一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置，该装置包括：箱体；反应部件，其设置在所述箱体内，其包含紫外灯、反应器和恒温管，其中所述的反应器的两端贯穿所述箱体相对的两侧壁，所述的紫外灯设置在所述反应器内且贯穿所述反应器的两端，其外侧壁涂有催化剂，所述的反应器的外侧壁套置有恒温管；恒温进水口和恒温出水口，其分别设置在所述恒温管的两端；进料口和出料口，其分别设置在所述反应器的两端；流量计、进料泵分别设置在与反应器的进料口相连接的管道上。本实用新型专利技术解决了现有技术不仅损耗氢气严重，而且难以去除一氧化碳的问题。氧化碳的问题。氧化碳的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置


[0001]本技术涉及一种光催化反应装置，具体涉及一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置。

技术介绍

[0002]高纯氢在质子交换膜燃料电池等领域广泛使用，电解水虽然能够获取高纯氢，但电能消耗大而造成成本高。目前工业上用含碳原料气化所获取的氢气，尽管可以通过水煤气变换(CO+H2O
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CO2+H2)等工艺提高其纯度，仍然会有一定的一氧化碳(＞1％)存在，即使对留存的一氧化碳(＞1％)进行进一步选择性氧化(PROX)处理，处理后的浓度依然较高(＞10ppm)，极大的限制了其应用。
[0003]目前除了PROX处理，现有文献1(专利号为96245413.3)公开了一种自供热式钯膜分离制高纯氢装置，包含催化燃烧器、换热器、和烟道气排出口等，但是催化燃烧器在启动时需借助于外加热源将床层预热至270～300℃，且回收的80％氢气中的CO等气体的含量依然较高(＞10ppm)，以及剩余约20％的氢气通过催化燃烧器燃烧损耗掉；文献2(Michael Bingham andAndrew Mills,2021,409,113133)使用的蛇形光催化反应器，其包含蛇形石英管、紫外灯、玻璃纤维塞等，其将催化剂填充进石英管中，两端使用玻璃纤维塞将其塞紧，该装置虽然能够使得CO与催化剂充分接触，然而该装置中原料气的流速受到了极大的限制；文献3(KrzysztofCzupryn,Ireneusz Kocemba1 and Jacek Rynkowski,2018,124,187r/>‑
201)带有石英窗的不锈钢光催化反应器，包含石英窗、紫外灯、催化剂床，由于其催化剂是平铺在材质为玻璃纤维织物的催化剂床上，同样不适宜高流速反应。因此，现有技术去除一氧化碳的效果均不是很好，更不利于工业放大反应。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置，解决了现有技术不仅损耗氢气严重，而且难以去除一氧化碳的问题。
[0005]为了达到上述目的，本技术提供了一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置，该装置包含：
[0006]箱体；反应部件，其设置在所述箱体内，其包含紫外灯、反应器和恒温管，其中所述的反应器的两端贯穿所述箱体相对的两侧壁，所述的紫外灯设置在所述反应器内且贯穿所述反应器的两端，其外侧壁涂有催化剂，所述的反应器的外侧壁套置有恒温管；恒温进水口和恒温出水口，其分别设置在所述恒温管的两端，用于通入恒温水；进料口和出料口，其分别设置在所述反应器的两端，进料口用于通入原料气，出料口用于排出反应后的气体；流量计，其设置在与反应器的进料口相连接的管道上，用于测定通入原料气的速度；进料泵，其设置在与反应器的进料口相连接的管道上，用于将原料气泵入反应器内。
[0007]优选地，所述的恒温管的恒温进水口和恒温出水口均在恒温管的侧壁上朝向同一方向设置，且均垂直于恒温管的侧壁。
[0008]优选地，所述的反应器的进料口、出料口分别在反应器的侧壁上朝向两个相反的方向设置，且均垂直于反应器的侧壁。
[0009]优选地，所述的紫外灯为管状结构。
[0010]优选地，所述的反应部件平行设置有若干组，每组反应部件之间的反应器之间相连通，且每个反应器的两端均设置有连接管，分别与相邻的两组反应部件的反应器连通；第一组的反应部件的反应器的进料口用于通入原料气，其余各组的反应器的进料口与相邻的上一组的出料口通过连接管连通；所述流量计设置在与第一组的反应部件的反应器的进料口相连接的管道上；所述进料泵设置在与第一组的反应部件的反应器的进料口相连接的管道上。
[0011]优选地，所述的反应部件的材质为石英、玻璃或陶瓷。
[0012]本技术的一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置，解决了现有技术不仅损耗氢气严重，而且难以去除一氧化碳的问题，具有以下优点：
[0013]1、本技术的装置设置有贯通的反应器，该反应器内插置有贯通的管状紫外灯，便于原料气快速流通，涂有催化剂的管状紫外灯可以提高光子利用率，同时能够很好地避免气阻大，以及串联形式的反应部件可以提高一氧化碳的转化率，且反应原理(CO+H2O
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CO2+H2)简单，装置容易组装、操作方便，适用于工业放大反应；
[0014]2、本技术的装置在处理原料气中微量的CO时，需原料气或反应器中引入水蒸气，不需要另外引入氧气，气阻小，通过串联形式的反应部件处理，在保证将CO去除的前提下，完全不损失氢气，且反应后多余水易去除。
附图说明
[0015]图1为本技术氢气中微量CO氧化的光催化反应装置结构示意图。
[0016]图2为本技术套管式反应器的结构示意图。
[0017]图3为本技术在不同的反应时间下出料口中一氧化碳的浓度图。
[0018]其中，11、恒温进水口；12、进料口；2、反应部件；21、紫外灯；22、反应器；23、恒温管；31、恒温出水口；32、出料口；4、流量计；5、进料泵；6、箱体。
具体实施方式
[0019]下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0020]以下实施例中使用的仪器，其厂商、型号等具体如下：
[0021]紫外灯21：型号为GPH1554T5LVH，长度为1554mm，功率为320W的双端双针，购置佛山市鼎美光电科技有限公司。
[0022]催化剂：成分为Cu/P25，P25(二氧化钛)，德国德固赛degussa生产。
[0023]实施例1
[0024]一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置，如图1所示，本技术氢气中微量CO氧化的光催化反应装置结构示意图；如图2所示，本技术套管式反应器的结构示意图；
该装置包含：恒温进水口11、进料口12、反应部件2、恒温出水口31、出料口32、流量计4、进料泵5和箱体6；其中，反应部件2水平对称贯通固定在箱体6相对的两侧壁上；反应部件2包括紫外灯21、反应器22和恒温管23，反应器22内部贯通设置紫外灯21，其外侧壁固定设置恒温管23；反应器22与恒温管23组成套管式结构，恒温管23两端的侧壁上分别设置恒温进水口11、恒温出水口31，用于控制反应器22内的温度为90℃；进料口12、出料口32分别设置在反应器22两端的侧壁上。
[0025]恒温管23的恒温进水口11和恒温出水口31均在恒温管23的侧壁上朝向同一方向设置，且均垂直于恒温管23的侧壁。
[0026]反应器22的进料口12、出料口32分别在反应器22的侧壁上朝向两个相反的方向设置，且均垂直于反应器22的侧壁。
[0027]反应部件2平行设置有四组，每组反应部件2之间的反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气中微量CO氧化的光催化反应装置，其特征在于，该装置包含：箱体(6)；反应部件(2)，其设置在所述箱体(6)内，其包含紫外灯(21)、反应器(22)和恒温管(23)，其中所述的反应器(22)的两端贯穿所述箱体(6)相对的两侧壁，所述的紫外灯(21)设置在所述反应器(22)内且贯穿所述反应器(22)的两端，其外侧壁涂有催化剂，所述的反应器(22)的外侧壁套置有恒温管(23)；恒温进水口(11)和恒温出水口(31)，其分别设置在所述恒温管(23)的两端，用于通入恒温水；进料口(12)和出料口(32)，其分别设置在所述反应器(22)的两端，进料口(12)用于通入原料气，出料口(32)用于排出反应后的气体；流量计(4)，其设置在与反应器(22)的进料口(12)相连接的管道上，用于测定通入原料气的速度；以及进料泵(5)，其设置在与反应器(22)的进料口(12)相连接的管道上，用于将原料气泵入反应器(22)内。2.根据权利要求1所述的氢气中微量CO氧化的光催化反应装置，其特征在于，所述的恒温管(23)的恒温进水口(11)和恒温出水口(31)均在恒温管(23)的侧壁上朝向同一方向设置，且均垂直于恒温管(23)的侧壁。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈加藏，刘海峰，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：新型
国别省市：