一种多管道氨分解反应装置及系统

本发明涉及氨分解制氢，具体涉及一种具有多管道的氨分解反应装置及系统。

背景技术：

1、随着工业的发展，人们对清洁能源的使用和研究日渐频繁；氢能源作为一种新兴的清洁能源，以其燃烧过程中仅生成水，且能够释放大量热量，不会产生温室气体等特点，广泛应用于各种燃料应用装置，然而氢气使用过程中存在着运输难度大，储存成本高的问题；氨气作为一种大宗富氨化合物，且液化后的氨气易于传输和储存，因此通过氨分解来制备氢气以提供燃料是一种可行的技术方案；然而现有的氨分解过程中，氨气分解需要大量的热量，且现有的氨气分解后的气体中氢气含量不高，经常混有残留的未反应的氨气，排入空气中会对空气造成污染。

2、中国专利cn11479768a公开了一种氨气低温催化分解的制氢装置，包括进气管、外壳体、保温层、多个内壳体、外层加热器、内层加热器、氨气催化裂解器；外层加热器固定在两个内壳体中间，另外两个内壳体中间形成气流通道，内层加热器设置在其中一个内壳体和氨气催化裂解器之间；该氨气低温催化分解的制氢装置通过内外两层加热器对氨气进行加热后，将氨气通入氨气催化裂解器中进行氨气的分解；然而该制氢装置使用在对氨气的加热过程中，所需要的电能消耗较大，且存在着氨气加热不充分的问题；生成的混合气体中含有残留的未分解的氨气。

技术实现思路

1、针对现有技术中的氨分解制氢装置中，存在着能量消耗大，氨气分解不充分，且制备的混合气体中含有残留的氨气，氨气分解效率不高等问题；提供一种能量消耗较少且氨气分解充分，氨气分解效率高以及制备的氢气纯度较高的多管道氨分解反应装置及系统。

2、本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种多管道氨分解反应装置，包括本体、多个加热通道和多个反应通道，本体上开设有氨气入口、混合气出口、加热气入口和加热气出口，多个加热通道设置在本体内部，多个加热通道之间彼此间隔设置，每个加热通道中对应设置有至少一个反应通道，加热通道与位于其中的反应通道之间存在间隙；氨气入口同时与多个反应通道的入口端连通，混合气出口同时与多个反应通道的出口端连通；加热气入口同时与多个加热通道连通，加热气出口用于排出经过加热后的气体；加热气入口与反应通道的入口端彼此不连通，以阻止从加热气入口导入的气体进入反应通道中；加热气出口与反应通道的出口端彼此不连通，以阻止从加热气出口排出的气体与氨气分解后的气体相混合。

3、进一步的，本体还包括氨气汇集部、反应部和混合气汇集部，氨气汇集部与反应部以及混合气汇集部依次连通；氨气汇集部与反应部之间设置有第一分隔挡板，第一分隔挡板上设置有加热气开孔，第一分隔挡板将氨气汇集部和反应部分隔开；反应部和混合气汇集部之间设置有第二分隔挡板，第二分隔挡板上设置有排气口，第二分隔挡板将反应部与所述混合气汇集分隔开；氨气汇集部与氨气入口连通，混合气汇集部与混合气出口连通，加热气入口与加热气开孔连通，加热气出口与排气口连通。

4、进一步的，第一分隔挡板上设置有还多个开孔，反应通道的入口端与第一分隔挡板上的开孔对应连接；第二分隔挡板上还设置有多个反应气通孔，反应通道的出口端与第二分隔挡板上的反应气通孔对应连接反应通道的长度大于对应的所述热通道的长度，加热通道的入口端与第一分隔挡板之间存在间隙，加热通道的出口端与第二分隔挡板之间存在间隙；加热通道的入口端与加热气开孔连通，加热通道的出口端与混合气出口连通。

5、进一步的，反应通道中填充有钌基催化剂或者镍基催化剂。

6、进一步的，反应通道的截面面积与加热通道的截面面积之间的面积比例范围为1.5:1～1.2:1。

7、进一步的，加热通道的长度和反应通道的长度之间的比例范围为0.8:1～0.9:1。

8、进一步的，反应通道的制造材料为导热系数大于50w/m.k的金属材料。

9、进一步的，反应通道的内壁上和加热通道的外壁上均设置有多个导流装置，位于反应通道内壁上的导流装置与位于加热通道上的导流装置彼此错开设置。

10、进一步的，加热气入口导入的气体的流动速度与从氨气入口导入的氨气的流动速度比例范围为3:1～2:1。

11、本发明还公开了一种包括上述多管道氨分解反应装置的氨分解反应系统，还包括

12、储氨装置，储氨装置与本体的氨气入口连通，储氨装置用于向本体中引入氨气；

13、吸附装置，吸附装置与本体的混合气出口的连通，吸附装置用于吸附由反应通道排出的气体中的氨气；

14、储氢装置，储氢装置与吸附装置连通，储氢装置用于储存经过吸附装置吸附后的气体；

15、气体供应装置，气体供应装置与本体的加热气入口连通，气体供应装置用于向本体的加热通道中引入500℃温度以上的气体。

16、气体收集装置，气体收集装置与本体的加热气出口连通，气体收集装置用于储存经过加热通道排出的气体。

17、本发明所述的一种多管道氨分解反应装置，通过将氨气进行汇集后分别导入多个反应通道进行氨分解反应，同时再将具有500℃以上的气体通入加热通道和反应通道之间的间隙中以加热氨气；提高了氨气的分解效率和分解效果，使得氨气能够更均匀的受热，减少了氨气分解后混合气体中氨气的含量；提高了混合气体中氢气的纯度；在氨分解过程中氨气能够均匀进入多个反应通道，并且设置相应的加热通道，减少了氨气量过大造成的分解效率底下且能量消耗量大的缺陷；且该多管道氨分解反应装置将反应通道和加热通道集成；提高了装置的紧凑性，以适用于紧凑型环境下的工业应用。

技术特征：

1.一种多管道氨分解反应装置，包括本体、多个加热通道和多个反应通道，所述本体上开设有氨气入口、混合气出口、加热气入口和加热气出口，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种多管道氨分解反应装置，其特征在于：所述本体还包括氨气汇集部、反应部和混合气汇集部，所述氨气汇集部与所述反应部以及所述混合气汇集部依次连通；所述氨气汇集部与所述反应部之间设置有第一分隔挡板，所述第一分隔挡板上设置有加热气开孔，所述第一分隔挡板将所述氨气汇集部和所述反应部分隔开；所述反应部和所述混合气汇集部之间设置有第二分隔挡板，所述第二分隔挡板上设置有排气口，所述第二分隔挡板将所述反应部与所述混合气汇集分隔开；所述氨气汇集部与所述氨气入口连通，所述混合气汇集部与所述混合气出口连通，所述加热气入口与所述加热气开孔连通，所述加热气出口与所述排气口连通。

3.根据权利要求2所述的一种多管道氨分解反应装置，其特征在于：所述第一分隔挡板上设置有还多个开孔，所述反应通道的入口端与所述第一分隔挡板上的开孔对应连接；所述第二分隔挡板上还设置有多个反应气通孔，所述反应通道的出口端与所述第二分隔挡板上的反应气通孔对应连接；所述反应通道的长度大于对应的所述加热通道的长度，所述加热通道的入口端与所述第一分隔挡板之间存在间隙，所述加热通道的出口端与所述第二分隔挡板之间存在间隙；所述加热通道的入口端与所述加热气开孔连通，所述加热通道的出口端与所述混合气出口连通。

4.根据权利要求1所述的一种多管道氨分解反应装置，其特征在于：所述反应通道中填充有钌基催化剂或者镍基催化剂。

5.根据权利要求1所述的一种多管道氨分解反应装置，其特征在于：所述反应通道的截面面积与所述加热通道的截面面积之间的面积比例范围为1.5:1～1.2:1。

6.根据权利要求1所述的一种多管道氨分解反应装置，其特征在于：所述加热通道的长度和所述反应通道的长度之间的比例范围为0.8:1～0.9:1。

7.根据权利要求1所述的一种多管道氨分解反应装置，其特征在于：所述反应通道的制造材料为导热系数大于50w/m.k的金属材料。

8.根据权利要求1所述的一种多管道氨分解反应装置，其特征在于：所述反应通道的内壁上和所述加热通道的外壁上均设置有多个导流装置，位于所述反应通道内壁上的导流装置与位于所述加热通道上的导流装置彼此错开设置。

9.根据权利要求1所述的一种多管道氨分解反应装置，其特征在于：从所述加热气入口导入的气体的流动速度与从所述氨气入口导入的氨气的流动速度比例范围为3:1～2:1。

10.一种包括权利要求1～9中任意一项所述的多管道氨分解反应装置的氨分解反应系统，其特征在于，还包括：

技术总结
本申请公开了一种多管道氨分解反应装置及系统，包括本体、多个加热通道和多个反应通道，本体上开设有氨气入口、混合气出口、加热气入口和加热气出口，多个加热通道之间彼此间隔设置，每个加热通道中对应设置有至少一个反应通道，加热通道与位于其中的反应通道之间存在间隙；氨气入口同时与多个反应通道的入口端连通，混合气出口同时与多个反应通道的出口端连通；加热气入口同时与多个加热通道连通，加热气出口用于排出经过加热后的气体；加热气入口与反应通道的入口端彼此不连通，加热气出口与所述反应通道的出口端彼此不连通。本多管道氨分解反应装置具有紧凑性高，且能够均匀完整的的将氨气进行分解生成氢氮气，能量利用率高等优点。

技术研发人员：江莉龙,王大彪,罗宇,陈崇启,林立,张卿
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31