、预热器(4)的管道连接，脱氢浆料储罐(17)与反应器(74)通过安装有冷凝器(12)的管道连接，脱氢浆料储罐(17)与氢气储罐(13)连接；预热器(4)与冷凝器(12)连接，罐体传热介质入口与罐体传热介质出口连接；进料储罐(1)与脱氢浆料储罐(17)连接。本发明专利技术能够降低能耗、反应过程稳定性好。反应过程稳定性好。反应过程稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种氢浆材料的脱氢反应系统及方法


[0001]本专利技术属于储运氢
，具体涉及一种氢浆材料的脱氢反应系统及方法。

技术介绍

[0002]氢浆储氢技术是将有机液体储氢技术和固态储氢技术相结合，制备具有流动性的储氢浆液，通过储氢材料和氢气发生可逆的加/脱氢反应，来实现氢气的储存和释放的技术。氢浆能够实现常温常压高密度的氢储运，可广泛应用于长距离的氢能储运和大规模的储能系统，应用场景十分广阔。
[0003]氢浆无论是应用于储运还是储能，最终都需要在用氢场所将氢气释放出来，这就需要开发一个高效的氢浆材料的脱氢反应系统。脱氢过程中，氢浆需要吸收大量热量才能释放出氢气，一般需要保持180～300℃的脱氢反应温度。因此，优化脱氢装置结构，改善热交换效率，增加装置吸收热量能力，同时尽量降低装置能耗，对提高氢浆脱氢转化率和脱氢效率都十分重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种能够降低能耗、反应过程稳定性好的氢浆材料的脱氢反应系统及方法。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种氢浆材料的脱氢反应系统，其特征在于，所述系统包括进料储罐1、反应装置7、氢气储罐13、脱氢浆料储罐17，反应装置7包括反应器74、罐体75，反应器74安装于罐体75的内部，罐体75设有罐体传热介质入口、罐体传热介质出口；进料储罐1与反应器74通过安装有浆液泵3、预热器4的管道连接，进料储罐1的出口与预热器4的入口连通，预热器4的出口与反应器74的反应器物料入口连通，反应器74的反应器物料出口于气液分离器16的入口连通；脱氢浆料储罐17与反应器74通过安装有冷凝器12的管道连接，脱氢浆料储罐17与氢气储罐13通过管道连接；预热器4的传热介质出口与冷凝器12的传热介质入口通过安装有第一离心泵5的管道连接，预热器4的传热介质入口与冷凝器12的传热介质出口通过管道连接，对氢浆预热的预热器和使原浆从高温快速冷却的冷凝器可以相互连接成一个管线闭环，管线内流通着导热介质，组成换热系统；管线内流通的导热介质是高沸点的导热介质，导热介质为烷基联苯型导热油、矿物型导热油中的任意一种或其混合物。罐体传热介质入口与罐体传热介质出口通过安装有传热介质储罐9、第二离心泵8的管道连接；进料储罐1与脱氢浆料储罐17通过管道连接。进料储罐1用来储存氢浆，进料储罐1内装有搅拌装置以充分混合固液两相材料。预热器4用来加热氢浆材料。反应装置7为固定床反应釜，固定床反应釜内设置至少两个温区，每个温区之间用隔板分开，固定床反应釜内呈S形排布着U型圆管，圆管内流通着氢浆。反应釜内装有导热介质，通过循环导热介质对反应盘管进行加热和控温。脱氢浆料储罐17用来储存原浆，脱氢浆料储罐17内装有搅拌装置以充分混合固液两相材料。
[0007]进一步地，所述反应器74设有反应器物料入口和反应器物料出口，反应器物料入口连接有氢浆材料进口管71，反应器物料出口连接有脱氢浆料出口管76，进料储罐1与氢浆材料进口管71通过安装有浆液泵3、预热器4的管道连接，脱氢浆料储罐17与脱氢浆料出口管76通过安装有冷凝器12的管道连接。罐体75设有罐体物料入口和罐体物料出口，反应器物料入口靠近罐体物料入口，反应器物料出口靠近罐体物料出口，氢浆材料进口管71穿过罐体物料入口与进料储罐1连接，脱氢浆料出口管76穿过罐体物料出口与脱氢浆料储罐17连接。
[0008]进一步地，连接进料储罐1与氢浆材料进口管71的管道安装有第一单向阀2、第二单向阀6，第一单向阀2位于进料储罐1与浆液泵3之间的管道上，第二单向阀6位于预热器4与氢浆材料进口管71之间的管道上；连接脱氢浆料储罐17与脱氢浆料出口管76的管道安装有第四单向阀10，第四单向阀10位于脱氢浆料出口管76与冷凝器12之间的管道上；进料储罐1与脱氢浆料储罐17通过安装有第三单向阀11的管道连接。
[0009]进一步地，所述罐体传热介质入口连接有传热介质进口管72，所述罐体传热介质出口连接有传热介质出口管77，传热介质进口管72与传热介质储罐9的出口通过管道连接，传热介质出口管77与传热介质储罐9的入口通过管道连接，第二离心泵8位于传热介质进口管72与传热介质储罐9的出口之间的管道上。传热介质储罐9设有外部介质进入口，外部介质进入口连接有外部介质进入管道。
[0010]进一步地，所述反应器74为列管式固定床反应器，所述反应器74包括2
‑
3万根互相平行的反应管道，每两个反应管道之间通过一个弯曲的转换接头相连，所述反应器74的外侧壁设有散热翅片。优选的，反应管道为平行的不锈钢圆管，不锈钢圆管的外侧壁上设置有均匀分布的铜翅片，显著增加了换热面积，能够快速地将反应热传导，从而提高换热效果；反应器管内或管间布置催化剂，使得浆料可以和催化剂有效接触并减少催化剂的损耗。反应管道内安装温度检测元件(图1中未示出)，以对其反应过程中的温度进行监控。具体地，可以在管式反应器内安装热电偶，从而对其温度进行监控。管式反应器内还装有压力表以监控反应器内压力，气相压力调节阀用于压力过高时对外排气。管式反应器的设计压力为10MPa，选用不锈钢材质。
[0011]进一步地，所述罐体75的内部设有分流器73，所述分流器73与所述反应管道平行，所述分流器73设有多个分流器传热介质出口。分流器73靠近罐体传热介质入口的罐体内侧。
[0012]进一步地，连接脱氢浆料储罐17与氢气储罐13的管道安装有氢气纯化装置15，氢气储罐13与氢气纯化装置15之间的管道安装有第五单向阀14。
[0013]进一步地，所述脱氢浆料储罐17的顶部设有气液分离器16，气液分离器16与氢气储罐13通过管道连接；气液分离器16与脱氢浆料出口管76通过安装有冷凝器12的管道连接。优选的，气液分离器16的顶部和底部均设有气液分离出口，气液分离器16顶部的气液分离出口与氢气储罐13通过管道连通，气液分离器16底部的气液分离出口与脱氢浆料储罐17通过管道连通。
[0014]本专利技术的氢浆材料脱氢反应系统还包括气体流量控制系统、反应器压力检测系统以及反应器压力控制系统，气体流量控制系统包含一台或多台设置于氢气纯化装置处的具有不同流量控制范围的气体质量流量控制器；反应器压力控制系统设置于反应器74上；反
应器压力检测系统设置于反应器74内并分别与气体流量控制系统以及反应器压力控制系统信号连接。在生产过程中，反应器压力检测系统用于实时监测反应器内的压力并及时将信号传输给气体流量控制系统以及反应器压力控制系统，气体流量控制系统和反应器压力控制系统根据所接收的压力信号作出反应，以调节反应器内的压力。具体调节方法为：当反应器压力检测系统检测到反应器内的压力偏低时，气体流量控制系统根据压力信号控制加大氢浆输送的流量；当反应器压力检测系统检测到反应器内的压力偏高时，反应器压力控制系统根据压力信号对反应器进行泄压。
[0015]反应器压力检测系统为一个或多个常见的检测压力变化的元件，如压力表。反应器压力控制系统为一个或多个能够调节反应器内压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢浆材料的脱氢反应系统，其特征在于，所述系统包括进料储罐(1)、反应装置(7)、氢气储罐(13)、脱氢浆料储罐(17)，反应装置(7)包括反应器(74)、罐体(75)，反应器(74)安装于罐体(75)的内部，罐体(75)设有罐体传热介质入口、罐体传热介质出口；进料储罐(1)与反应器(74)通过安装有浆液泵(3)、预热器(4)的管道连接，脱氢浆料储罐(17)与反应器(74)通过安装有冷凝器(12)的管道连接，脱氢浆料储罐(17)与氢气储罐(13)通过管道连接；预热器(4)的传热介质出口与冷凝器(12)的传热介质入口通过安装有第一离心泵(5)的管道连接，预热器(4)的传热介质入口与冷凝器(12)的传热介质出口通过管道连接，罐体传热介质入口与罐体传热介质出口通过安装有传热介质储罐(9)、第二离心泵(8)的管道连接；进料储罐(1)与脱氢浆料储罐(17)通过管道连接。2.根据权利要求1所述的氢浆材料的脱氢反应系统，其特征在于，所述反应器(74)设有反应器物料入口和反应器物料出口，反应器物料入口连接有氢浆材料进口管(71)，反应器物料出口连接有脱氢浆料出口管(76)，进料储罐(1)与氢浆材料进口管(71)通过安装有浆液泵(3)、预热器(4)的管道连接，脱氢浆料储罐(17)与脱氢浆料出口管(76)通过安装有冷凝器(12)的管道连接。3.根据权利要求1所述的氢浆材料的脱氢反应系统，其特征在于，连接进料储罐(1)与氢浆材料进口管(71)的管道安装有第一单向阀(2)、第二单向阀(6)，第一单向阀(2)位于进料储罐(1)与浆液泵(3)之间的管道上，第二单向阀(6)位于预热器(4)与氢浆材料进口管(71)之间的管道上；连接脱氢浆料储罐(17)与脱氢浆料出口管(76)的管道安装有第四单向阀(10)，第四单向阀(10)位于脱氢浆料出口管(76)与冷凝器(12)之间的管道上；进料储罐(1)与脱氢浆料储罐(17)通过安装有第三单向阀(11)的管道连接。4.根据权利要求1所述的氢浆材料的脱氢反应系统，其特征在于，所述罐体传热介质入口连接有传热介质进口管(72)，所述罐体传热介质出口连接有传热介质出口管(77)，传热介质进口管(72)与传热介质储罐(9)的出口通过管道连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少华，邓海雨，蒋利军，冯小阳，郭秀梅，武媛方，李志念，王树茂，叶建华，郝雷，蒋文全，苑慧萍，
申请(专利权)人：有研广东新材料技术研究院，
类型：发明
国别省市：