本申请公开了一种复合型氨分解反应器及系统，包括第一反应部和第二反应部，所述第一反应部和所述第二反应部相连通，第一反应部包括互相套设的第一管道和第二管道，第一套管和第二套管之间通过支路连通；第二反应部包括螺旋设置的烟气管道和盘旋设置的混合气管道烟气管道中流通的气体的温度大于600℃，烟气管道与第二管道环绕固定，混合气管道与第二管道环绕固定，烟气管道和混合气管道彼此交错设置，混合气管道与烟气管道彼此贴合；混合气管道的入口端同时与第一套管的出口端以及第二套管的出口端相连通。该复合型氨分解反应器提高了氨气的加热效果，使得氨气能够均匀地受热分解，同时减少了分解过程中氨气对反应器的腐蚀影响，提高了使用寿命。
1、氨不仅是重要的无机化工产品，其作为氢载体也具有独特的优势。氨易于液化，具有刺激性气味、不可燃且低浓度下无毒害、储氢密度高、生产储运技术成熟，并且制氢过程中无碳排放，是一种高效、清洁和安全的储氢载体；通过分解氨气来制备氢气也是一种可行有效的制氢技术路线之一；氨分解反应器是氨分解工艺中用于将氨气分解为氢气和氮气的重要部件，因此氨分解反应器的结构设计对氨气分解效率和分解结果有较大影响；现有的氨分解反应器通常体积较大且结构复杂，同时氨气分解效率有限，对催化剂的依赖性较强，且氨气是一种强腐蚀性气体，在长期氨气流动的环境中会对氨分解反应器结构产生腐蚀，影响设备使用效率和使用寿命。
2、中国专利cn115770524a公开了一种用于汽车的氨氢燃料动力装置的氨气裂解器，包括上下贯通的壳体，上盖板设置有进气管，下盖板设置有排气管；其中还设置有含有气体流通孔道的陶瓷电加热盘，装有氨分解催化剂的反应盘和用于气体换热的通孔管道；陶瓷电加热盘对称设置在上盖板下方和下盖板上方，反应盘设置在电加热盘之间，通孔管道和电加热盘以及反应盘过盈安装，通过电加热和高温气体与氨气换热的两种加热方式对氨气进行循环加热以促进氨气的受热分解，提高氨气的分解效率；然而该氨气裂解器中的气体流向相互平行，对氨气的加热效果主要依赖于电加热；无法有效利用氨分解过程中产生的热量，且该裂解器长期通入氨气的情况下，由于氨气的强腐蚀性容易造成反应器外的损坏。
r/>技术实现思路
1、针对现有技术中的氨分解反应器存在着体积较大、结构复杂、氨气分解效率及加热效率不高，对催化剂依赖性较大且无法适用于长时间氨气流动的环境等缺陷；提供一种体积紧凑且集成度高，氨气分解效率及加热效果佳，可减少由于氨气腐蚀性造成的损坏的复合型氨分解反应器及系统。
2、本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种复合型氨分解反应器，包括第一反应部和第二反应部，第一反应部和第二反应部相连通，第一反应部包括第一管道和第二管道，第二管道套设在第一管道的外部，第一套管和第二套管之间通过支路连通；第二反应部包括螺旋设置的烟气管道和盘旋设置的混合气管道，烟气管道中流通的气体的温度大于600℃，烟气管道与第二管道环绕固定，混合气管道与第二管道环绕固定，烟气管道和混合气管道彼此交错设置，混合气管道与烟气管道彼此贴合；混合气管道的入口端同时与第一套管的出口端以及第二套管的出口端相连通，混合气管道的出口端和第一套管的入口端朝向同一侧设置。
3、进一步的，第二套管的外壁上套设有换热层，换热层包覆在第二套管的外表面上，换热层上还设置有多个加热装置；混合气管道环绕固定在换热层上；烟气管道环绕固定在换热层上。
4、进一步的，换热层的制作材料为不锈钢或者石墨。
5、进一步的，第二套管中设置有导流板，导流板沿着第二套管的延伸方向，朝向靠近第二套管的出口管道的方向螺旋延伸设置，导流板固定在第二管道的内壁上，导流板还与第一套管的外壁相连接。
6、进一步的，导流板上涂覆有氨分解催化剂，氨分解催化剂为钌基催化剂或者镍基催化剂。
7、进一步的，混合气通道包括多个阻隔板、中心挡板和多个引流板，多个阻隔板之间间隔设置，中心挡板与第二套管固定连接，中心挡板还与多个阻隔板同时固定连接，相邻两个阻隔板之间设置有引流板，引流板的一端固定其中一个阻隔板上，引流板的朝向靠近混合气管道的出口端的方向延伸设置并且穿过相邻设置的另外一个阻隔板；多个引流板分别设置在中心挡板的两侧，每个引流板和中心挡板之间均存在空隙；引流板上设置有至少两个引流通孔，多个引流板之间通过每个引流板上的引流通孔和每个引流板与中心挡板之间的空隙彼此相通，相邻两个阻隔板还同时与第一围板固定连接，第一围板分别与相邻的两个阻隔板的外缘相固定；其中一个阻隔板的表面与混合气管道的出口端相连通。
8、进一步的，烟气管道包括烟气入口、多个烟气通道、多个烟气挡板和烟气出口；烟气挡板设置在相邻两个阻隔板之间，烟气挡板与位于相邻两个阻隔板中间的引流板以及中心挡板固定连接；烟气挡板和相邻的阻隔板的边缘与第二围板固定连接；引流板、中心挡板、阻隔板以及相邻的烟气挡板共同组成烟气流道；烟气流道与混合气管道互相贴合设置且不相通；烟气流道的外壁烟气入口和所述气通道连通，多个烟气流道之间依次通过烟气通道连通，其中一个烟气流道的外壁与烟气出口连通。
9、进一步的，阻隔板的截面形状为圆形，烟气挡板的截面形状为圆形，烟气挡板的形状与阻隔板的形状相对应；混合气管道的长度和烟气管道的长度相等。
10、进一步的，支路上用于调整进入支路中气体的流量的阀门；支路中的氨气的含量为通入氨气总量的1～20％。
11、本申请还公开了一种包括复合型氨分解反应器的氨分解反应系统，还包括：
12、氨气供应系统，氨气供应系统与第一套管的入口端连通，氨气供应系统用于向与第一套管中引入氨气；
13、加热气供应系统，加热气供应系统与烟气管道的入口端连通，加热气供应系统用于向第二反应部中引入加热气；
14、混合气收集装置，混合气收集装置与混合气通道的出口端连通，混合气收集装置用于收集经过加热分解氨气所生成的氢氮混合气。
15、本专利技术所述的一种复合型氨分解反应器及系统，通过将具有套设结构的第一反应部和具有螺旋气体管道的第二反应部相连通，在反应过程中将第二反应部中的热量转移给第一反应部，使得氨气在流动过程中能够充分且均匀地受热，提高了对氨气的加热效果和分解效果；同时采用第一反应部对氨气进行预先进行加热分解，降低了进入第二反应部的氨气的浓度，从而减少了通入氨气对第二反应部造成的腐蚀，提高了第二反应部的使用寿命；通过采用具有螺旋结构的气体管道来进行对混合气体的加热，延长了混合气体在第二反应部中的流动距离，使得氨气能够充分受热分解，提高了氨分解反应器的整体集成度和工作效率。
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【技术保护点】
1.一种复合型氨分解反应器，包括第一反应部和第二反应部，所述第一反应部和所述第二反应部相连通，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述第二套管的外壁上套设有换热层，所述换热层包覆在所述第二套管的外表面上，所述换热层上还设置有多个加热装置；
3.根据权利要求2所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述换热层的制作材料为不锈钢或者石墨。
4.根据权利要求1所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述第二套管中设置有导流板，所述导流板沿着所述第二套管的延伸方向，朝向靠近所述第二套管的出口管道的方向螺旋延伸设置，所述导流板固定在所述第二管道的内壁上，所述导流板还与所述第一套管的外壁相连接。
5.根据权利要求4所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述导流板上涂覆有氨分解催化剂，所述氨分解催化剂为钌基催化剂或者镍基催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述混合气通道包括多个阻隔板、中心挡板和多个引流板，多个所述阻隔板之间间隔设置，所述中心挡板与所述第二套管固定连接，所述中心挡板还与多个所述阻隔板同时固定连接，相邻两个所述阻隔板之间设置有引流板，所述引流板的一端固定其中一个所述阻隔板上，所述引流板的朝向靠近所述混合气管道的出口端的方向延伸设置并且穿过相邻设置的另外一个所述阻隔板；多个所述引流板分别设置在所述中心挡板的两侧，每个所述引流板和所述中心挡板之间均存在空隙；所述引流板上设置有至少两个引流通孔，多个所述引流板之间通过每个引流板上的引流通孔和每个所述引流板与所述中心挡板之间的空隙彼此相通，相邻两个所述阻隔板还同时与第一围板固定连接，所述第一围板分别与相邻的两个所述阻隔板的外缘相固定；其中一个所述阻隔板的表面与所述混合气管道的出口端相连通。
7.根据权利要求6所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述烟气管道包括烟气入口、多个烟气通道、多个烟气挡板和烟气出口；所述烟气挡板设置在相邻两个所述阻隔板之间，所述烟气挡板与位于相邻两个所述阻隔板中间的引流板以及中心挡板固定连接；所述烟气挡板和相邻的所述阻隔板的边缘与第二围板固定连接；所述引流板、所述中心挡板、所述阻隔板以及相邻的所述烟气挡板共同组成烟气流道；所述烟气流道与所述混合气管道互相贴合设置且不相通；所述烟气流道的外壁与所述烟气入口和所述烟气通道连通，多个所述烟气流道之间依次通过所述烟气通道连通，其中一个所述烟气流道的外壁与所述烟气出口连通。
8.根据权利要求7所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述阻隔板的截面形状为圆形，所述烟气挡板的截面形状为圆形，所述烟气挡板的形状与所述阻隔板的形状相对应；所述混合气管道的长度和所述烟气管道的长度相等。
9.根据权利要求1所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述支路上用于调整进入所述支路中气体的流量的阀门；所述支路中的氨气的含量为通入氨气总量的1～20％。
10.一种包括权利要求1～9中任意一项所述的所述复合型氨分解反应器的氨分解反应系统；其特征在于：还包括：
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【技术特征摘要】
1.一种复合型氨分解反应器，包括第一反应部和第二反应部，所述第一反应部和所述第二反应部相连通，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述第二套管的外壁上套设有换热层，所述换热层包覆在所述第二套管的外表面上，所述换热层上还设置有多个加热装置；
3.根据权利要求2所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述换热层的制作材料为不锈钢或者石墨。
4.根据权利要求1所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述第二套管中设置有导流板，所述导流板沿着所述第二套管的延伸方向，朝向靠近所述第二套管的出口管道的方向螺旋延伸设置，所述导流板固定在所述第二管道的内壁上，所述导流板还与所述第一套管的外壁相连接。
5.根据权利要求4所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述导流板上涂覆有氨分解催化剂，所述氨分解催化剂为钌基催化剂或者镍基催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种复合型氨分解反应器，其特征在于：所述混合气通道包括多个阻隔板、中心挡板和多个引流板，多个所述阻隔板之间间隔设置，所述中心挡板与所述第二套管固定连接，所述中心挡板还与多个所述阻隔板同时固定连接，相邻两个所述阻隔板之间设置有引流板，所述引流板的一端固定其中一个所述阻隔板上，所述引流板的朝向靠近所述混合气管道的出口端的方向延伸设置并且穿过相邻设置的另外一个所述阻隔板；多个所述引流板分别设置在所述中心挡板的两侧，每个所述引流板和所述中心挡板之间均存在空隙；所述引流板上设置有至少两个引流...
【专利技术属性】
技术研发人员：江莉龙，王大彪，罗宇，陈崇启，林立，陈智锋，薛笑天，田勇，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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