一种多通道氨分解反应装置及系统
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-12-06 15:55:02
本发明公开了一种多通道氨分解反应装置,包括:进气通道、第一气体汇聚仓、多个气体通道、第二气体汇聚仓和排气通道,进气通道与第一气体汇聚仓的一侧连通,第一气体汇聚仓通过多个气体通道与第二气体汇聚仓连通,第一气体汇聚仓中设置有第一隔板,第二气体汇聚仓中设置有第二隔板,相邻两个气体通道之间设置有加热装置,第二气体汇聚仓的一侧与排气通道连通。该多通道氨分解反应装置具有结构紧凑体积小,氨气分布均匀且分解反应充分等特点,有效地利用了氨分解过程中产生的热量,具有较高的能量利用率和热量损失,且分解后的气体中具有较高的氢气含量,分解效率比较高。
一种多通道氨分解反应装置,包括:进气通道、第一气体汇聚仓、多个气体通道、第二气体汇聚仓和排气通道,进气通道与第一气体汇聚仓的一侧连通,第一气体汇聚仓与第二气体汇聚仓之间设置有多个气体通道,第一气体汇聚仓通过多个气体通道与第二气体汇聚仓相连通,第一气体汇聚仓中设置有用于引导气体流通至第二气体汇聚仓的第一隔板,第二气体汇聚仓中设置有用于引导气体流通至第一气体汇聚仓的第二隔板,相邻两个气体通道之间设置有加热装置,第二气体汇聚仓的一侧与排气通道连通,当气体从进气通道通入所述第一气体汇聚仓时,气体能够沿着多个气体通道的延伸方向在第一气体汇聚仓和第二气体汇聚仓之间来回流动,最终通过排气通道排出。
随着工业技术的发展,绿色环保、节能减排逐渐成为工业生产所关注的方向。现有的化石燃料燃烧过程中释放出大量温室气体,加剧了全球气候变暖的问题;氢能源是21世纪的新兴清洁能源,因为其在燃烧时不会产生温室气体且释放大量能量,是一种理想的清洁能源,但是氢气的储存和运输存在着成本高,安全隐患多的问题;氨气是一种具有广泛用途的大宗无机化合物,由于液氨易于运输和储存,同时氨气中含有较多氢元素,是一种理想的制氢材料;氨气经过分解后生成的氢氮混合气体经过吸附干燥处理以去除混合气中的水分,残氨等杂质后,即可获得足够的氢气用于应用;然而现有的氨分解反应装置体积较大,无法适用于紧凑型工业设备的应用,且氨分解反应主要采用电加热的方式对氨气进行加热以促进氨气分解,分解时间长,能量和气体用量较大,还存在着氨气分解不充分,分解过程中热量损失大,分解后氢气纯度不高等缺陷。
中国专利CN115554950A公开了一种曲面板式结构薄膜微通道反应器,包括进料口、出料口以及设置在绝热壳体中的层叠设置的波浪形单层铝合金薄板,薄板两侧设置有催化剂以及薄膜,薄板之间形成间距0.1~0.5毫米的微通道,微通道在进料口和出料口方向上呈现曲折形状;该反应器在氨气通入微通道后再催化剂的作用下发生分解反应生成氢氮混合气,实现了低温高效氨分解制氢,然而该反应器在反应过程中需要提供大量热量,且氨分解反应过程中热量损失较大且无法利用分解过程中产生的余热,能量损失较大且能量利用率不高。
发明人:江莉龙 王大彪 罗宇 林立 陈崇启 张卿福州大学(Fuzhou University),简称福大,位于福建省福州市,创建于1958年,是国家“双一流”建设高校,国家“211工程”建设高校,国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校,福建省三所重点建设的高水平大学之一,福建省一流大学建设高校,入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。
本发明所述的氨分解反应装置通过将进气通道、第一气体汇聚仓、多个气体通道、第二气体汇聚仓和排气通道进行集成,具有结构紧凑、体积小的特点,因此可用于多种应用环境下的氨分解制氢;并且将多个气体通道作为一个组合,能够有效降低压降,氨气每经过部分形成就会进行汇集整合后再导入气体通道,这样能够促进氨气在每个气体通道中的均匀分布;采用氨气和高温氢氮气进行换热的方案,在催化剂和加热装置的作用下氨气能够更快分解,生成氢气和氮气的同时也提高了传热效率和能量利用率,减少了热量损失,降低了能量消耗,相比直接应用催化剂进行氨分解反应,减少了催化剂的填装量,进而减少了原材料的使用成本。
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