[实用新型]一种用于正仲氢等温转化反应的装置

说明书

本实用新型公开了一种用于正仲氢等温转化反应的装置，包括：储罐和转化器；所述储罐内装有低温介质，用于为正仲氢转化过程提供恒温的低温环境；所述储罐的顶部分别设有加注管、排气管、氢气进管及氢气出管；所述转化器通过氢气进管及氢气出管吊装在储罐的底部，并浸入到储罐内的液态的低温介质中；本实用新型应用在液氮温区以及其它需要正仲氢等温转化的温区，使流动氢气或液氢能够发生正仲氢等温转化反应，达到或接近该温度下平衡氢状态，同时能够满足流动氢气或液氢在正、仲态转化过程产生的热量交换传递需求。

技术领域

本实用新型属于氢能应用技术领域，具体涉及一种用于正仲氢等温转化反应的装置。

背景技术

在氢能应用领域，氢液化技术及相关设备研制一直是氢能产业化发展的关键核心技术之一，而在氢液化领域众多核心技术中，氢的正仲态转化技术一直以来是氢液化技术的重点研究方向。

由双原子构成的氢分子H₂内，由于两个氢原子核自旋方向的不同，存在着正、仲两种状态。正氢(o-H₂)的原子核自旋方向相同，仲氢(p-H₂)的原子核自旋方向相反。正、仲态的平衡氢组成与温度有关，不同温度下平衡氢的正、仲态浓度比例不同。在常温时，平衡氢是含75％正氢和25％仲氢的混合物，称为正常氢(或标准氢)，高于常温时，正-仲态的平衡组成不变；低于常温时，正-仲态的平衡组成发生变化。温度降低，仲氢所占的百分率增加。如在液氢的标准沸点时，氢的平衡组成为2％正氢和98％仲氢。

正氢和仲氢之间存在着能量差别，在任一温度下仲氢总是处于较低的能态，因此，当仲氢的含量小于平衡值时，正氢会自发地转化为仲氢，并放出转化热。在没有催化剂作用的情况下，氢正-仲态转化的速率是缓慢的，研究表明，无催化的转化不发生在液化装置内，而发生在液氢贮存容器中。为了避免转化热引起液氢产品的气化，减少再液化的能耗，通常在生产液氢的过程中就采用催化转化来加快转化速率，即，在氢的液化过程中，使氢气体或液体通过固体催化剂的床层来实现催化转化过程。

用来进行正-仲氢催化转化的设备称为转化反应器。根据转化反应期间，反应器内外热量的流动方式不同，转化器分为三种：绝热转化反应器、等温转化反应器以及连续转化反应器。这三种转化反应器大多应用在氢液化冷箱内，由于目前国内氢液化冷箱的研制技术还不成熟，三种转化器的应用也还处于研发阶段，其内部结构均没有公开。通过合理设计转化器内部结构和流道特征，带走转化热保持转化过程温度恒定，来有效提高转化器的转化效率，是目前等温转化器研制需要考虑的核心问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于正仲氢等温转化反应的装置，应用在液氮温区以及其它需要正仲氢等温转化的温区，使流动氢气或液氢能够发生正仲氢等温转化反应，达到或接近该温度下平衡氢状态，同时能够满足流动氢气或液氢在正、仲态转化过程产生的热量交换传递需求。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：

一种用于正仲氢等温转化反应的装置，包括：储罐和转化器；

所述储罐内装有低温介质，用于为正仲氢转化过程提供恒温的低温环境；

所述储罐的顶部分别设有加注管、排气管、氢气进管及氢气出管；

所述转化器通过氢气进管及氢气出管吊装在储罐的底部，并浸入到储罐内的液态的低温介质中；所述转化器包括：上封板、上过滤层、外壁、内壁、下过滤层、下封板及进出气管；

所述上封板、下封板、上过滤层及下过滤层均加工有两个以上相同的安装孔，所述上封板、下封板、上过滤层及下过滤层上的安装孔位置一一相对；所述上封板上加工有第一氢气分进口和第二氢气分进口；所述下封板上加工有第一氢气分出口和第二氢气分出口；

所述外壁和内壁均为筒状结构；