失活催化剂激活的装置及方法制造方法及图纸

技术编号:24245673 阅读:51 留言:0更新日期:2020-05-22 20:47
本公开提供一种失活催化剂激活的装置,包括:配气单元,用于输送浓度、温度、流量可调的还原气体;多组太阳能热化学反应器单元,固定安装于台架上,每组太阳能热化学反应器单元包括多个并联设置的填充有催化剂的太阳能热化学反应器,催化剂床层中布置有电加热丝,用于调节催化剂床层温度;输气管道,用于连接所述配气单元和多组太阳能热化学反应器单元,所述输气管道上设置有阀门,用于控制多组太阳能热化学反应器单元的气路流程,使得能够对多个太阳能热化学反应器中的催化剂进行批量激活处理。

Device and method of deactivation catalyst activation

【技术实现步骤摘要】
失活催化剂激活的装置及方法
本公开涉及催化剂及其还原
,尤其涉及一种应用于太阳能热化学利用过程中的失活催化剂激活的装置及方法。
技术介绍
随着经济社会的持续发展,化石能源的大量消耗,导致了能源的日益枯竭以及环境污染。大力开发可再生能源,发展清洁能源受到广泛关注。其中太阳能燃料转化是新兴的可再生能源的重要利用技术,中低温太阳能制备燃料,具有较高的太阳能热化学效率并且能够与化石燃料进行热化学互补,有着良好的应用前景。太阳能热化学利用过程中需要催化剂加快热化学反应过程,催化剂在投入使用之前需对其进行还原激活,且激活之后的催化剂需与氧气进行隔离以防止催化剂还原失效。因此,催化剂需要采用先装填后还原激活的方式,即,将催化剂预先填充于太阳能热化学反应器内部,之后对其进行还原激活。对于太阳能热化学反应器,为了减少其对环境的散热损失、提升太阳能的转化效率,常在太阳能热化学反应器设置真空隔热层。催化剂还原激活需要维持在一定温度,对于设置有真空隔热层的太阳能热化学反应器,很难通过换热的形式对催化剂床层进行加热以满足还原需求。传统的催化剂激活方式是通过太阳能集热器将太阳光线汇聚至太阳能热化学反应器,进而利用太阳热能加热催化剂床层。但是,由于太阳能聚光集热能流密度分布不均匀,导致催化剂床层温度不均匀,无法维持在催化剂还原激活所需温度,进而导致催化剂激活不彻底,且在激活过程中容易导致局部温度过高,造成催化剂的烧结。此外,由于太阳辐照随着环境变化较大,集热温度不稳定,催化剂激活过程难以控制,容易导致催化剂的还原烧结失效。<br>公开内容(一)要解决的技术问题基于上述问题,本公开提供了一种失活催化剂激活的装置及方法,以缓解现有技术中对太阳能热化学反应器内催化剂还原常利用太阳热能加热催化剂床层时,因太阳能聚光集热能流密度分布不均匀,导致催化剂床层温度不均匀,无法维持在催化剂还原激活所需温度,进而导致催化剂激活不彻底,且在激活过程中容易导致局部温度过高,造成催化剂的烧结;或由于太阳辐照随着环境变化较大,集热温度不稳定,催化剂激活过程难以控制,容易导致催化剂的还原烧结失效等技术问题。(二)技术方案本公开的一个方面,提供一种失活催化剂激活的装置,包括:配气单元,用于输送浓度、温度、流量可调的还原气体;台架,用于连接固定多组太阳能热化学反应器单元,每组太阳能热化学反应器单元包括多个并联设置的填充有催化剂的太阳能热化学反应器;所述台架包括多组电加热丝,分别对应布置于太阳能热化学反应器中催化剂床层内部,用于调节催化剂床层温度;输气管道,用于连接所述配气单元和多组太阳能热化学反应器单元,所述输气管道上设置有阀门,用于控制多组太阳能热化学反应器单元的气路流程,使得能够对多个太阳能热化学反应器中的催化剂进行批量激活处理。在本公开实施例中,所述配气单元包括:气源,用于提供浓度、流量可调的还原气体;以及气体加热器,与所述气源连接,用于加热所述还原气体。在本公开实施例中,所述台架,还包括:温度传感器,填埋于催化剂床层内;以及功率调节器,与所述多根电加热丝相连,用于调节电加热丝的加热功率。在本公开实施例中,所述失活催化剂激活的装置,还包括控制模块,用于收集温度传感器的温度信号,并依此控制功率调节器及配气单元对加热功率及还原气体的浓度、流量进行调节。在本公开实施例中,所述还原气体包括:氢气、氮气或其混合物。在本公开实施例中,所述温度传感器分别设置于所述反应器本体两端的位置,且温度传感器测点均埋置于催化剂床层内部。在本公开实施例中,所述电加热丝沿轴向方向均匀埋置于催化剂床层内部。本公开的另一方面,提供一种失活催化剂激活的方法,通过以上任一项所述的失活催化剂激活的装置对催化剂进行激活,所述失活催化剂激活的方法,包括:步骤S1:通过调节阀门开闭,调节多组太阳能热化学反应器单元之间的气路连接为串联,并通过配气单元向多组太阳能热化学反应器单元供气;步骤S2:通过调节阀门开闭,调节多组太阳能热化学反应器单元之间的气路连接为并联,继续通过配气单元向多组太阳能热化学反应器单元供气;以及步骤S3:通过调节阀门开闭,改变供气气路流向,重复步骤S1和S2,确保催化剂被彻底还原。(三)有益效果从上述技术方案可以看出,本公开失活催化剂激活的装置及方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分:(1)采用电加热的方式,反应温度容易控制,不会造成催化剂的烧结。(2)采用电加热丝在轴向和周向上均匀布置,使得太阳能热化学反应器受热均匀,不会导致较大的换热温差以及局部还原不充分。(3)采用双侧通入还原气体的方式,使得催化剂激活的更加彻底。(4)多只太阳能热化学反应器以并联的形式安置于催化剂还原台架,实现多只太阳能热化学反应器内催化剂的同步还原,减少催化剂激活时间。附图说明图1为本公开实施例失活催化剂激活的装置的系统组成示意图。图2为本公开实施例失活催化剂激活的装置的具体组成结构示意图。图3为本公开实施例图1中太阳能热化学反应器的结构示意图。图4为本本公开实施例的电加热丝支撑架的结构示意图。图5为本公开实施例失活催化剂激活方法的流程示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】10-太阳能热化学反应器;11-气源;12-气体加热器;13-功率调节器;14-反应器本体;15-温度传感器;16-控制模块;20-电加热丝支撑架;21-电加热丝;30台架。具体实施方式本公开提供了一种失活催化剂激活的装置及方法,针对直通式太阳能热化学反应器内催化剂的还原,由于太阳能热化学反应器常配置有真空隔热层,无法以导热的形式从反应器外部进行加热。具体为以电加热驱动的太阳能热化学反应器还原装置及方法,旨在通过调节电加热功率以实现催化剂床层温度的均匀分布与调节控制,并通入一定浓度的氮气和氢气,实现催化剂的高效、充分还原,提升催化剂的还原质量,进而提升太阳能热化学转化性能;适用于用还原性气体还原的催化剂类型,易操作,催化剂激活效果好。为使本公开的目的、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,对本公开进一步详细说明。在本公开实施例中,提供一种失活催化剂激活的装置,结合图1至4所示,所述失活催化剂激活的装置,包括:配气单元,用于输送浓度、温度、流量可调的还原气体;台架,用于连接固定多组太阳能热化学反应器单元,每组太阳能热化学反应器单元包括多个并联设置的填充有催化剂的太阳能热化学反应器;所述台架包括多组电加热丝,分别对应布置于太阳能热化学反应器中催化剂床层内部,用于调节催化剂床层温度;输气管道,用于连接所述配气单元和多组太阳能热化学反应器单元,所述输气管道上设置有阀门,用于控制多组太阳能热化学反应器单元的气路流程,使得能够对多个太阳能热化学反应器中的催化剂进行批量激活处理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种失活催化剂激活的装置,包括:/n配气单元,用于输送浓度、温度、流量可调的还原气体;/n台架,用于连接固定多组太阳能热化学反应器单元,每组太阳能热化学反应器单元包括多个并联设置的填充有催化剂的太阳能热化学反应器;所述台架包括多组电加热丝,分别对应布置于太阳能热化学反应器中催化剂床层内部,用于调节催化剂床层温度;/n输气管道,用于连接所述配气单元和多组太阳能热化学反应器单元,所述输气管道上设置有阀门,用于控制多组太阳能热化学反应器单元的气路流程,使得能够对多个太阳能热化学反应器中的催化剂进行批量激活处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种失活催化剂激活的装置,包括:
配气单元,用于输送浓度、温度、流量可调的还原气体;
台架,用于连接固定多组太阳能热化学反应器单元,每组太阳能热化学反应器单元包括多个并联设置的填充有催化剂的太阳能热化学反应器;所述台架包括多组电加热丝,分别对应布置于太阳能热化学反应器中催化剂床层内部,用于调节催化剂床层温度;
输气管道,用于连接所述配气单元和多组太阳能热化学反应器单元,所述输气管道上设置有阀门,用于控制多组太阳能热化学反应器单元的气路流程,使得能够对多个太阳能热化学反应器中的催化剂进行批量激活处理。


2.根据权利要求1所述的失活催化剂激活的装置,所述配气单元包括:
气源,用于提供浓度、流量可调的还原气体;以及
气体加热器,与所述气源连接,用于加热所述还原气体。


3.根据权利要求1所述的失活催化剂激活的装置,所述台架,还包括:
温度传感器,填埋于催化剂床层内;以及
功率调节器,与所述多根电加热丝相连,用于调节电加热丝的加热功率。


4.根据权利要求1所述的失活催化剂激活的装置,所述失活催化剂激活的装置,还包...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘泰秀刘启斌郑志美隋军
申请(专利权)人:中国科学院工程热物理研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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