一种具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统，该反应器系统包括甲酸储存容器、甲酸输送泵、换热器、裂解反应器、氢气分离装置、氢气储存容器、背压阀。本发明专利技术所提供的反应器系统，可以减少反应过程中裂解反应器内气泡的产生，避免气泡将甲酸带出，进入反应器系统的其他结构内，引起管道及设备的腐蚀。

A reactor system for hydrogen production from cracking of formic acid with anti overflow function

【技术实现步骤摘要】
一种具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统
本专利技术涉及氢气制备
，具体涉及一种具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统。
技术介绍
人类社会日益增长的能源需求和化石能源的快速消耗导致的能源危机和环境问题促使人们去寻找新型的可再生能源。而氢气以其高热值，燃烧产物为无污染的水等特点，逐渐受到了人们的关注，特别是以氢燃料电池为主的供能方案是未来社会取代化石燃料，实现可持续发展的方向。但是，氢气的主要缺点是密度低，常规的高压和液化方法对设备要求高，耗能较高，同时在输运过程中存在着成本和安全性问题。因此有效的储存方案是实现未来氢能经济发展的关键因素。化学储氢是通过共价键的形式把氢原子固定在固态或者液态的化合物载体中，其中氢的释放是由载体的热分解或催化分解触发的。常见的化学载体是甲酸分子(HCOOH)。甲酸在常温常压下是一种无色、有刺激性气味的液体，在催化剂的存在下，可以分解为氢气和二氧化碳。其液体性质和低毒性使得甲酸在作为化学氢载体方面备受关注，科学家开发了多种催化剂以提高甲酸的催化分解效率，从而使其成为高效的氢能源储存和释放载体。目前，制氢方法主要有两种：一、绝大部分氢是从石油、煤炭和天然气中制取，这种方法需要消耗本来就很紧缺的矿物燃料；二、约有4％的氢是用电解水的方法制取，这种方法消耗电能大，很不划算。随着技术的进步，采用甲酸制氢的技术渐渐得到发展，其能减少化工生产中的能耗和降低成本，并有望替代电能消耗特别大的电解水制氢工艺。但是对于甲酸制氢反应器来说，甲酸在催化剂的作用下，发生分解反应，生成氢气和二氧化碳。反应方程如下：HCOOH→CO2+H2，反应生成H2和CO2。在溶液中发生反应时，大量的气体会产生大量的气泡，甚至会逐渐溢出反应容器，使甲酸制氢反应器系统的工作效率降低，随气泡带出的甲酸甚至对机器造成损害。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统，以减少反应过程中反应器本体内气泡的产生，避免气泡将甲酸带出，进入反应器系统的其他结构内，引起管道及设备的腐蚀。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统，所述反应器系统包括甲酸储存容器、甲酸输送泵、换热器、裂解反应器、氢气分离装置、氢气储存容器、背压阀；所述裂解反应器包括反应器本体和出气口，所述反应器本体用于容纳裂解反应所需要的液态催化剂；所述出气口用于将裂解反应制取的混合气体输出；所述换热器设置于甲酸输送泵与裂解反应器之间，在所述换热器中低温的甲酸与所述裂解反应器输出的高温混合气体进行换热，使甲酸温度升高，混合气体温度降低；降温后的混合气体进入氢气分离装置，分离得到的氢气储存在氢气储存容器中；所述背压阀设置在裂解反应器外部，通过气体管路与反应器系统相连。进一步地，所述背压阀的形状是圆柱体，材质是铜。进一步地，所述换热器设有甲酸进口、甲酸出口、气体入口和气体出口，甲酸输送泵将甲酸从甲酸储存容器中泵入甲酸进口，高温的混合气体从裂解反应器的出气口排出后，通过气体入口进入换热器，与甲酸进行热交换后，降温后的混合气体从气体出口流出换热器，进入氢气分离装置，升温后的甲酸从甲酸出口流出换热器。进一步地，所述背压阀设置在裂解反应器与换热器之间的气体管路上。进一步地，所述裂解反应器与换热器之间的气体管路上还设置有压力传感器。进一步地，所述反应器本体上还设置有探温口、液位探测器、电加热棒、泄压阀、尾气回收口，所述反应器本体内还设有氢气燃烧室，用于燃烧尾气回收口回收的废气。进一步地，所述氢气分离装置为钯膜管；所述氢气分离装置上设置有第一废气回收装置，用于回收氢气分离装置产生的废气，并将废气输送至反应器本体上的尾气回收口。进一步地，所述氢气储存容器可以通过管路将氢气输送至反应器本体内的氢气燃烧室。进一步地，所述氢气储存容器可以通过管路将氢气输送至反应器系统外部的燃烧装置，所述燃烧装置上设置有第二废气回收装置，用于回收燃烧氢气产生的废气，并将废气输送至反应器本体上的尾气回收口。本专利技术的有益效果在于：本专利技术在制取氢气的反应器系统上设置背压阀，可以确保系统在稳定的压力下工作，可以抑制气泡的产生，防止甲酸随气泡溢出，从而保证了反应器系统的工作效率。附图说明图1为本专利技术实施例中的反应器系统的部件及管道布局示意图。图中：1-甲酸储存容器；2-甲酸输送泵；3-换热器；4-单向阀；5-裂解反应器；6-氢气燃烧室；7-氢气分离装置；8-氢气储存容器；9-第一废气回收装置；10-燃烧装置；11-第二废气回收装置；12-背压阀；13-压力传感器。具体实施方式下面结合说明书附图与具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明。一种基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统，该系统包括甲酸储存容器1、甲酸输送泵2、换热器3、裂解反应器5、氢气分离装置7、氢气储存容器8、背压阀12；所述裂解反应器5包括反应器本体和出气口，所述反应器本体用于容纳裂解反应所需要的液态催化剂；所述出气口用于将裂解反应制取的混合气体输出；反应器本体上还设置有探温口、液位探测器、电加热棒、泄压阀、尾气回收口。所述反应器本体内还设有氢气燃烧室6，用于燃烧尾气回收口回收的废气，燃烧产生的热量可以用于加热催化剂溶液，以达到理想的反应温度。反应器本体上的电加热棒浸入催化剂溶液中，为裂解反应器提供热能以达到理想反应温度；探温口监测所述反应器本体内部温度，使内部催化剂工作在理想工作温度；液位探测器监测内部催化剂的液位高度，避免所述反应器本体干烧或者液体溢出；泄压阀可以防止所述反应器本体内部压力过高。所述换热器3设置于甲酸输送泵与裂解反应器之间，所述换热器设有甲酸进口、甲酸出口、气体入口和气体出口，甲酸输送泵2将甲酸从甲酸储存容器1中泵入甲酸进口，高温的混合气体从裂解反应器的出气口排出后，通过气体入口进入换热器，与甲酸进行热交换后，降温后的混合气体从气体出口流出换热器3，进入氢气分离装置，升温后的甲酸从甲酸出口流出换热器3。所述换热器3的甲酸出口与裂解反应器之间的管道上设置有单向阀4，以防止所述反应器本体内部的高压气体反向流向所述甲酸储存容器2，造成甲酸喷溅。背压阀12设置在裂解反应器5与换热器3之间的气体管路上。裂解反应器5与换热器3之间的气体管路上还设置有压力传感器13。由于背压阀的功能而在气体管路形成一定的可调节的压力，反应器加装背压阀12后，可以确保系统可以在稳定的压力下工作，可以抑制气泡的产生。氢气分离装置7为钯膜管；所述氢气分离装置7上设置有第一废气回收装置9，用于回收氢气分离装置产生的废气，并将废气输送至反应器本体上的尾气回收口。另外，氢气储存容器7可以通过管路将氢气输送至反应器系统外部的燃烧装置10；所述燃烧装置10上设置有第二废气回收装置11，用于回收燃烧氢气产生的废气，并将废气输送至反应器本体上的尾气回收口。所述氢气储存容器8可以通过管路将氢气输送至反应器本体内的氢气燃烧室，燃烧产生的热量可以用于加热催化剂溶液，以达到理想的反应温度。反应系统工作原理及启动方法如下：所述反应器系统具有压力，温度，液位等保护措施，确保系统的安全稳定运行，首次启动时，通过所述电加热棒，将所述反应器系统升温至额定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统，其特征在于，所述反应器系统包括甲酸储存容器、甲酸输送泵、换热器、裂解反应器、氢气分离装置、氢气储存容器、背压阀；所述裂解反应器包括反应器本体和出气口，所述反应器本体用于容纳裂解反应所需要的液态催化剂；所述出气口用于将裂解反应制取的混合气体输出；所述换热器设置于甲酸输送泵与裂解反应器之间，在所述换热器中低温的甲酸与所述裂解反应器输出的高温混合气体进行换热，使甲酸温度升高，混合气体温度降低；降温后的混合气体进入氢气分离装置，分离得到的氢气储存在氢气储存容器中；所述背压阀设置在裂解反应器外部，通过气体管路与裂解反应器相连。

【技术特征摘要】
1.一种具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统，其特征在于，所述反应器系统包括甲酸储存容器、甲酸输送泵、换热器、裂解反应器、氢气分离装置、氢气储存容器、背压阀；所述裂解反应器包括反应器本体和出气口，所述反应器本体用于容纳裂解反应所需要的液态催化剂；所述出气口用于将裂解反应制取的混合气体输出；所述换热器设置于甲酸输送泵与裂解反应器之间，在所述换热器中低温的甲酸与所述裂解反应器输出的高温混合气体进行换热，使甲酸温度升高，混合气体温度降低；降温后的混合气体进入氢气分离装置，分离得到的氢气储存在氢气储存容器中；所述背压阀设置在裂解反应器外部，通过气体管路与裂解反应器相连。2.一种如权利要求书1所述的具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统，其特征在于，所述背压阀的形状是圆柱体，材质是铜。3.一种如权利要求书1所述的具有防溢泡功能的基于甲酸裂解制取氢气的反应器系统，其特征在于，所述换热器设有甲酸进口、甲酸出口、气体入口和气体出口，甲酸输送泵将甲酸从甲酸储存容器中泵入甲酸进口，高温的混合气体从裂解反应器的出气口排出后，通过气体入口进入换热器，与甲酸进行热交换后，降温后的混合气体从气体出口流出换热器，进入氢气分离装置，升温后的甲酸从甲酸出口流出换热器。4.一种如权利要求书3所述的具有防溢泡功能的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继田，郑俊荣，
申请(专利权)人：安徽青木子德慧能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34