催化电热单元及电热反应器的制作方法

    专利查询2026-09-13  18


    本技术涉及电加热装备,尤其是涉及一种催化电热单元及加电热反应器。


    背景技术:

    1、在催化反应领域,特别是非均相含固体颗粒的情况下,材料的温度控制非常重要,直接影响乃至决定反应的效果。现有传统应用中颗粒物材料的加热方式以热交换、电加热为主。

    2、公开号为cn115106049a的发明专利申请,公开了一种具有氨气预加热功能的氨分解反应器,公开换热器本体包覆在反应器本体外侧;公开号为cn100588966c的发明专利,公开了一种气固反应动力学参数分析仪,采用外置电加热器。两篇专利属于长程传导方式,加热区(实际产能区)与催化材料(目标用能区)之间距离远,能效低,器壁热阻大。

    3、公开号为cn201534081u的实用新型专利,公开了一种内置电加热器的反应器,加热器虽内置,但与催化材料作用距离远,仍属于长程传导。

    4、上述都存在明显的目标用能区和实际产能区的时空分离,换热/电热-材料传导距离远,催化材料与器壁是填充式接触热阻大,温场分布不均一,装置的效能受传热明显限制。


    技术实现思路

    1、本实用新型的目的在于提供一种催化电热单元及电热反应器,以解决现有技术中存在的现有电热反应器电热与催化材料传导距离远、温场分布不均一的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

    2、为实现上述目的,本实用新型提供了以下技术方案:

    3、本实用新型提供的一种催化电热单元,所述催化电热单元设置于电热反应器,所述催化电热单元包括骨架、电极以及颗粒填充物质,其中,所述骨架为导电材质,所述骨架呈三维网格状结构,所述导电骨架上连接有所述电极,所述颗粒填充物质附着以及填充于所述导电骨架。

    4、进一步地,所述骨架的材料为催化与导电一体化材料。

    5、进一步地,所述颗粒填充物质包括催化剂颗粒。

    6、进一步地,所述骨架上设置有多个电极连接位。

    7、进一步地,所述骨架为实心结构;或者,所述骨架为内部空心结构,以便于形成内部流体通道,所述骨架的两端分别形成进入口和排出口,所述进入口和所述排出口均与所述内部流体通道相连通。

    8、进一步地,所述骨架的网格尺寸为厘米级或为毫米级或为亚毫米级。

    9、本实用新型提供一种电热反应器,包括反应容器以及权利要求-中任一项所述的催化电热单元,所述催化电热单元的骨架设置于所述反应容器内,所述反应容器内形成有反应进口和反应出口,从所述反应进口进入的流体能通过所述催化电热单元内部的间隙从所述反应出口排出。

    10、进一步地,所述反应容器内设置一个所述催化电热单元;或者,所述反应容器内设置两个以上所述催化电热单元,各所述催化电热单元沿所述反应进口到所述反应出口的方向依次设置。

    11、进一步地,所述反应容器内设置多个所述催化电热单元,所述反应容器内从所述反应进口到所述反应出口的方向依次形成有预热区、第一反应区、第二反应区以及保温/降温区,所述预热区、所述第一反应区、所述第二反应区以及所述保温/降温区分别设置有对应的所述催化电热单元。

    12、进一步地,当所述反应容器内设置两个以上所述催化电热单元时,相邻的两个所述催化电热单元之间设置多孔绝缘材料。

    13、进一步地,所述反应容器与所述催化电热单元之间设置有保温层。

    14、本实用新型优选技术方案可以产生如下技术效果:本实用新型提供的催化电热单元,催化电热单元设置于电热反应器,催化电热单元包括骨架、电极以及颗粒填充物质,骨架为导电材质且骨架呈三维网格状结构,导电骨架上连接有电极,颗粒填充物质附着以及填充于导电骨架。电极与外部供电相连接,以使得通过骨架实现对电热反应器内部的电加热。当催化电热单元设置于电热反应器时,从电热反应器反应进口进入的流体能通过骨架与颗粒填充物质的间隙从反应出口排出,缩短了目标用能区和实际产能区距离,使得温场分布均匀。



    技术特征:

    1.一种催化电热单元,其特征在于,所述催化电热单元(1)设置于电热反应器内,所述催化电热单元(1)包括骨架(11)、电极(12)以及颗粒填充物质(13),其中,

    2.根据权利要求1所述的催化电热单元,其特征在于,所述骨架(11)的材料为催化与导电一体化材料。

    3.根据权利要求1所述的催化电热单元,其特征在于,所述颗粒填充物质(13)包括催化剂颗粒。

    4.根据权利要求1所述的催化电热单元,其特征在于,所述骨架(11)上设置有多个电极连接位。

    5.根据权利要求1所述的催化电热单元,其特征在于,所述骨架(11)为实心结构;或者,所述骨架(11)为内部空心结构,以便于形成内部流体通道(113),所述骨架(11)的两端分别形成进入口(111)和排出口(112),所述进入口(111)和所述排出口(112)均与所述内部流体通道(113)相连通。

    6.根据权利要求1所述的催化电热单元,其特征在于,所述骨架(11)的网格尺寸为厘米级或为毫米级或为亚毫米级。

    7.一种电热反应器,其特征在于,包括反应容器(2)以及权利要求1-6中任一项所述的催化电热单元,所述催化电热单元(1)的骨架(11)设置于所述反应容器(2)内,所述反应容器(2)内形成有反应进口(21)和反应出口(22),从所述反应进口(21)进入的流体能通过所述催化电热单元(1)内部的间隙从所述反应出口(22)排出。

    8.根据权利要求7所述的电热反应器,其特征在于,所述反应容器(2)内设置一个所述催化电热单元(1);或者,所述反应容器(2)内设置两个以上所述催化电热单元(1),各所述催化电热单元(1)沿所述反应进口(21)到所述反应出口(22)的方向依次设置。

    9.根据权利要求8所述的电热反应器,其特征在于,所述反应容器(2)内设置多个所述催化电热单元(1),所述反应容器(2)内从所述反应进口(21)到所述反应出口(22)的方向依次形成有预热区、第一反应区、第二反应区以及保温/降温区,所述预热区、所述第一反应区、所述第二反应区以及所述保温/降温区分别设置有对应的所述催化电热单元(1)。

    10.根据权利要求8所述的电热反应器,其特征在于,当所述反应容器(2)内设置两个以上所述催化电热单元(1)时,相邻的两个所述催化电热单元(1)之间设置多孔绝缘材料(3);所述反应容器(2)与所述催化电热单元(1)之间设置有保温层(4)。


    技术总结
    本技术提供了一种催化电热单元及电热反应器,涉及催化反应装备技术领域,以解决现有技术中存在的反应装置加热与催化材料传导距离远、温场分布不均一的技术问题。催化电热单元内置于电热反应器,催化电热单元包括骨架、电极以及颗粒填充物质,其中,骨架为导电材质,骨架呈三维网格状结构,导电骨架上连接有电极,颗粒填充物质附着以及填充于导电骨架。当催化电热单元设置于电热反应器时,从电热反应器反应进口进入的流体能通过骨架、颗粒填充物质之间的间隙从反应出口排出,缩短了目标用能区和实际产能区距离,使得温场分布均匀。

    技术研发人员:唐军旺,刘欢,陈磊
    受保护的技术使用者:唐军旺
    技术研发日:20231207
    技术公布日:2024/11/26
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