一种自热式脱氢反应装置

技术领域

本发明涉及脱氢工业生产领域，具体为一种自热式脱氢反应装置。

背景技术

脱氢反应是一种有机化合物的分子在高温和催化剂或者高温和脱氢剂的条件下去除分子中所含有的氢，这是一种消除反应，也是氧化反应的另一种形式，有机化合物在脱氢时需要大量的热能，使得有机化合物中的氢以氢气的方式脱离，在脱氢的过程中，采用有机化合物原料经过加热腔外表面吸热作用，用电能发热实现脱氢，不符合节能的初衷，所以常见的方式是用脱氢生成的氢气和空气进行混合后对氢气进行点燃，利用氢气燃烧得到的热量对脱氢反应进行支持。

在专利号为201910059985.8的专利文件中，公开了一种供热脱氢一体化反应器，并具体公开了包括从外侧到中心依次设置的储氢液体预反应腔、催化燃烧第一反应腔、储氢液体主反应腔和催化燃烧第二反应腔共四个腔室，相邻两个腔室之间通过金属壁面隔开互不连通，相邻腔室内流体通过并流或者逆流形式进行间壁换热；还包括位于四个腔室上部的混合气体分布腔和位于催化燃烧第一反应腔、储氢液体主反应腔及催化燃烧第二反应腔下部的脱氢液体汇流腔，所述的脱氢液体汇流腔底部设有脱氢后气液混合物出口，所述的混合气体分布腔内设有催化燃烧尾气腔，催化燃烧尾气腔与催化燃烧第一反应腔和催化燃烧第二反应腔均通过流道连通，催化燃烧尾气腔上还设有混合气体入口和催化燃烧尾气出口，所述的脱氢液体汇流腔均与储氢液体预反应腔和储氢液体主反应腔通过流道连通；所述的储氢液体预反应腔和储氢液体主反应腔彼此相连构成脱氢反应腔，腔内装有催化剂分布基体材料和脱氢催化剂，储氢液体预反应腔底部设有储氢液体入口；所述的催化燃烧第一反应腔和催化燃烧第二反应腔彼此相连构成氢气催化燃烧腔，腔内装有催化剂分布基体材料和氢气催化燃烧催化剂。

在上述申请文件中，是利用氢气作为原料直接燃烧提供热能，但是没有针对氢气燃烧的控制进行介绍，氢气和空气燃烧会生成水，推理可知，若氢气源源不断的进入到燃烧腔，氢气一直燃烧会由于水的存在阻碍燃烧，影响燃烧的效率，所以燃烧应该是间断式的或者直流式的，直流式会有燃烧不充分且热量吸收不充分，造成资料浪费的后果，而间断式的，水分虽然能够被排出，但是当热能逐渐被利用，燃烧腔内部的热能会遍布在燃烧腔的各个位置，若此时还以原定的速率添加原料，原料接受到的热能有限，脱氢反应是不充分的，氢气脱出量较少，效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种自热式脱氢反应装置。

本发明所解决的技术问题为：在常见采用的间断式供热和直流式供热的过程中，均会存在利用不充分的问题。直流式的由于原料时刻处于流动的状态，热量吸收依靠流动的速度以及和吸热面接触的时间，容易导致热量吸收不充分的问题，同时氢气燃烧生成的水分容易对氢气燃烧造成一定的影响，若是采用水分直接流出，水分会带走氢气燃烧时产生的热量；而间断式的燃烧方式，通过间断的时间将水分排出，当热能逐渐被原料利用，燃烧腔内部的热量遍布在燃烧腔的各个位置，不便于将带有热量的气体残余进行聚集，此时以原定的速率添加原料，原料接受到的热能有限，脱氢反应是不充分的，氢气脱出量较少。

本发明可以通过以下技术方案实现：包括外壳，外壳内部设置有脱氢箱，脱氢箱内部设置有供热箱体，外壳顶部安装有密封盖板，供热箱体顶部设置有行程箱，行程箱内部滑动设置有燃烧缓冲机构，用于实现对燃烧时产生的冲击力进行缓冲，燃烧缓冲机构包括内部活塞板，内部活塞板和行程箱滑动连接。

本发明的进一步技术改进在于：内部活塞板侧边固定有滑动杆，滑动杆延伸出密封盖板的一侧且滑动杆和密封盖板滑动连接，内部活塞板和密封盖板之间固定有振动弹簧。

本发明的进一步技术改进在于：内部活塞板远离密封盖板的一端固定有电火花安装盘，电火花安装盘上开设有电火花安装槽，电火花安装槽内部固定有电火花塞。

本发明的进一步技术改进在于：滑动杆端部固定有顶部限位板，密封盖板顶部固定有拉板伸缩杆，拉板伸缩杆动力端固定在伸缩安装盘上，伸缩安装盘固定在顶部限位板上。

本发明的进一步技术改进在于：脱氢箱和外壳之间固定有加强筋且加强筋紧贴在脱氢箱上。

本发明的进一步技术改进在于：外壳顶部联通安装有原料进入管道，且原料进入管道的输出端设置在脱氢箱上，脱氢箱底部通过流出板联通设置有混合出口，混合出口上设置有流出控制阀，流出板用于对原料在脱氢反应后生成的混合物引导流出；供热箱体底部联通设置有气体进入管道和气体排出管道。

本发明的进一步技术改进在于：滑动杆上固定有限位环且限位环位于顶部限位板和外壳之间，限位环靠近密封盖板的一侧设置有缓冲垫。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本申请通过在行程箱内部滑动设置有燃烧缓冲机构，用于实现对燃烧时产生的冲击力进行缓冲，燃烧缓冲机构包括内部活塞板，内部活塞板和行程箱滑动连接，内部活塞板侧边固定有滑动杆，滑动杆延伸出密封盖板的一侧且滑动杆和密封盖板滑动连接，内部活塞板和密封盖板之间固定有振动弹簧，实现在氢气燃烧中产生的冲击力，会变成内部活塞板的重力势能和振动弹簧的弹性势能，从而能够对冲击力产生的能量进行储存，在燃烧后，通过控制原料进入的速度，通过振动弹簧的弹力和内部活塞板的重力将燃烧剩余的气体向下压缩，将气体中的热量聚集后被原料进行吸附，实现热能的充分利用。

2、本申请通过设置一定量的原料对应一定量的氢气和空气混合物，使得能够在脱氢反应中实现量的一一对应，在热能利用的最大化的同时，保证一定量的原料的氢气脱出量。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明的外部结构示意图；

图4为本发明的电火花盘示意图；

图5为本发明图4中A处的局部放大图；

图6为本发明的拉板伸缩杆位置示意图；

图7为本发明图6中B处局部放大图。

图8为本发明的限位环位置示意图。

图中：1、外壳；2、密封盖板；3、原料进入管道；4、顶部限位板；5、滑动杆；6、气体进入管道；7、混合出口；8、气体排出管道；9、密封螺栓；10、流出板；11、流出控制阀；12、引导排出板；13、燃烧腔；14、供热箱体；15、内部活塞板；16、振动弹簧；17、行程箱；18、滑动腔；19、脱氢腔；20、加强筋；21、脱氢箱；22、电火花安装盘；23、电火花塞；24、电火花安装槽；25、拉板伸缩杆；26、伸缩安装盘；27、限位环。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1-8所示，包括外壳1，其中外壳1两边呈柱状，中间呈对称设置的锥形，将外壳1架设在固定处，为了实现对外壳1内部的维修、以及对催化剂等的添加和更换等，所以在外壳1的顶部通过密封螺栓9安装密封盖板2，其中密封盖板2上均匀固定有若干个原料进入管道3，是用于进入待反应的有机化合物的，将有机化合物从原料进入管道3添加，随后在外壳1的底部分别设置有混合出口7、气体进入管道6和气体排出管道8，其中混合出口7是用于排出经过脱氢反应后的有机化合物和氢气的混合物，而气体进入管道6是用于燃烧时所需要的气体的进入，气体排出管道8是用于实现燃烧过程中产生的废料的排出；

所以在本申请中，外壳1内部中心位置设置有供热箱体14，在供热箱体14内部形成用于进行燃烧的燃烧腔13，在供热箱体14的外周，设置有用于有机化合物流动的脱氢箱21，其中脱氢箱21和供热箱体14之间形成脱氢腔19，其中脱氢箱21和供热箱体14均呈两边窄中间宽的形状，而且为了保证在脱氢箱21在反应时可能会产生压力，所以在脱氢箱21的外部均匀固定有加强筋20，在本申请中，利用原料进入管道3进入有机化合物的原料，进入到脱氢腔19，为了实现热量的快速传递，在本申请中，供热箱体14的材质是导热材质，且为了实现热量的充分传递，所以在供热箱体14的外表面均匀设置有凹槽，能够实现热量被有机化合物的充分吸收；

随后为了实现生成物的流出，在本申请中，脱氢腔19的底部倾斜设置有流出板10，且流出板10的输出端连接在混合出口7上，且为了对下料进行控制，所以在混合出口7上安装有流出控制阀11；

而为了对氢气燃烧的实现，首先在供热箱体14的底部联通设置有气体进入管道6，用于实现将氢气和空气按照一定的比例混合后通入到燃烧腔13的内部，而在燃烧后，会生成会和空气中未燃烧的成分，所以在供热箱体14的倾斜设置有引导排出板12，利用引导排出板12的输出端连接在气体排出管道8上，使得生成的水和空气中未燃烧的成分可以经过气体排出管道8排出；

在本申请中，对氢气的燃烧采用间断式的，即采用一组氢气和空气燃烧的热量对应定量的有机化合物进行脱氢反应，所以为了实现将氢气燃烧产生的热量进行充分的利用，所以在供热箱体14的顶部还固定有行程箱17，其中行程箱17是筒状的，在行程箱17内部形成滑动腔18，在氢气燃烧的时候，会产生冲击，常见的装置会通过扩大燃烧箱体的容纳体积实现冲击的缓冲，但是在本申请中，利用燃烧缓冲机构对这个冲击进行缓冲，即利用在行程箱17内部滑动设置的燃烧缓冲机构进行缓冲；

在本申请中，燃烧缓冲机构是为了蓄能的，即将冲击能量进行储存，并一点点就能量重新聚集，即燃烧缓冲机构包括内部活塞板15，内部活塞板15和行程箱17是滑动连接的，其中内部活塞板15侧边固定有滑动杆5，滑动杆5和密封盖板2是滑动连接的，在滑动杆5延伸出密封盖板2的一侧，在滑动杆5的端部固定顶部限位板4，为了实现储能作用，在内部活塞板15和密封盖板2之间固定有振动弹簧16；

若氢气和空气直接燃烧，则产生的冲击力会将内部活塞板15向上冲击，内部活塞板15在行程箱17内部滑动，将冲击力化作对振动弹簧16的压缩力，即利用振动弹簧16对冲击力进行收集，此时滑动杆5在密封盖板2上是滑动的，顶部限位板4远离密封盖板2；在燃烧生成的热量被脱氢腔19内部流动的有机化合物吸收脱氢之后，供热箱体14内部的温度逐渐下降，此时，在振动弹簧16的反弹作用下，以及当空气和氢气燃烧，会在燃烧腔13内部形成一定的负压，将内部活塞板15反弹，利用内部活塞板15将顶部的气体聚集，实现将带有一定热量的气体聚集，此时在脱氢腔19内部的有机化合物的流动速度较慢，能够有着充分的时间吸收在供热箱体14内部被聚集的热量，

利用热量在振动弹簧16的作用下被聚集收集，此时有机化合物在脱氢箱21内部也几乎不流动，会使得有机化合物有充分的时间贴在供热箱体14上，对聚集的热量进行吸附，实现脱氢反应，避免热量的浪费，也能保证有机化合物的脱氢反应生成氢气的效率；

由于振动弹簧16会产生一定的振动，聚集效果不稳定，所以在密封盖板2的顶部固定拉板伸缩杆25，而在顶部限位板4的底部固定有伸缩安装盘26，拉板伸缩杆25的端部通过螺栓固定在伸缩安装盘26上，实现拉板伸缩杆25和顶部限位板4的固定安装，其中在本实施例中，利用顶拉板伸缩杆25的伸长和缩短，实现对顶部限位板4的具体位置的限定，进而对内部活塞板15的具体位置的限定，保证热量聚集的稳定性；

在内部活塞板15远离振动弹簧16的一端固定有电火花安装盘22，其中电火花安装盘22上开设有电火花安装槽24，在电火花安装槽24内部固定有用于实现点火的电火花塞23，能够利用电的作用实现点火，由于电火花塞23设置在顶部，能够直接对氢气进行点燃，在冲击力的作用下，电火花塞23远离氢气着火的位置；

在滑动杆5上固定有限位环27，保证滑动杆5的滑动位置在一定的范围内，且限位环27靠近密封盖板2的一侧设置有缓冲垫，在内部活塞板15向下移动的时候，保护限位环27和密封盖板2的接触面，实现缓冲，避免产生磕碰。

本发明在使用时，首先设定一定量的原料有机化合物和一定量的氢气空气混合物，将氢气空气混合物从气体进入管道6进入到供热箱体14内部，随后将原料有机化合物经过原料进入管道3进入到脱氢箱21内部，利用电的作用实现电火花塞23的点火，将氢气和空气点燃，若氢气和空气直接燃烧，则产生的冲击力会将内部活塞板15向上冲击，内部活塞板15在行程箱17内部滑动，将冲击力化作对振动弹簧16的压缩力，即利用振动弹簧16对冲击力进行收集，此时滑动杆5在密封盖板2上是滑动的，顶部限位板4远离密封盖板2，此时流经供热箱体14外表面的原料有机化合物会充分吸收生成的热量，随后经过脱氢反应形成的氢气和生成有机物从混合出口7排出；

在燃烧生成的热量被脱氢腔19内部流动的有机化合物吸收脱氢之后，供热箱体14内部的温度逐渐下降，在振动弹簧16的反弹作用下，以及当空气和氢气燃烧，会在燃烧腔13内部形成一定的负压，将内部活塞板15反弹，利用内部活塞板15将顶部的气体聚集，实现将带有一定热量的气体聚集，此时在脱氢腔19内部的有机化合物的流动速度控制为较慢或者几乎不流动，能够有着充分的时间吸收在供热箱体14内部被聚集的热量，在吸收结束后，利用打开流出控制阀11，将混合物从混合出口7流出，而燃烧生成的产物经过气体排出管道8进行排出。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。