[发明专利]一种液体有机物快速储氢方法及专用文丘里喷射器

说明书

本发明公开了一种液体有机物快速储氢方法，该储氢方法采用喷射回路反应器，以粉末型Pd/Al₂O₃为催化剂，对N‑乙基咔唑进行加氢处理；喷射回路反应器中文丘里喷射器的进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度的比例为34:（1.5～3）：（2.5～6）：（300～400）：（1000～1500），扩散段的开口角度为15°～25°。本发明采用喷射回路反应器进行有机液体储氢工艺，可明显减少加氢时间，提高生产效率。

技术领域

本发明属于氢气储存技术领域，具体涉及一种采用新型反应器设备——回路反应器进行液体有机物快速加氢的工艺方法。

背景技术

由于全球气候变暖和环境污染等问题，全世界的节能减排任务日益严峻。氢能已成为最理想化的清洁能源。

氢的储存是一个至关重要的技术，已经成为氢能利用走向规模化的瓶颈。储氢问题涉及氢生产、运输、最终应用等所有环节，储氢问题不解决，氢能的应用则难以推广。氢是气体，它的输送和储存比固体煤、液体石油更困难。一般而论，氢气可以气体、液体、化合物等形态储存。氢的储存方式主要有高压气态储氢、低温液态储氢和储氢材料储氢等。

高压气态储氢是最常用的氢气储存方式，也是最成熟的储氢技术，且在常温下就可以进行。但是，它最大的弱点是单位质量的储氢密度只有1％(质量分数)左右，无法满足更高应用的要求。低温液态储氢要求温度低于零下250℃，较多应用于航天领域。液体有机物储氢技术在储氢密度和储运便利性上兼具优势，但存在加氢压力高、催化剂成本高、生产效率低和产能有限等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够快速高效的加氢方式，以减少氢气储运所需的成本，提高生产效率同时减少催化剂的用量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种液体有机物快速储氢方法，该储氢方法采用喷射回路反应器，以粉末型Pd/Al₂O₃为催化剂，对N-乙基咔唑进行加氢处理；所述喷射回路反应器中文丘里喷射器的进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度的比例为34:(1.5～3)：(2.5～6)：(300～400)：(1000～1500)，扩散段的开口角度为15°～25°。

本发明以喷射回路反应器为反应设备，通入的氢气在文丘里喷射器中形成具有大比表面积的微小气泡，增大气液接触，加快反应速度；同时物料从反应釜底部经循环泵、热交换器进入文丘里喷射器，气液固混合物料和反应釜内物料进行冲击，起到促进分散混合的效果，促进反应进一步进行。

而针对一定压力温度条件下具体的某一化学反应过程，文丘里喷射器的设计结构尺寸极大的影响了反应物质之间相互分散接触的效果，从而最终影响化工生产效率。本发明对文丘里喷射器结构尺寸进行设计，更加适用于N-乙基咔唑储氢，能有效减少了加氢时间，提高生产效率。

在部分实施例中，作为优选的，加氢处理过程中控制反应体系温度为140～160℃，体系压力为3～4MPa，文丘里喷射器喷嘴处流体线速度控制在80～110m/s。

采用喷射回路反应器进行加氢反应，可以有效降低反应压力，增加工艺安全性，减少设备投资。

在部分实施例中，作为优选的，所述粉末型Pd/Al₂O₃催化剂中Pd负载量为2wt％；所述N-乙基咔唑与粉末型Pd/Al₂O₃催化剂的用量比例为10～20g：1g。