一种双床层气固相反应器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双床层气固相反应器，包括反应器壳体，在反应器壳体两端安装有上盖板和下盖板；反应器壳体内设有外侧圆筒和内侧圆筒，外侧圆筒和内侧圆筒之间留有的空隙为换热流体通道，换热流体进口接管、换热流体出口接管分别设置在下盖板、上盖板上；换热流体通道两侧的腔体为第一腔体和第二腔体，并与气体进出口管相连通。本实用新型的双床层气固相反应器，大大地提高了换热效率，增大了单位换热流体的换热面积。
【专利说明】—种双床层气固相反应器
【技术领域】
[0001]本实用新型属固相反应器【技术领域】，涉及一种双床层气固相反应器。
【背景技术】
[0002]当前适用于具有较强反应热效应场合的气固相反应器主要有下面几类:
[0003]单管式反应器一在反应器中心安装有烧结多孔金属管作为气体流入流出的通道，管外设有换热夹套用于加热或冷却反应床。此类管式反应器换热效率较高，结构也较简单，但反应物装填量较小，设备成本也较高(Park JG, Jang KJ, Lee PS, et al.Theoperation characteristics of the compressor-driven metal hydride heat pumpsystem[J].1nternational Journal of Hydrogen Energy，2001，26:701-706)。
[0004]多管式反应器一与管壳式换热器结构相似，但其在管程装填了反应物，壳程通入换热流体用于加热或冷却反应床。多管式反应器耐压性能好，换热效率也较高，但反应物装填量较小而反应器本身较重，影响了反应器的整体性能(Krokos CA, NikolicD, Kikkinides ES, et al.Modeling and optimization of mult1-tubular metal hydridebeds for efficient hydrogen storage [J].International Journal of HydrogenEnergy, 2009, 34:9128-9140)。
[0005]盘式反应器一采用扁平结构，反应床很薄，其高径比一般远小于I。反应床层的一侧用于气体进出而另一侧则用于换热。该反应器换热面积较大，反应速度很快。然而，盘式反应器内仅能装填少量的反应物，工程实用性较差，也很难进行工程放大(Anevi G, Jansson L, Lewis D.Dynamics of hydride heat pumps [J].Journal of theLess-Common Metals, 1984, 104:341-348)。
[0006]高压釜式反应器——通常采用容积较大的圆柱形或方形壳体，壳体内部填充反应物。气体一般通过外部滤网流入流出反应器，当气体在床层内传质距离较大时也可以在反应器内部插入烧结多孔金属管作为气体流入流出通道。高压釜式反应器的主要优点是装填量大，但与此同时其内部传热传质性能很差，其整体性能不高(Wang XL, Suda
S.Reaction kinestics of hydrogen-metal hydride systems[J].1nternationalJournal of Hydrogen Energy, 1990，15:569-577)。
[0007]综上所述，现有的技术无法满足具有较强反应热效应的气固相反应器对反应与换热的整体性能要求，无法实现高效、快速的传热传质。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、传热效率高、装填量大、加工制造简单的双床层气固相反应器。
[0009]本实用新型是通过以下技术方案来实现:
[0010]一种双床层气固相反应器，包括反应器壳体，在反应器壳体两端安装有上盖板和下盖板；反应器壳体内设有外侧圆筒和内侧圆筒，外侧圆筒和内侧圆筒之间留有的空隙为换热流体通道，换热流体进口接管、换热流体出口接管分别设置在下盖板、上盖板上；换热流体通道两侧的腔体为第一腔体和第二腔体，并与气体进出口管相连通。
[0011]所述的内侧圆筒的外壁上还固定有螺旋金属丝。
[0012]所述的螺旋金属丝的螺旋方向与换热流体流动方向一致。
[0013]所述的螺旋金属丝与内侧圆筒的外壁、外侧圆筒的内壁相切。
[0014]所述的螺旋金属丝与外侧圆筒、内侧圆筒焊接连接，螺旋金属丝的直径与换热流体通道的宽度相等。
[0015]所述的螺旋金属丝的螺距在5?500mm之间。
[0016]所述的外侧圆筒和内侧圆筒同心设置，两者之间留有的空隙为宽度在0.3?20mm之间的圆环状通道。
[0017]所述的换热流体通道通入单相对流换热或有相变对流换热的换热流体。
[0018]所述的第一腔体和第二腔体填充有待反应的固态反应物，分别通过气体进出口管来通入待反应的气体。
[0019]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:
[0020]本实用新型提供的双床层气固相反应器，采用内外侧圆筒形成圆环通道作为换热流体通道，并进一步在圆环通道内部增设了螺旋金属丝使得整个换热流体呈螺旋状流动，最终形成螺旋状的矩形换热通道取代常见的圆形换热通道，大大地提高了换热效率。而且所述的换热通道两侧的腔体都布置有反应物床层，增大了单位换热流体的换热面积。
[0021]本实用新型提供的双床层气固相反应器，其换热流体通道壁面是圆筒体，在机械强度方面有所保障。而且在换热通道中安装的螺旋金属丝也可以起到加强反应器结构强度的作用。
[0022]本实用新型提供的双床层气固相反应器，其加工制造与工业上常用的管壳式换热器相似，加工制造简单。还可以通过增加反应器单元的数量方便的放大，适用于规模化工业应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型的反应器的剖面图；
[0024]图2是本实用新型的反应器的右视图。
[0025]其中:1为反应器壳体；2为第一腔体；3为上盖板；4为换热流体出口接管；5为气体进出口管；6为第二腔体；7为换热流体进口接管；8为下盖板；9为外侧圆筒；10为内侧圆筒；11为螺旋金属丝。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
[0027]参见图1?图2,—种双床层气固相反应器,包括反应器壳体I,在反应器壳体I两端安装有上盖板3和下盖板8 ;反应器壳体I内设有外侧圆筒9和内侧圆筒10，外侧圆筒9和内侧圆筒10之间留有的空隙为换热流体通道，换热流体进口接管7、换热流体出口接管4分别设置在下盖板8、上盖板3上；换热流体通道两侧的腔体为第一腔体2和第二腔体6，4或有相变对流换热的换热流体。单相对流换热流体，可以是制冷剂。
I待反应的固态反应物，分别通过气体进出1道两侧的腔体都布置有反应物床层，增大
艺或放入待反应的固态反应物，然后通过换，再从换热流体出口接管流出，与换热流体气体进出口管分别进入第一腔体、第二腔昆放入气体时，再打开气体进出口管即可。客，采用内外侧圆筒形成圆环通道作为换热巨金属丝使得整个换热流体呈螺旋状流动，珍换热通道，大大地提高了换热效率。而且I，增大了单位换热流体的换热面积。
【权利要求】
1.一种双床层气固相反应器，其特征在于，包括反应器壳体(I)，在反应器壳体(I)两端安装有上盖板(3 )和下盖板(8 );反应器壳体(I)内设有外侧圆筒(9 )和内侧圆筒(10 )，外侧圆筒(9 )和内侧圆筒(IO )之间留有的空隙为换热流体通道，换热流体进口接管(7 )、换热流体出口接管(4)分别设置在下盖板(8)、上盖板(3)上；换热流体通道两侧的腔体为第一腔体(2)和第二腔体(6)，并与气体进出口管(5)相连通。
2.如权利要求1所述的双床层气固相反应器，其特征在于，所述的内侧圆筒(10)的外壁上还固定有螺旋金属丝(11)。
3.如权利要求2所述的双床层气固相反应器，其特征在于，所述的螺旋金属丝(11)的螺旋方向与换热流体流动方向一致。
4.如权利要求2或3所述的双床层气固相反应器，其特征在于，所述的螺旋金属丝(11)与内侧圆筒(10)的外壁、外侧圆筒(9)的内壁相切。
5.如权利要求4所述的双床层气固相反应器，其特征在于，所述的螺旋金属丝(11)与外侧圆筒(9)、内侧圆筒(10)焊接连接，螺旋金属丝(11)的直径与换热流体通道的宽度相坐寸ο
6.如权利要求4所述的双床层气固相反应器，其特征在于，所述的螺旋金属丝(11)的螺距在5?500mm之间。
7.如权利要求1所述的双床层气固相反应器，其特征在于，所述的外侧圆筒(9)和内侧圆筒(10 )同心设置，两者之间留有的空隙为宽度在0.3?20_之间的圆环状通道。
8.如权利要求1所述的双床层气固相反应器，其特征在于，所述的换热流体通道通入单相对流换热或有相变对流换热的换热流体。
9.如权利要求1所述的双床层气固相反应器，其特征在于，所述的第一腔体(2)和第二腔体(6)填充有待反应的固态反应物，分别通过气体进出口管(5)来通入待反应的气体。
【文档编号】B01J8/04GK203620596SQ201320563325
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】张早校, 鲍泽威, 杨福胜 申请人:西安交通大学, 西安交通大学苏州研究院