[实用新型]一种氢碘酸分解制氢用反应器

说明书

一种氢碘酸分解制氢用反应器，属于化工设备和制氢技术领域。本实用新型提供的反应器为U型管式换热反应器，由管箱、管板、筒体及U形反应管等部件组成。与氢碘酸接触的部件如管箱、管板、筒体及U形反应管选用耐腐蚀的碳化硅或镍基合金，不与氢碘酸接触的部件如筒体可选用马氏体钢、奥氏体钢或镍基合金。本实用新型不仅具有结构简单、密封面少、传热性能较好、承压能力强、运行可靠等优势，且管束的U形端不加固定，可自由伸缩；因只有一块管板，单位传热面积的金属消耗量少，造价较低，非常适用于以核能或太阳能加热的高温氦气或熔盐对氢碘酸分解提供换热。

技术领域

本实用新型涉及一种氢碘酸分解制氢用的反应设备，尤其涉及一种氢碘酸分解用U型管换热式反应器，属于化工设备和制氢技术领域。

背景技术

氢作为一种重要的化工原料，已经被广泛应用于石油化工、化学工业、金属冶炼等众多领域。近年来，氢作为极具潜力的清洁能源而受到人们广泛关注。然而目前超过90％的氢都来自化石燃料转化，制氢过程不环保、制氢效率低等问题使得现有的制氢设备难以满足未来氢能经济对氢气的大规模需要。研究开发清洁、高效、可持续的大规模制氢设备成为氢能战略中的重要方向之一。以核能或太阳能为热源，经热化学循环可以实现较低温度下的水分解制氢，且过程无有毒有害物质排放。目前研究人员已经提出了百余种热化学循环制氢过程。碘硫(IS)热化学循环制氢被认为是最具应用前景的循环之一，引起世界上很多国家和机构的高度重视和广泛研究。

IS循环由美国通用原子能(GA)公司于上世纪70年代提出，该循环过程由以下三个反应组成：

(1)Bunsen反应：SO₂+I₂+2H₂O→2HI+H₂SO₄(120℃)；

(2)硫酸分解反应：H₂SO₄→H₂O+SO₂+1/2O₂(800-900℃)；

(3)氢碘酸分解反应:2HI→H₂+I₂(300-500℃)。

上述三个反应耦合在一起的净反应为水分解：：H₂O→H₂+1/2O₂。碘硫循环将原本在2500℃以上高温进行的水分解反应在800～900℃实现。该循环具有无温室气体排放、预期制氢效率高、与高温堆热匹配性好(高温堆提供的工艺热可以高达950℃，能很好的满足碘硫循环的热需求)等优势。因而，美国、日本、法国、韩国等国都将IS循环作为未来核能制氢的首选流程进行研究。