可以快速启动的液态有机物脱氢系统及脱氢处理方法与流程

1.本发明特别涉及一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统及脱氢处理方法，属于液态储氢技术领域。


背景技术：

2.氢能被誉为终极能源，是未来能源发展革新的必然方向之一，储氢是氢能技术链条中的重要组成环节。有机液态储氢是一种安全高效的氢气储存方法，它利用部分不饱和有机物可以与氢气发生可逆加氢脱氢反应的原理，进行氢气的储放。液态有机物在进行脱氢时需要在较高的温度下进行，且需要吸收热量。降低液态有机物脱氢系统能耗，加快系统启动速率，对实现氢气安全高效储存运输具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统及脱氢处理方法，以克服现有技术中的不足。
4.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
5.本发明实施例一方面提供了一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统，其包括：依次连接的第一储料单元、预热单元、第二储料单元和反应单元；
6.所述第一储料单元和第二储料单元至少用于储存富氢液态有机物，且所述第二储料单元还能够在所述液态有机物脱氢系统启动前预先将第二储料单元内的富氢液态有机物加热至第二温度；
7.所述预热单元至少用于在所述液态有机物脱氢系统启动后将第一储料单元输出的富氢液态有机物的温度加热至第一温度；
8.所述反应单元用于在所述液态有机物脱氢系统启动后使所述富氢液态有机物于第三温度条件下发生脱氢反应；
9.其中，所述第一温度≥第二温度≥第三温度。
10.本发明实施例另一方面还提供了一种液态有机物的脱氢处理方法，其包括：
11.提供所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统；
12.在所述液态有机物脱氢系统启动前，将待处理的富氢液态有机物预储于第一储料容器和第二储料容器中，并预先以第二加热机构将所述第二储料容器中的富氢液态有机物加热至第二温度；
13.启动所述液态有机物脱氢系统，将第二储料容器中的富氢液态有机物输送至反应器中，并将所述反应器加热至第三温度，以使反应器内的富氢液态有机物于第三温度条件下发生脱氢反应，同时，将第一储料容器中的富氢液态有机物经预热器输送至第二储料容器中，并将所述预热器加热至第一温度；
14.其中，所述第一温度≥第二温度≥第三温度。
15.与现有技术相比，本发明实施例提供的一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统
及液态有机物的脱氢处理方法，可以实现液态有机物脱氢系统的快速启动，从而降低液态有机物脱氢系统能耗，缩短脱氢处理的时间，进而提高生产和处理的效率。
附图说明
16.图1是本发明一典型实施案例中一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统的结构示意图。
具体实施方式
17.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
18.本发明实施例一方面提供了一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统，其包括：依次连接的第一储料单元、预热单元、第二储料单元和反应单元；
19.所述第一储料单元和第二储料单元至少用于储存富氢液态有机物，且所述第二储料单元还能够在所述液态有机物脱氢系统启动前预先将第二储料单元内的富氢液态有机物加热至第二温度；
20.所述预热单元至少用于在所述液态有机物脱氢系统启动后将第一储料单元输出的富氢液态有机物的温度加热至第一温度；
21.所述反应单元用于在所述液态有机物脱氢系统启动后使所述富氢液态有机物于第三温度条件下发生脱氢反应；
22.其中，所述第一温度≥第二温度≥第三温度。
23.进一步的，所述第一储料单元包括第一储料容器，所述第二储料单元包括第二储料容器和第二加热机构，所述第二加热机构至少用于将第二储料单元内的富氢液态有机物加热至第二温度。
24.进一步的，所述第二储料容器的容积小于所述第一储料容器的容积。
25.进一步的，所述第二储料容器与第一储料容器的容积之比小于1/10。
26.进一步的，所述第二储料容器还具有保温结构。
27.进一步的，所述第二加热机构包括电加热器和相变储热器。
28.进一步的，所述预热单元包括预热器和第一加热机构，所述第一加热机构至少用于将流经所述预热器的富氢液态有机物加热至第一温度；所述反应单元包括反应器和第三加热机构，所述第三加热机构与所述反应器导热连接，并至少用于将所述反应器的温度加热至第三温度。
29.进一步的，所述第一加热机构和第三加热机构包括电加热器。
30.在一些较为具体的实施方案中，所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统还包括换热器，所述换热器分别与所述第一储料单元、预热单元、反应单元连接，在系统启动后，脱氢反应后液态有机物能够与第一储料单元输出的液态物料进行热量交换，以对所述富氢液态有机物进行预热。
31.进一步的，所述第一储料容器与所述换热器的冷端入口连接，所述换热器的冷端出口与所述预热器连接，所述反应器与所述换热器的热端入口连接，所述换热器的热端出口还与气液分离单元连接。
32.进一步的，所述第一储料容器与所述换热器之间的连接管路上还设置有液体泵。
33.在一些较为具体的实施方案中，所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统包括：依次连接的第一储料容器、换热器、预热器、第二储料容器和反应器，所述预热器还与第一加热机构配合，所述第二储料容器还与第二加热机构配合，所述反应器还与第三加热机构导热连接，以及，所述反应器还与所述换热器连接，所述换热器还与气液分离器连接。
34.本发明实施例另一方面还提供了一种液态有机物的脱氢处理方法，其包括：
35.提供所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统；
36.在所述液态有机物脱氢系统启动前，将待处理的富氢液态有机物预储于第一储料容器和第二储料容器中，并预先以第二加热机构将所述第二储料容器中的富氢液态有机物加热至第二温度；
37.启动所述液态有机物脱氢系统，将第二储料容器中的富氢液态有机物输送至反应器中，直到将所述反应器加热至第三温度，以使反应器内的富氢液态有机物于第三温度条件下发生脱氢反应，同时，将第一储料容器中的富氢液态有机物经预热器输送至第二储料容器中，并将所述预热器加热至第一温度；
38.其中，所述第一温度≥第二温度≥第三温度。
39.进一步的，所述的脱氢处理方法具体包括：
40.在所述液态有机物脱氢系统启动前，利用第二加热机构使所述第二储料容器中的富氢液态有机物维持在第二温度；
41.启动所述液态有机物脱氢系统，将第二储料容器中的富氢液态有机物以第一流量输送至反应器中，将第一储料容器中的富氢液态有机物经预热器输送至第二储料容器中，同时，以具有第二温度的富氢液态有机物和第三加热机构对所述反应器进行加热，以第一加热机构对预热器进行加热；
42.当所述反应器的温度达到脱氢反应所需的第三温度、预热器的温度达到第一温度时，使所述第二加热机构的电加热器停止加热，同时使第二加热机构的相变储热器进入储热状态，并使所述第二储料容器中的富氢液态有机物以第二流量输送至反应器中，其中，所述第二流量大于所述第一流量。
43.进一步的，所述的脱氢处理方法还包括：将反应器中反应结束后的液态物料输送至气液分离器中进行气液分离处理。
44.进一步的，所述的脱氢处理方法还包括：
45.使第一储料容器中的富氢液态有机物先经换热器进行热量交换后再进入预热器中；
46.使反应器中反应结束后的液态物料先经换热器进行热量交换后再进入气液分离器中。
47.如下将结合附图以及具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，若非特别说明，本发明所采用的各种组成部件均可以是本领域技术人员公知的。
48.请参阅图1，一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统，包括依次连接的第一储料容器100、换热器200、预热器300、第二储料容器400和反应器500，所述预热器300还与第一加热机构配合，所述第二储料容器400还与第二加热机构配合，所述反应器500还与第三加
热机构导热连接，以及，所述反应器500还与所述换热器200连接，所述换热器200还与气液分离器600连接。
49.具体的，所述第二储料容器400的容积小于所述第一储料容器100的容积，例如，所述第二储料容器400与第一储料容器400的容积之比小于1/10，其中，所述第二储料容器400还具有保温结构，该保温结构可以是设置在所述第二储料容器400内壁的保温层，因此，第二储料容器400亦可称之为保温容器。
50.具体的，所述第一加热机构、第三加热机构包括电加热器，第二加热机构可以是电加热器和/或相变储热器，其中，第一加热机构与预热器、第二加热机构与第二储料容器、第三加热机构与反应器可以设置为一体。
51.具体的，所述第一储料容器100上端设有入口、底端设有出口；所述第二储料容器400设有液体进出口；所述预热器300、反应器500的两端分别设有进出口，气液分离器600上设有入口、气体出口与液体出口，其中，所述第一储料容器100的出口经液体泵700与换热器200的冷端入口相连，换热器200的冷端出口与预热器300的入口相连，预热器300的出口与第二储料容器400的入口相连，第二储料容器400的出口与反应器500的入口相连，反应器500的出口与换热器200的热端入口相连，换热器200的热端出口与气液分离器600入口相连。
52.具体的，换热器200是将反应后富氢液态有机物的热量传给第一储料容器中反应前的富氢液态有机物；单位时间反应器500出口液体质量流量*热容*相应温度变化量＝单位时间第一储料容器100流出液体质量流量*热容*相应温度变化量，换热器200内冷热源(冷源为自第一储料容器100输出的液体，热源为自反应器500输出的液体)需要保持一定的温差，以保证传热功率较高，本发明所采用的温差一般为20℃或更高。
53.具体的，一种液态有机物的脱氢处理方法，其包括：
54.提供如图1所示的可以快速启动的液态有机物脱氢系统；
55.在所述液态有机物脱氢系统启动前，将待处理的富氢液态有机物预储于第一储料容器100和第二储料容器400中，开启与第二储料容器400配合的第二加热机构，以将第二储料容器400中的富氢液态有机物加热至第二温度；
56.启动所述液态有机物脱氢系统，开启液体泵700以及第一加热机构、第三加热机构，以第一加热机构对预热器300进行加热，以第三加热机构对反应器500进行加热，同时，第二储料容器400中的富氢液态有机物以第一流量输送至反应器500中，第一储料容器100中的富氢液态有机物依次经换热器200、预热器300后输送至第二储料容器400中进行补充，同时，第二储料容器400中的具有第二温度的富氢液态有机物进入反应器500中，具有第二温度的富氢液态有机物会与反应器500进行热量交换并将一部分热量传递给反应器，以使反应器500快速升温；
57.当所述反应器500的温度达到脱氢反应所需的第三温度、预热器300的温度达到第一温度时，关闭所述第二加热机构，并使所述第二储料容器400中的富氢液态有机物以第二流量输送至反应器500中，从而使系统完成启动，其中，第一温度≥第三温度≥第二温度；
58.反应结束后，使系统运行停止后，关闭预热器300、反应器500的加热设备(即第一加热机构和第三加热机构)和液体泵700，向第一储料容器100与第二储料容器400内重新填充富氢液态有机物，重新开启第二储料容器400的第二加热机构，以备再次启动使用。
59.实施例1：二苄基甲苯脱氢系统快速启动
60.采用如图1中所示的一种液态有机物脱氢系统，其中第一储料容器100内充有富氢的二苄基甲苯共300l，第二储料容器400内充有10l富氢二苄基甲苯，依靠电加热设备将第二储料容器400内的温度加热并维持在280℃，反应器500内填充有ni-pd al2o3催化剂；
61.系统启动过程中，先打开预热器300与反应器500的加热设备(即前述第一加热机构、第三加热机构，下同)，并以0.5l/min的流量将第二储料容器400内的液体通入反应器500，同时使第一储料容器100内的液体流入第二储料容器400进行补充，经过15min后，预热器300的温度达到300℃，反应器500的温度达到250℃，催化脱氢反应可以顺利进行，此时关闭第二储料容器400的电加热器(即第二加热机构，下同)，并将液体流量提升至0.8l/min，系统正常工作；
62.当第一储料容器100内的液体用尽后，关闭预热器300与反应器500的加热设备，在对第一储料容器100和第二储料容器400进行再次填充后，打开第二储料容器400加热设备，使第二储料容器400内部温度重新加热并维持在280℃。
63.实施例2：甲基吲哚脱氢系统快速启动
64.采用如图1中所示的一种液态有机物脱氢系统，其中第一储料容器100内充有富氢的2-甲基吲哚共200l，第二储料容器400内充有5l富氢2-甲基吲哚，并配有相变储热器(即前述第二加热机构，下同)；
65.系统处于非工作状态时，相变储热器放热，以使第二储料容器400内部温度维持在150-160℃；
66.系统启动过程中，打开预热器300与反应器500的加热设备，并以0.5l/min的流量将第二储料容器400内的液体通入反应器500，同时第一储料容器100内的液体流入第二储料容器400进行补充；经过10min后，预热器300的温度达到200℃，反应器500的温度达到150℃，催化脱氢反应可以顺利进行，系统正常工作；此时流过第二储料容器400内部的液体温度超过180℃，相变储热器处于储热状态；
67.当第一储料容器100内的液体用尽后，关闭预热器300与反应器500的加热设备，对第一储料容器100和第二储料容器400进行再次填充，此时第二储料容器400内的温度逐渐下降，当温度重新降至150-160℃时，相变储热器处于放热状态，以维持第二储料容器400内的温度稳定。
68.本发明实施例提供的一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统及液态有机物的脱氢处理方法，可用于液态有机物中氢气的储存，通过将少量富氢有机液体保存于一个保温罐(即第二储料容器)中，通过外界补热以维持其温度在脱氢温度附近，当系统需要启动时，可以在加热反应器和预热器的同时，将上述温度较高的富氢液态有机物缓慢通入反应器，富氢液态有机物温度较高，在反应器内可以发生分解反应生成氢气；同时由于换热的作用，富氢液态有机物在流动过程中会将一部分热量传给反应器，帮助其快速升温，显著缩短液态有机物脱氢系统的启动时间。
69.本发明实施例提供的一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统及液态有机物的脱氢处理方法，可以实现液态有机物脱氢系统的快速启动，从而降低液态有机物脱氢系统能耗，缩短脱氢处理的时间，进而提高生产和处理的效率。
70.应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此
项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统，其特征在于包括：依次连接的第一储料单元、预热单元、第二储料单元和反应单元；所述第一储料单元和第二储料单元至少用于储存富氢液态有机物，且所述第二储料单元还能够在所述液态有机物脱氢系统启动前预先将第二储料单元内的富氢液态有机物加热至第二温度；所述预热单元至少用于在所述液态有机物脱氢系统启动后将第一储料单元输出的富氢液态有机物的温度加热至第一温度；所述反应单元用于在所述液态有机物脱氢系统启动后使所述富氢液态有机物于第三温度条件下发生脱氢反应；其中，所述第一温度≥第二温度≥第三温度。2.根据权利要求1所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统，其特征在于：所述第一储料单元包括第一储料容器，所述第二储料单元包括第二储料容器和第二加热机构，所述第二加热机构至少用于将第二储料单元内的富氢液态有机物加热至第二温度。3.根据权利要求2所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统，其特征在于：所述第二储料容器的容积小于所述第一储料容器的容积；优选的，所述第二储料容器与第一储料容器的容积之比小于1/10；优选的，所述第二储料容器还具有保温结构；优选的，所述第二加热机构包括电加热器和相变储热器。4.根据权利要求2所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统，其特征在于：所述预热单元包括预热器和第一加热机构，所述第一加热机构至少用于将流经所述预热器的富氢液态有机物加热至第一温度；所述反应单元包括反应器和第三加热机构，所述第三加热机构与所述反应器导热连接，并至少用于将所述反应器的温度加热至第三温度；优选的，所述第一加热机构和第三加热机构包括电加热器。5.根据权利要求4所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统，其特征在于还包括换热器，所述换热器分别与所述第一储料单元、预热单元、反应单元连接，在系统启动后，脱氢反应后液态有机物能够与第一储料单元输出的液态物料进行热量交换，以对所述富氢液态有机物进行预热；优选的，所述第一储料容器与所述换热器的冷端入口连接，所述换热器的冷端出口与所述预热器连接，所述反应器与所述换热器的热端入口连接，所述换热器的热端出口还与气液分离单元连接；优选的，所述第一储料容器与所述换热器之间的连接管路上还设置有液体泵。6.根据权利要求1所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统，其特征在于包括：依次连接的第一储料容器、换热器、预热器、第二储料容器和反应器，所述预热器还与第一加热机构配合，所述第二储料容器还与第二加热机构配合，所述反应器还与第三加热机构导热连接，以及，所述反应器还与所述换热器连接，所述换热器还与气液分离器连接。7.一种液态有机物的脱氢处理方法，其特征在于包括：提供如权利要求1-6中任一项所述的可以快速启动的液态有机物脱氢系统；在所述液态有机物脱氢系统启动前，将待处理的富氢液态有机物预储于第一储料容器和第二储料容器中，并预先以第二加热机构将所述第二储料容器中的富氢液态有机物加热
至第二温度；启动所述液态有机物脱氢系统，将第二储料容器中的富氢液态有机物输送至反应器中，直到将所述反应器加热至第三温度，以使反应器内的富氢液态有机物于第三温度条件下发生脱氢反应，同时，将第一储料容器中的富氢液态有机物经预热器输送至第二储料容器中，并将所述预热器加热至第一温度；其中，所述第一温度≥第二温度≥第三温度。8.根据权利要求7所述的脱氢处理方法，其特征在于具体包括：在所述液态有机物脱氢系统启动前，利用第二加热机构使所述第二储料容器中的富氢液态有机物维持在第二温度；启动所述液态有机物脱氢系统，将第二储料容器中的富氢液态有机物以第一流量输送至反应器中，将第一储料容器中的富氢液态有机物经预热器输送至第二储料容器中，同时，以具有第二温度的富氢液态有机物和第三加热机构对所述反应器进行加热，以第一加热机构对预热器进行加热；当所述反应器的温度达到脱氢反应所需的第三温度、预热器的温度达到第一温度时，使所述第二加热机构的电加热器停止加热，同时使第二加热机构的相变储热器进入储热状态，并使所述第二储料容器中的富氢液态有机物以第二流量输送至反应器中，其中，所述第二流量大于所述第一流量。9.根据权利要求7或8所述的脱氢处理方法，其特征在于还包括：将反应器中反应结束后的液态物料输送至气液分离器中进行气液分离处理。10.根据权利要求9所述的脱氢处理方法，其特征在于还包括：使第一储料容器中的富氢液态有机物先经换热器进行热量交换后再进入预热器中；使反应器中反应结束后的液态物料先经换热器进行热量交换后再进入气液分离器中。

技术总结
本发明公开了一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统及脱氢处理方法。所述液态有机物脱氢系统包括依次连接的第一储料单元、预热单元、第二储料单元和反应单元；所述第一储料单元和第二储料单元至少用于储存富氢液态有机物，且所述第二储料单元还能够在所述液态有机物脱氢系统启动前预先将第二储料单元内的富氢液态有机物加热至第二温度；所述反应单元用于在所述液态有机物脱氢系统启动后使所述富氢液态有机物于第三温度条件下发生脱氢反应。本发明提供的一种可以快速启动的液态有机物脱氢系统及液态有机物的脱氢处理方法，可以实现液态有机物脱氢系统的快速启动，从而降低液态有机物脱氢系统能耗，缩短脱氢处理的时间，进而提高生产和处理的效率。进而提高生产和处理的效率。进而提高生产和处理的效率。


技术研发人员：赵宏
受保护的技术使用者：青岛创启新能催化科技有限公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2022/5/25