一种用于液体有机氢化物脱氢的装置的制作方法

本发明涉及一种利用液体有机氢化物和低温热能制取氢气的反应装置，更具体地涉及一种表面磁固载催化剂的水平管降膜催化脱氢的装置。

背景技术：

氢能是一种重要的资源，在能源、化工、医药等领域有不可替代的作用，有机氢化物脱氢是生产氢气的一种重要手段，如环己烷脱氢、环己醇脱氢、异丙醇脱氢等，除获得氢气外，还可以得到苯、环己酮、丙酮等化工产品，在工业中占有重要地位。目前，工业中脱氢反应可分为两类，气相和液相反应。气相反应一般在固定床催化反应器中进行，反应转化率高，但存在反应温度较高，耗能高，副产物多和催化剂易失活等问题。液相脱氢可在固定床或釜式反应器和较低反应温度下进行，但反应转化率较低，所需设备庞大。

Hodoshima等(International Journal of Hydrogen Energy 2003，28：197-204)和徐国华等(一种适用于氢能汽车的催化制氢的方法及装置，中国专利，申请号：201410556392.X)提出了一种液膜型干湿两相催化脱氢的方法。在该方法中，催化剂被负载或放置在电加热片或盘上，加热到反应温度后，液体有机氢化物以间歇方式喷淋到催化剂表面，形成薄液膜并发生脱氢反应，反应产生的气体经冷凝后可得到较纯的氢气。该方法通过一定频率将反应物输入，在电加热的作用下催化剂表面呈现干湿交替的状态，有利于反应产物迅速脱离催化剂表面，解决了液相脱氢反应由于产物的阻碍作用导致的转化率较低的问题，保证较低反应温度下也具有较高的反应转化率。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种用于液体有机氢化物脱氢的装置，其可改善在进行操作时催化剂装填更换非常简便，满足连续化生产的需求，加热采用工厂废热、余热等热能资源，能够有效节约能源

(二)技术方案

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种用于液体有机氢化物脱氢的装置，包括壳体、液体分布器和反应管，所述液体分布器用于将有机氢化物液体喷射到所述反应管外表面上；

所述装置还包括电磁线圈，其固定于所述反应管两端，用于使所述反应管磁化，以使将具有磁性的催化剂同定于所述反应管外表面上。

依照本发明的一实施例所述，所述电磁线圈通电后使所述反应管磁化，将催化剂固定在所述反应管外表面上；

依照本发明的一实施例，所述电磁线圈是按一定方向缠绕在每根反应管两端；

依照本发明的一实施例，所述电磁线圈是能够进行通断电控制的电磁线圈；

依照本发明的一实施例，所述反应管为可磁化和消磁的金属圆管；

依照本发明的一实施例，所述反应管的直径在25毫米和50毫米之间；

依照本发明的一实施例，所述反应管均匀排列在所述装置内；

依照本发明的一实施例，所述反应管内装有流通热介质为反应提供热量；

依照本发明的一实施例，所述液体分布器位于所述反应管上方；

依照本发明的一实施例，所述壳体的中部为圆柱形的筒体，所述筒体的两端分别连接一个半球形的端部；

依照本发明的一实施例，所述筒体与所述端部之间焊接有平板，其用于固定所述反应管。

(三)有益效果

本发明中采用电磁方法固定催化剂，通过通断电操作使得催化剂的装填更换非常简便，可以满足连续化生产的要求，采用水平管降膜的形式，管内低温热能直接作用在催化剂和反应物表面，大幅提高了总传热系数，增加了热量的利用效率，利用工厂废热、余热等热能资源，产生高品位的氢能，能源有效节约能源。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是利用本发明的装置制备氢气的流程图。

具体实施方式

本发明的用于液体有机氢化物脱氢的装置具有壳体、反应管、液体分布器和电磁线圈。所述壳体作为液体有机氢化物脱氢的反应容器。所述反应管用于加热液体有机氢化物，使之在反应管表面进行脱氢反应。所述反应管内可通入热源介质，以为氢化反应提供热量。所述反应管优选为均匀排列在所述装置内，以使液体有机氢化物均匀分布在反应管的外表面。所述反应管的材料可以选用易磁化和易消磁的金属，例如软铁等。反应管的形状优选为圆管，但并不限于此。

所述液体分布器用于将有机氢化物液体喷射到所述反应管外表面上。所述液体分布器位于所述反应管上方。

本发明提出在反应管两端固定电磁线圈，其用于使所述反应管磁化，以使将具有磁性的催化剂固定于所述反应管外表面上。采用电磁场可磁化金属并吸附磁性催化剂的原理，可使得脱氢催化剂非常方便的装填到反应器内，大幅节约了催化剂装填成本。

优选地，所述电磁线圈是按一定方向缠绕在每根反应管两端，由此，通电后的电磁线圈可产生相同方向的磁场并使反应管磁化。

所述电磁线圈优选为是能够进行通断电控制的电磁线圈，以便产生磁场使反应管迅速磁化和消磁，方便磁性催化剂往反应管上的吸附和脱离。电磁线圈与12或24伏的电源相连，通过切断电源开关实现通断电的控制。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的用于液体有机物脱氢的装置的一个实施例的结构示意图。如图1所示，该装置包括壳体1、液体分布器2、反应管3、电磁线圈4、催化剂进料口5、气体吹扫口6、热源介质入口7、热源介质出口8、反应物进口9、气体出口10和液体出口11。

所述壳体1的中部为一个圆柱形的筒体，筒体的两侧分别连接一个外凸半球形的端部，筒体与两个端部之间均焊接有多孔的平板，其孔的数量和尺寸与所述反应管3一一对应。所述壳体1用于固定所述液体分布器2和所述反应管3，同时连接热源介质入口7和热源介质出口8，所述壳体1材质一般为不锈钢、搪玻璃等。

所述反应管3为直径25至50毫米的软铁圆管，反应管3的两端分别固定在壳体的筒体与端部之间的两个平板的孔上。其反应管3用于表面固定催化剂发生脱氢反应，内部流通热源介质。

所述液体分布器2为位于反应管3上方的液体分布装置，可为莲蓬式、筛孔式等，其用于将有机氢化物液体均匀分布到反应管3上。

所述反应管3的外侧固定有电磁线圈4。在该实施例中，所述电磁线圈4为按一定方向缠绕在每根反应管3两端外接电源的漆包铜线，其用于将所述反应管3磁化，以便固定磁性催化剂。

所述催化剂进料口5为在壳体1的筒体上的开口，其用于连接进料管，将新鲜雷尼镍催化剂的无水乙醇悬浮液注入装置内。

所述气体吹扫口6为在壳体1的筒体上的开口，其用于连接氮气进料管，以除去雷尼镍中表面无水乙醇。

所述热源介质入口7为在壳体1的半球形端部上的开口，其用于连接热源介质进料管，以向反应管中输入热源介质以提供热量。

所述热源介质出口8为在壳体1的半球形端部上的开口，其用于连接热源介质出料管，以便反应管3中热源介质流出。

所述反应物进口9为在壳体1的筒体上的开口，下端与所述液体分布器2相连，其上端连接进料管，用于将液体有机氢化物注入装置内；

所述气体出口10为往壳体1的筒体上的开口，其用于连接出料管，将反应产生的氢气导出到装置外面。

所述液体出口11为在壳体1的筒体下端的开口，其用于连接出料管，将反应剩余的液体物料导出到装置外面。

图2是利用本发明的上述实施例的装置制备氢气的流程图，具体步骤如下：

S1：将新鲜雷尼镍催化剂浓度为10-30g/L的无水乙醇悬浮液由催化剂进料口5注入装置内浸没反应管3，电磁线圈4通电磁化反应管3，使催化剂固定于反应管3外表面上，静置10分钟后排出剩余乙醇液体。

S2：由气体吹扫口6向装置中通入氮气，在氮气保护下由热源入口7向反应管3内导入热流体加热催化剂，除去雷尼镍中表面无水乙醇，20分钟后停止通氮气。

S3：待催化剂温度升温到适宜的脱氢温度后，液体有机氢化物由反应物进口9和液体分布器2喷射至反应管3的催化剂的表面，形成液体薄膜并发生脱氢反应，所述液体有机氢化物可以选用异丙醇、环己醇和环己烷等。

S4：S3中脱氢反应产生的气体经气体出口10流出，未反应的液体可由液体出口11排出，经分离后可得到较纯的氢气。

长时间反应催化剂失活后，可将电磁线圈4断电后，经反应物进口9和液体分布器2喷入液态水，将催化剂从反应管3表面清除并排出反应器，重复步骤S1-S4。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。