一种柱形催化消氢装置的制作方法

本实用新型属于水电解技术领域，特别涉及一种柱形催化消氢装置。

背景技术：

采用水电解装置制取氧气或者臭氧时，都会产生副产物氢气。氢气为易燃易爆气体，与空气（氧）混合时会产生爆炸性混合物，遇热或明火即会发生爆炸。在水电解装置所处环境中，由于水电解装置中的氢气泄漏，不可避免地存在氢气。在这些密闭或有限空间中，当氢气不断累积超过4%含量时，达到爆炸限度会酿成重大事故。因此，如何消除密闭或有限空间中的氢气，有效的控制环境中的氢气浓度在爆炸极限以下，防止发生爆炸事故，具有重大意义。

在密闭或者有限空间中，通常都是采用氢、氧反应来消除氢气。但在通常情况下，氢、氧难以反应生成水。只有在催化装置中，在催化剂作用下，才能发生氢氧反应生成水。

已有的催化消氢装置中，如中国专利cn2901504y、中国专利cn73263949a等所公开的催化消氢装置只能消除低浓度的氢气，中国专利cn201620334930.0所述的催化消氢装置中尾气出口连接一个抽风机，这种结构会稀释尾气，造成尾气浓度偏低的假象。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述已有技术存在的不足，提供一种高效、快速消除高浓度氢气的柱形催化消氢装置。

本实用新型是通过以下的技术方案实现的。

一种柱形催化消氢装置，包括柱形壳体，所述柱形壳体的外壳下部连接有支撑脚，所述柱形壳体中间导入氢气引入管，柱形壳体内在氢气引入管之下有多孔固定网和承载在多孔固定网之上的多孔催化剂层，柱形壳体内在氢气引入管之上依次有多孔气体分配层、多孔催化剂层和多孔固定网，所述柱形壳体的底部为空气入口，顶部为尾气出口。

所述的多孔固定网起到承载和固定多孔催化剂层的作用，一般采用金属网制成。

所述多孔气体分配层，采用多孔的填料物质，使得空气和氢气充分混合均匀。所述的多孔催化剂层，采用多孔载体上负载高效氢氧反应催化剂。都是现有技术，不再详述。

所述多孔催化剂层为柱形，或多层叠加而成，优选多层叠加而成。

所述的柱形壳体，可选用横截面为圆形、方形、菱形等任何一种形状的柱体。

作为一种优选，柱形壳体中间有空气热交换管，所述多孔固定网、多孔催化剂层、多孔气体分配层为环状，填充在柱形壳体和空气热交换管之间。

所述的空气热交换管的作用在于即时加速释放氢、氧在催化剂的作用下反应所产生的热量，该空气热交换管根据实际消氢量可采用多只组装方式，以确保装置稳定长期运行。

本实用新型的柱形催化消氢装置具有多孔催化剂层气体接触面积大，体积小，反应速度快，消氢效率高，适应广泛，能消除0.1%~100%各种浓度的氢，消氢过程中自动补充氧化剂（空气/氧气），装置可在20-100℃左右长期稳定运行等优点。

附图说明

图1为柱形催化消氢装置（无空气热交换管）结构示意图。

图2为柱形催化消氢装置（无空气热交换管）使用的多孔催化剂层正视图。

图3为柱形催化消氢装置（有空气热交换器）结构示意图。

图4为柱形催化消氢装置（有空气热交换器）使用的多孔催化剂层正视图。

其中，1-空气热交换管、2-尾气出口、3-多孔固定网、4-多孔催化剂层、5-多孔气体分配层、6-氢气引入管、7-柱形壳体、8-支撑脚、9-空气入口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的催化消氢反应原理为：

h2 1/2o2-----h2o 热量

如图1、2所示，一种柱形催化消氢装置，包括柱形壳体7，所述柱形壳体7的外壳下部连接有支撑脚8，所述柱形壳体中间导入氢气引入管6，柱形壳体内在氢气引入管之下有多孔固定网3和承载在多孔固定网3之上的多孔催化剂层4，柱形壳体内在氢气引入管之上依次有多孔气体分配层5、多孔催化剂层4和多孔固定网3，所述柱形壳体的底部为空气入口9，顶部为尾气出口2。

所述的多孔固定网起到承载和固定多孔催化剂层的作用，一般采用金属网制成。

所述多孔气体分配层，采用多孔的填料物质，使得空气和氢气充分混合均匀。所述的多孔催化剂层，采用多孔载体上负载高效氢氧反应催化剂。都是现有技术，不再详述。

所述多孔催化剂层为柱形，或多层叠加而成，优选多层叠加而成。

所述的柱形壳体，可选用横截面为圆形、方形、菱形等任何一种形状的柱体。

氧化剂空气（或氧气）从空气入口9自动进入柱形壳体7的下部，透过多孔固定网3后进入下部的多孔催化剂层4，该多孔催化剂层具有阻挡氢气向下泄漏的功能。向下扩散的少量氢气和氧气在下部的多孔催化剂层4反应。大部分空气（氧气）继续向上扩散与氢气引入管6进入的氢气混合，混合后通过多孔气体分配层，均匀分布，后与多孔催化剂层4接触进行反应生成水，该反应生成的水在多层催化剂层中受热转化成水蒸气经过多孔固定网3，连续通过尾气出口2，达到催化消氢目的。尾气出口中氢气含量≤70ppm安全排放。

如图3，4所示，作为一种优选，柱形壳体中间有空气热交换管，所述多孔固定网、多孔催化剂层、多孔气体分配层为环状，填充在柱形壳体和空气热交换管之间。

空气热交换管具有烟囱效应，自动排出产生的热量，确保连续稳定消氢。空气热交换管两侧氢氧反应的热量，加热了空气热交换管内部的空气，空气加速上升，带动底部进入更多的空气，从而消化更多的氢气，并且降低催化剂表面的温度。

技术特征：

1.一种柱形催化消氢装置，其特征在于，包括柱形壳体（7），所述柱形壳体（7）的外壳下部连接有支撑脚（8），所述柱形壳体中间导入氢气引入管（6），柱形壳体内在氢气引入管之下有多孔固定网（3）和承载在多孔固定网（3）之上的多孔催化剂层（4），柱形壳体内在氢气引入管之上依次有多孔气体分配层（5）、多孔催化剂层（4）和多孔固定网（3），所述柱形壳体的底部为空气入口（9），顶部为尾气出口（2）。

2.根据权利要求1所述的柱形催化消氢装置，其特征在于，所述的多孔固定网（3）采用金属网制成。

3.根据权利要求1所述的柱形催化消氢装置，其特征在于，所述多孔气体分配层（5），采用多孔的填料物质，所述的多孔催化剂层（4），采用多孔载体上负载氢氧反应催化剂。

4.根据权利要求1所述的柱形催化消氢装置，其特征在于，所述多孔催化剂层（4）为柱形，或多层叠加而成。

5.根据权利要求1所述的柱形催化消氢装置，其特征在于，所述的柱形壳体（7），为横截面为圆形、方形或菱形的柱体。

6.根据权利要求1所述的柱形催化消氢装置，其特征在于，所述柱形壳体（7）中间有空气热交换管（1），所述多孔固定网、多孔催化剂层、多孔气体分配层为环状，填充在柱形壳体和空气热交换管之间。

技术总结
本实用新型属于水电解技术领域，特别涉及一种柱形催化消氢装置。包括柱形壳体，所述柱形壳体的外壳下部连接有支撑脚，所述柱形壳体中间导入氢气引入管，柱形壳体内在氢气引入管之下有多孔固定网和承载在多孔固定网之上的多孔催化剂层，柱形壳体内在氢气引入管之上依次有多孔气体分配层、多孔催化剂层和多孔固定网，所述柱形壳体的底部为空气入口，顶部为尾气出口。柱形壳体中间有空气热交换管，所述多孔固定网、多孔催化剂层、多孔气体分配层为环状，填充在柱形壳体和空气热交换管之间。

技术研发人员：周元全;涂晓波
受保护的技术使用者：武汉威蒙环保科技有限公司
技术研发日：2020.10.19
技术公布日：2021.08.06