本实用新型专利技术涉及一种甲酸制氢装置。所述甲酸制氢装置包括依次连接的进料系统、预热器、反应器和集气系统，进料系统用于输送液态甲酸原料；甲酸制氢装置还包括用于输送载气的供气系统，供气系统的管路与进料系统的管路汇合后与预热器的入口相连接；预热器的入口处设置有喷嘴，预热器内部填充有不锈钢θ环填料，预热器用于预热液态甲酸和/或使液态甲酸汽化成气态甲酸；集气系统的管路上设置有背压阀。本实用新型专利技术中的装置能进行气相甲酸制氢反应，且能够高效、低能耗的汽化甲酸，明显提高甲酸制氢的效率。的效率。的效率。
【技术实现步骤摘要】
一种甲酸制氢装置
[0001]本技术属于甲酸制氢
，尤其涉及一种甲酸制氢装置。
技术介绍
[0002]随着科技的发展和社会的不断进步，能源的消耗也越来越多，大量化石燃料的使用导致温室效应等环境问题愈发严重，促使着人们去寻找新型的可再生能源。氢气的高热值、无污染等特点引起了人们广泛的关注，使得人们对制氢装置方面的研究加以重视，以便在未来氢气可以完全取代化石燃料，实现碳中和与可持续发展。
[0003]关于制氢技术，目前报道比较多的是甲醇重整制氢装置，例如中国专利申请CN201210088408X公开了一种甲醇水蒸气重整制氢设备及利用该设备制备氢气的方法，中国专利申请CN2018115581852公开了一种在线制氢系统及方法，但重整制氢原料通常都需要水，在制氢过程中也涉及到水资源的消耗等问题。
[0004]甲酸具有比较高的储氢量，常温常压下为液体，同时具有良好的安全性与运输可行性。因此，高效催化甲酸分解储氢制氢对于氢气储运领域具有巨大潜力。但目前未见报道适用于以纯甲酸作为制氢原料的甲酸制氢装置。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本技术提供了一种甲酸制氢装置。
[0006]本技术提供了一种甲酸制氢装置，所述甲酸制氢装置包括依次连接的进料系统、预热器、反应器和集气系统，所述进料系统用于输送液态甲酸原料；所述甲酸制氢装置还包括用于输送载气的供气系统，所述供气系统的管路与所述进料系统的管路汇合后与所述预热器的入口相连接；所述预热器的入口处设置有喷嘴，所述预热器内部填充有不锈钢θ环填料，所述预热器用于预热液态甲酸和/或使液态甲酸汽化成气态甲酸；所述集气系统的管路上设置有背压阀。
[0007]优选地，所述集气系统包括与所述反应器的出口连接的冷凝器、与冷凝器出口连接的气液分离罐和与所述气液分离罐的气体出口连接的储氢罐，所述背压阀设置在所述气液分离罐与所述储氢罐之间；所述集气系统还包括依次设置在所述气液分离罐与所述背压阀之间的过滤器、质量流量计和出气压力表。
[0008]优选地，所述进料系统包括甲酸储存罐和依次设置在所述甲酸储存罐与所述预热器之间的蠕动泵、进料压力表、电磁阀和单向阀，所述蠕动泵的两端并联有安全阀。
[0009]优选地，所述预热器与所述反应器之间设置有管路压力表；所述电磁阀与所述管路压力表之间通过电磁信号连接。
[0010]优选地，所述供气系统包括载气储存罐和依次设置在所述载气储存罐与所述预热器之间的载气压力表、过滤器、质量流量计和单向阀，所述质量流量计的两端并联有针阀。
[0011]优选地，所述不锈钢θ环填料为316L不锈钢θ环填料。
[0012]优选地，所述反应器包括圆管和开设在所述圆管中的n个反应管和n
‑
1个用于放置加热棒的内管，n≥3，其中，一个所述反应管与所述圆管同轴设置，为中心反应管，n
‑
1个反应管与n
‑
1个内管均匀交替间隔环设在所述中心反应管的外周。
[0013]优选地，所述预热器外部设有预热器加热炉。
[0014]优选地，所述反应器外部设有反应器加热炉；和/或所述反应器底部设有压力变送器。
[0015]优选地，在采用甲酸制氢装置进行甲酸制氢时，控制预热器的温度为60～100℃，在载气的分压作用下使液态甲酸在预热器中于60～100℃汽化成气态甲酸；和/或采用甲酸制氢装置进行甲酸制氢的温度为60～100℃。
[0016]本技术具有如下有益效果：
[0017](1)本技术中的甲酸制氢装置具有独特设计的预热器，本技术中的预热器内部填充有不锈钢θ环填料，且预热器的入口处设置的是喷嘴，载气携带液态甲酸经喷嘴先雾化成微小液滴，然后喷到θ环填料金属丝网上能够瞬间汽化，相比盘管式预热器，本技术中的预热器能够迅速地汽化甲酸，具有高效、低能耗的汽化甲酸的优势，使得本技术中的甲酸制氢装置除了能进行液相反应之外，更是可以高效地进行气相反应，气相反应增大了原料与催化剂的接触面积，反应更加彻底，转化率更高，能够明显提高甲酸制氢的效率。
[0018](2)本技术中的甲酸制氢装置设置有背压阀，通过调节背压阀可以使得整个甲酸制氢装置处于常压条件，安全性能高；本技术中的载气不仅能够携带液态甲酸进入预热器内汽化，还能起到分压作用，在载气的分压作用下能够使液态甲酸在预热器中在低温下汽化甲酸，优选为在低温60～100℃汽化甲酸，在低温60～100℃下即可快速地进行甲酸制氢反应，能有效降低能耗，且在低温下进行气相反应，可以避免温度过高发生副反应而生成一氧化碳，从而导致产物中一氧化碳含量较高等问题。
[0019](3)本技术中的甲酸制氢装置通过对蠕动泵、质量流量计的调控，可以精确控制反应的进行，以及精确的计量反应产物，除了进行高效的甲酸制氢之外，也可以用于对甲酸制氢催化剂进行实际评价，且能快速评价甲酸制氢催化剂的性能，操作简单，效率高。
[0020](4)本技术通过改良装置结构，使得液态甲酸原料可以进行气相反应和液相反应均可，功能齐全，制氢效率高，同时更换催化剂拆卸方便，操作难度大大降低，还可以精确控制进料量和温度，减少能源和原材料的消耗。
附图说明
[0021]本技术附图仅仅为说明目的提供，图中各部分的比例、大小与数量不一定与实际产品一致。
[0022]图1是本技术一些具体实施方式中的甲酸制氢装置的结构示意图；
[0023]图2是图1中包括的预热器的内部结构示意图；
[0024]图3是本技术另一些具体实施方式中的甲酸制氢装置包括的反应器的截面示意图。
[0025]图中：1：蠕动泵；2：进料压力表；3：安全阀；4：电磁阀；5：单向阀；6：载气压力表；7：过滤器；8：质量流量计；9：针阀；10：预热器；101：不锈钢θ环填料；102：安装口；11：预热器加
热炉；12：管路压力表；13：反应器；131：圆管；132：反应管；133：内管；134：用于甲酸制氢的催化剂；14：反应器加热炉；15：压力变送器；16：冷凝器；17：气液分离罐；18：出气压力表；19：球阀；20：背压阀。
具体实施方式
[0026]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0027]本技术提供了一种甲酸制氢装置，例如，如图1至图3所示，图1是本技术一些具体实施方式中的甲酸制氢装置的结构示意图；
[0028]图2是图1中包括的预热器的内部结构示意图；图3是本技术另一些具体实施方式中的甲酸制氢装置包括的反应器的截面示意图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种甲酸制氢装置，其特征在于：所述甲酸制氢装置包括依次连接的进料系统、预热器、反应器和集气系统，所述进料系统用于输送液态甲酸原料；所述甲酸制氢装置还包括用于输送载气的供气系统，所述供气系统的管路与所述进料系统的管路汇合后与所述预热器的入口相连接；所述预热器的入口处设置有喷嘴，所述预热器内部填充有不锈钢θ环填料，所述预热器用于预热液态甲酸和/或使液态甲酸汽化成气态甲酸；所述集气系统的管路上设置有背压阀。2.根据权利要求1所述的甲酸制氢装置，其特征在于：所述集气系统包括与所述反应器的出口连接的冷凝器、与冷凝器出口连接的气液分离罐和与所述气液分离罐的气体出口连接的储氢罐，所述背压阀设置在所述气液分离罐与所述储氢罐之间；所述集气系统还包括依次设置在所述气液分离罐与所述背压阀之间的过滤器、质量流量计和出气压力表。3.根据权利要求1所述的甲酸制氢装置，其特征在于：所述进料系统包括甲酸储存罐和依次设置在所述甲酸储存罐与所述预热器之间的蠕动泵、进料压力表、电磁阀和单向阀，所述蠕动泵的两端并联有安全阀。4.根据权利要求3所述的甲酸制氢装置，其特征在于：所述预热器与所述反应器之间设置有管路压力表；所述电磁阀与所述管路压力表之间通过电磁信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙正宗，何俊潼，方照同，
申请(专利权)人：苏州市相城区清智智能网联汽车创新中心，
类型：新型
国别省市：
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