分离-反应集成式固态储氢反应器设计的实践教学探讨

摘要

反应器设计是过程装备与控制工程专业的基础知识和重要实践内容,其教学内容主要包括反应器的建模、强度核算以及工艺流程等.本文以用于分离净化兰炭焦炉煤气的分离-反应集成式固态储氢反应器为设计对象,按照设计目标和要求,对其设计过程进行了详细介绍.该反应器主要包括分离段和储存段.原料气首先进入分离段,经过钯膜分离除去原料气中降低金属氢化物储氢性能的杂质气体,如氧气、一氧化碳和二氧化碳等.较为纯净的原料气进入储存段,经储氢合金LaNi4.7Al0.3吸氢后把纯度在99.999％以上的氢气储存起来.本设计集分离反应于一体,选用氢分离与CO催化甲烷化双功能型钯复合膜,采用LaNi4.7Al0.3+5％膨胀石墨(ENG)合金压块取代La-Ni5合金粉末,既除去了抑制金属合金储氢性能的杂质气体,提高了储氢合金循环使用性能,又通过金属合金的可逆吸放氢实现了原料气的提纯和氢气的高效储存.以在煤化工领域具有重要应用的反应器进行设计,即可提高学生对本专业的辨识度和认同感,又可帮助学生掌握本专业反应器设计的要点和流程,培养学生工程实践能力.