[实用新型]一种双床层气固相反应器

说明书

技术领域

本实用新型属固相反应器技术领域，涉及一种双床层气固相反应器。 

背景技术

当前适用于具有较强反应热效应场合的气固相反应器主要有下面几类： 

单管式反应器——在反应器中心安装有烧结多孔金属管作为气体流入流出的通道，管外设有换热夹套用于加热或冷却反应床。此类管式反应器换热效率较高，结构也较简单，但反应物装填量较小，设备成本也较高（Park JG,Jang KJ,Lee PS,et al.The operation characteristics of the compressor-driven metal hydride heat pump system[J].International Journal of Hydrogen Energy,2001,26:701-706）。 

多管式反应器——与管壳式换热器结构相似，但其在管程装填了反应物，壳程通入换热流体用于加热或冷却反应床。多管式反应器耐压性能好，换热效率也较高，但反应物装填量较小而反应器本身较重，影响了反应器的整体性能（Krokos CA,Nikolic D,Kikkinides ES,et al.Modeling and optimization of multi-tubular metal hydride beds for efficient hydrogen storage[J].International Journal of Hydrogen Energy,2009,34:9128-9140）。 

盘式反应器——采用扁平结构，反应床很薄，其高径比一般远小于1。反应床层的一侧用于气体进出而另一侧则用于换热。该反应器换热面积较大，反应速度很快。然而，盘式反应器内仅能装填少量的反应物，工程实用性较差，也很难进行工程放大（Anevi G,Jansson L,Lewis D.Dynamics of hydride heat pumps[J].Journal of the Less-Common Metals,1984,104:341-348）。 

高压釜式反应器——通常采用容积较大的圆柱形或方形壳体，壳体内部填充反应物。气体一般通过外部滤网流入流出反应器，当气体在床层内传质距离较大时也可以在反应器内部插入烧结多孔金属管作为气体流入流出通 道。高压釜式反应器的主要优点是装填量大，但与此同时其内部传热传质性能很差，其整体性能不高（Wang XL,Suda S.Reaction kinestics of hydrogen-metal hydride systems[J].International Journal of Hydrogen Energy,1990,15:569-577）。 

综上所述，现有的技术无法满足具有较强反应热效应的气固相反应器对反应与换热的整体性能要求，无法实现高效、快速的传热传质。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、传热效率高、装填量大、加工制造简单的双床层气固相反应器。 

本实用新型是通过以下技术方案来实现： 

一种双床层气固相反应器，包括反应器壳体，在反应器壳体两端安装有上盖板和下盖板；反应器壳体内设有外侧圆筒和内侧圆筒，外侧圆筒和内侧圆筒之间留有的空隙为换热流体通道，换热流体进口接管、换热流体出口接管分别设置在下盖板、上盖板上；换热流体通道两侧的腔体为第一腔体和第二腔体，并与气体进出口管相连通。 

所述的内侧圆筒的外壁上还固定有螺旋金属丝。 

所述的螺旋金属丝的螺旋方向与换热流体流动方向一致。 

所述的螺旋金属丝与内侧圆筒的外壁、外侧圆筒的内壁相切。 

所述的螺旋金属丝与外侧圆筒、内侧圆筒焊接连接，螺旋金属丝的直径与换热流体通道的宽度相等。 

所述的螺旋金属丝的螺距在5～500mm之间。 

所述的外侧圆筒和内侧圆筒同心设置，两者之间留有的空隙为宽度在0.3～20mm之间的圆环状通道。 

所述的换热流体通道通入单相对流换热或有相变对流换热的换热流体。 

所述的第一腔体和第二腔体填充有待反应的固态反应物，分别通过气体进出口管来通入待反应的气体。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：