【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脱氢，具体的说，涉及一种基于多级变压反应的脱氢技术。
技术介绍
1、氢气有易燃、易爆的特性，在储存和运输过程中，对其安全性有较高的要求。将氢气负载于有机液体中进行储存和运输，使用氢气时，再将氢气从有机液体中脱出来即可，该方式有效解决了安全性问题。
2、有机液体脱氢过程，将负载有氢气的有机液体（储氢有机液体，如氢油）通过计量泵输送至脱氢反应装置，在加热条件下结合贵金属催化剂的使用，使有机液体中加载的氢气脱出，发生催化脱氢反应，反应产物经气液分离后，得到的氢气输送至燃料电池等用氢端，脱氢后的有机液体则进行回收并循环利用。当前的脱氢技术存在以下技术难点：
3、一是目前的脱氢反应，为保证脱氢率，脱氢反应温度通常控制为300-800℃，催化剂在高温作用下容易会结焦甚至碳化，且变得不稳定，容易被中间产物毒化，需要不断补充催化剂才能使脱氢反应正常进行，导致催化剂用量大、催化剂失效，脱氢反应的运行成本高，反应效率低。二是脱氢过程需要借助热源加热，但由于脱氢过程氢饱和度的变化，导致反应温度难控制，对脱氢反应造成较大影响，很容易发生副反应，影响氢气纯度，而目前的脱氢设备无法适应于氢饱和度变化的需求，导致脱氢工艺指标难以控制、有机液体降解；三是300-800℃的脱氢反应温度，对设备有较高要求，系统热损失增大，能耗达，同时对加热介质的温度要求和换热效率也有较高要求，对加热系统设计要求较高，设备投资大，运行费用高，装置的经济性低。
技术实现思路
1、为了克服
技术介绍
中存
2、在本专利技术的描述中，除非另有说明，术语“左”、“右”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
3、在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
4、为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
5、所述的基于多级变压反应的脱氢技术使用两级脱氢反应装置进行脱氢反应；所述的两级脱氢反应装置包括串联设置的一段脱氢反应器3和二段脱氢反应器4，负载氢气的有机液体先在一段脱氢反应器3完成一段脱氢反应，再进入二段脱氢反应器4进行二段脱氢反应。
6、其中，一段脱氢反应器3为等温反应器，反应温度为170-230℃，反应压力为0.15-0.5mpa；二段脱氢反应器4为固定床反应器，反应温度为200-260℃，反应压力为0.1~0.2mpa；一段脱氢反应器3的反应压力大于二段脱氢反应器4。
7、进一步的，所述的两级脱氢反应装置还包括进料泵1和进料热交换器2；进料热交换器2设置在进料泵1和一段脱氢反应器3之间；二段脱氢反应器4的液相出口连通至进料热交换器2，从进料泵1送来的负载氢的有机液体先在进料热交换器2被从二段脱氢反应器4送来的液相加热后再进入一段脱氢反应器3进行一段脱氢反应。一段脱氢反应器3配套设有一段气液分离器5；二段脱氢反应器4配套设有二段气液分离器6。
8、进一步的，所述的一段脱氢反应器3包括换热介质腔和换热反应区11；所述换热介质区中间设有隔板12将换热介质区分割为蒸汽进料腔13和冷凝水排出腔14；所述换热反应区11内设有u型列管15，换热介质腔和换热反应区11之间设有固定管板16；u型列管15的一个端口与蒸汽进料腔13连通，另一端口与冷凝水排出腔14连通；换热反应区11的管壳间装填催化剂；换热反应区11的上部设有一段有机液体进口17，下部设有一段脱氢有机液体出口18、顶部设有一段氢气出口19。
9、进一步的，所述的二段脱氢反应器4为内部设有下部隔板21的卧式固定床反应器，下部隔板21将卧式固定床反应器分割为反应区22和液位控制区23；反应区21的下部设有有机液体分布器24，有机液体分布器24的上方设有催化剂固定床层25；催化剂固定床层25内设有换热盘管；液位控制区23的底部开设有二段脱氢有机液体出口26，顶部设有二段氢气出口27。
10、进一步的，所述液位控制区23的顶部设有排汽包28，二段氢气出口27设置在排气泡28的顶部。
11、进一步的，有机液体分布器24为顶面开设有出料孔的长方形盒子，有机液体分布器24的下端面连接有二段有机液体进口管29。
12、本专利技术的有益效果：
13、本专利技术通过设置一段脱氢反应器和二段脱氢反应器，使脱氢反应分两段进行，且在不同压力下完成，更有利于氢气的脱除，使脱氢反应进行得更加完全，且可以降低能耗。
14、本专利技术一段脱氢反应器采用等温反应器，适用于脱氢初期的高饱和度有机液体的快速脱氢反应；二段脱氢反应器采用固定床反应器，适用于脱氢后期有机液体氢饱和度降低、处于半饱和状态的相对平缓的脱氢反应。通过设一段脱氢反应器和二段脱氢反应器，实现将脱氢反应的传热和反应分阶段控制，避免了传统反应器要兼顾两者的材料和结构的设计要求，降低了对脱氢反应器的材质要求，本专利技术的反应器结构更为简单，降低设备制造成本，并提高了脱氢反应的效率。
15、本专利技术根据脱氢反应后期有机液体易挥发、脱氢速率减慢的特点，通过将脱氢反应分两段进行，且第二段在更低压力、更高温度下脱氢，不仅降低了有机液体的沸点，降低了有机液体的挥发量，且更高的反应温度，更有利于氢饱和度降低情况下的脱氢反应的进行，提高脱氢效率；此外，一段脱氢反应采用等温反应器，传热面积大，温度控制精确，有利于满足反应迅速、吸热量大的一段脱氢反应的要求；二段脱氢反应采用固定床反应器，换热面积相对较小，但是催化剂装填量大，使有机液体与催化剂充分接触，满足后半段反应较为缓慢，物料停留时间长的特点，有利于有机液体的完全脱氢。
16、本专利技术通过将脱氢反应分为两段，一段反应可控制在170-230℃，二段反应可控制在200-260℃进行，低于传统的300-800℃的脱氢反应温度，降低脱氢副反应的发生率，并降低催化剂表面结焦情况，降低了催化剂的成本。
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1.一种基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，使用两级脱氢反应装置进行两级脱氢反应；所述的两级脱氢反应装置包括串联设置的一段脱氢反应器（3）和二段脱氢反应器（4），负载氢气的有机液体先在一段脱氢反应器（3）完成一段脱氢反应，再进入二段脱氢反应器（4）进行二段脱氢反应；
2.根据权利要求1所述的基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，所述的两级脱氢反应装置还包括进料泵（1）和进料热交换器（2）；进料热交换器（2）设置在进料泵（1）和一段脱氢反应器（3）之间；二段脱氢反应器（4）的液相出口连通至进料热交换器（2），从进料泵（1）送来的负载氢的有机液体先在进料热交换器（2）被从二段脱氢反应器（4）送来的液相加热后再进入一段脱氢反应器（3）进行一段脱氢反应；
3.根据权利要求1所述的基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，所述的一段脱氢反应器（3）包括换热介质腔和换热反应区（11）；所述换热介质区中间设有隔板（12）将换热介质区分割为蒸汽进料腔（13）和冷凝水排出腔（14）；所述换热反应区（11）内设有U型列管（15），换热介质腔和换热反应区（11）之间设有固定
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，所述的二段脱氢反应器（4）为内部设有下部隔板（21）的卧式固定床反应器，下部隔板（21）将卧式固定床反应器分割为反应区（22）和液位控制区（23）；反应区（21）的下部设有有机液体分布器（24），有机液体分布器（24）的上方设有催化剂固定床层（25）；催化剂固定床层（25）内设有换热盘管；液位控制区（23）的底部开设有二段脱氢有机液体出口（26），顶部设有二段氢气出口（27）。
5.根据权利要求4所述的基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，所述液位控制区（23）的顶部设有排汽包（28），二段氢气出口（27）设置在排气泡（28）的顶部。
6.根据权利要求5所述的基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，有机液体分布器（24）为顶面开设有出料孔的长方形盒子，有机液体分布器（24）的下端面连接有二段有机液体进口管（29）。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，使用两级脱氢反应装置进行两级脱氢反应；所述的两级脱氢反应装置包括串联设置的一段脱氢反应器（3）和二段脱氢反应器（4），负载氢气的有机液体先在一段脱氢反应器（3）完成一段脱氢反应，再进入二段脱氢反应器（4）进行二段脱氢反应；
2.根据权利要求1所述的基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，所述的两级脱氢反应装置还包括进料泵（1）和进料热交换器（2）；进料热交换器（2）设置在进料泵（1）和一段脱氢反应器（3）之间；二段脱氢反应器（4）的液相出口连通至进料热交换器（2），从进料泵（1）送来的负载氢的有机液体先在进料热交换器（2）被从二段脱氢反应器（4）送来的液相加热后再进入一段脱氢反应器（3）进行一段脱氢反应；
3.根据权利要求1所述的基于多级变压反应的脱氢技术，其特征在于，所述的一段脱氢反应器（3）包括换热介质腔和换热反应区（11）；所述换热介质区中间设有隔板（12）将换热介质区分割为蒸汽进料腔（13）和冷凝水排出腔（14）；所述换热反应区（11）内设有u型列管（15），换热介质腔和换热反应区（11）之间设有固定管板（16）；u型列管（15）的一个端口与蒸汽进料腔（...
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