本實用新型涉及升溫型化學熱泵的創新設計，具體涉及一種帶多通道膜反應器對余廢熱進行品質提升的升溫型化學熱泵系統。
背景技術：
熱泵的作用是從周圍環境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象。化學熱泵，指利用化學現象的熱泵，也指利用熱化學反應的熱泵。化學熱泵有三種類型：蓄熱型、增熱型、升溫型。升溫型熱泵實現了對低品質余廢熱的品質提升，使得80~120℃的低品質熱變成200℃及以上的中高品質的可利用有效熱。
現今已有的升溫型化學熱泵系統常采用精餾塔對化學吸熱反應后的產物與余料進行分離，分離效果較差，而且精餾塔塔底再沸器以及塔頂冷凝器能耗較高，占升溫型化學熱泵系統總能耗的45%~65%，由此使得升溫型化學熱泵系統熱效率較低，一般小于16%。升溫型化學熱泵系統中發生的化學反應為可逆反應，在吸熱反應器中，由于反應后的產物未及時與反應物分離開，使得反應轉化率較低，一般為5~42%，無效功耗、無效熱耗較大，進一步阻礙了升溫型化學熱泵系統熱效率的提高。
技術實現要素：
本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，通過在升溫型化學熱泵系統中加入多通道余熱吸收膜反應器，實現化學吸熱反應產物與未反應物的低能耗分離，提高反應器中反應的轉化率，以及升溫型化學熱泵的熱效率。
本實用新型的技術方案如下所述：
一種帶多通道膜反應器的化學熱泵，包括進料管、液相泵、第一電磁閥、多通道余熱回收膜反應器、出料管、余料回流管、回熱器、第二電磁閥、高溫放熱反應器、第三電磁閥，
所述進料管依次連接液相泵、第一電磁閥、多通道余熱回收膜反應器的進料口；
所述多通道余熱回收膜反應器的出料口通過出料管依次連接回熱器、第二電磁閥、高溫放熱反應器、第三電磁閥后再次連接回熱器、液相泵入口，所述多通道余熱回收膜反應器的余料回流口通過余料回流管連接液相泵入口。
進一步地，所述的第一電磁閥與多通道余熱回收膜反應器的進料口之間的管路上、第二電磁閥與高溫放熱反應器之間的管路上設置有觀察窗。
進一步地，所述回熱器采用貼附式、套管式或殼管式換熱器。
進一步地，所述的多通道余熱回收膜反應器和高溫放熱反應器中均填充有催化劑。
進一步地，所述的催化劑為鎳。
本實用新型的帶多通道膜反應器的化學熱泵的工作原理及過程如下：
a.吸熱過程：通過進料管，原物料被液相泵抽動，經過電磁閥，進入多通道余熱回收膜反應器，吸收工業低品質的余廢熱80~120℃，發生化學吸熱反應，在多通道膜余熱回收反應器中，原料的化學吸熱反應及吸熱反應后產物與未反應余料的分離同時進行，最終得到純度較高的產物，經出料管流出。
b.放熱過程：經出料管流出的吸熱化學分解反應產物，流經回熱器，流體溫度得以提升，再經電磁閥，進入高溫放熱反應器，在較高溫度200℃及以上發生化學放熱反應，將低品位余廢熱提升成高品質有效熱。
c.回流過程：經多通道余熱回收膜反應器反應及分離后，未反應完全的余料經余料回流管流出，并由液相泵抽動，再次通過電磁閥，進入多通道余熱回收膜反應器，形成回流。
d.循環過程：經高溫放熱反應器發生化學反應后的產物，通過電磁閥，進入回熱器，對出料管中流動的流體進行加熱，進一步提高熱量利用率，之后再次回到進料處，通過液相泵的抽動，經過電磁閥，進入多通道余熱回收膜反應器，實現多次循環。
本實用新型的有益效果是：
本實用新型裝置結構簡單，利用膜分離，使得化學熱泵吸熱反應及反應物與產物的分離同時進行，去除了能耗較大的精餾塔設備，反應轉化率高，系統熱效率高，運行時間長，經濟性好，解決了其他升溫型化學熱泵轉化率低、熱效率低、可運行時間短的缺陷。在多通道余熱回收膜反應器中，原料吸收余廢熱，發生可逆化學吸熱反應，得到反應后產物，產物及時與反應物分離，化學吸熱反應繼續往正向進行，提高了化學吸熱反應的轉化率。多通道余熱回收膜反應器替代了常規升溫型化學熱泵系統中的精餾塔，不需要加入塔底再沸器與塔頂冷凝器，降低系統能耗，提高系統熱效率。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例的帶多通道膜反應器的化學熱泵的結構示意圖。
圖中所示為：1-進料管，2-液相泵，3-第一電磁閥，4-多通道余熱回收膜反應器，5-出料管，6-余料回流管，7-回熱器，8-第二電磁閥，9-高溫放熱反應器，10-第三電磁閥。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本實用新型的實用新型目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。
如圖1所示，一種帶多通道膜反應器的化學熱泵，包括進料管1、液相泵2、第一電磁閥3、多通道余熱回收膜反應器4、出料管5、余料回流管6、回熱器7、第二電磁閥8、溫放熱反應器9、第三電磁閥10，所述進料管1依次連接液相泵2、第一電磁閥3、多通道余熱回收膜反應器4的進料口；所述多通道余熱回收膜反應器4的出料口通過出料管5依次連接回熱器7、第二電磁閥8、溫放熱反應器9、第三電磁閥10后再次連接回熱器7、液相泵2入口，所述多通道余熱回收膜反應器4的余料回流口通過余料回流管6連接液相泵2入口。
具體而言，所述進料管1與液相泵2、第一電磁閥3、多通道余熱回收膜反應器4、出料管5、回熱器7、高溫放熱反應器9、第三電磁閥10順次連接，形成低溫吸熱，高溫放熱的化學熱泵循環；所述余料回料管6與液相泵2、第一電磁閥3、多通道余熱回收膜反應器4順次連接，形成余料回流循環。
所述裝置進料通過進料管1被液相泵2、第一電磁閥3抽入多通道余熱回收膜反應器4，吸收工業80~120℃的余廢熱，發生化學吸熱反應，回收余廢熱，反應后產物與未反應完全的余料通過多通道膜反應器4實現分離，反應產物通過出料管5進入回熱器7，再通過第二電磁閥8進入高溫放熱反應器9，在較高溫度200℃及以上發生化學放熱反應，將低品質廢熱變成中高品質有效熱。
經過多通道余熱回收膜反應器4后未反應完全的余料進入余料回流管6，通過液相泵2、第一電磁閥3，再次進入多通道余熱回收膜反應器4形成回流。
高溫放熱反應器9中物料發生化學放熱反應后的產物，通過第三電磁閥10，進入回熱器7，對出料管5的出料進行加熱，再通過液相泵2、第一電磁閥3，流入多通道余熱回收膜反應器4形成多次循環。
多通道余熱回收膜反應器4和高溫放熱反應器9中均填充有催化劑。
本實施例中，所述裝置化學吸熱時，通過進料管1，原物料被液相泵2抽動，經過第一電磁閥3多通道余熱回收膜反應器4，吸收工業低品質的余廢熱80~120℃，發生化學吸熱反應，在多通道膜余熱回收反應器4中，原料的化學吸熱反應及吸熱反應后產物與未反應余料的分離同時進行，最終得到純度較高的產物，經出料管5流出，完成升溫型化學熱泵吸熱過程。
所述裝置化學放熱時，經出料管5流出的吸熱化學分解反應產物，流經回熱器7，流體溫度得以提升，再經第二電磁閥8，進入高溫放熱反應器9，在較高溫度200℃及以上發生化學放熱反應，將低品位余廢熱提升成高品質有效熱，完成升溫型化學熱泵放熱過程。
所述裝置物料回流時，原料與產物經多通道余熱回收膜反應器4反應及分離后，未反應完全的余料經余料回流管6流出，并由液相泵2抽動，再次通過第一電磁閥3，進入多通道余熱回收膜反應器4，形成回流。
所述裝置循環運行時，經高溫放熱反應器9發生化學反應后的產物，通過第三電磁閥10，進入回熱器7，對出料管5中流動的流體進行加熱，進一步提高熱量利用率，之后再次回到進料處，通過液相泵2的抽動，經過電磁閥3，進入多通道余熱回收膜反應器4，實現多次循環。
在本實用新型的另一個優選實施例中，絕大部分設備均采用不銹鋼進行制造。
本實施例帶多通道膜反應器的化學熱泵系統，首次循環時，進料管1原料為25℃液體異丙醇，摩爾流量為9.56mol/s。異丙醇由液相泵2抽動，電功率為73W，通過電磁閥3，進入多通道余熱回收膜反應器4，吸收工業90℃廢熱，液體異丙醇氣化成氣態，在75℃發生吸熱化學脫氫反應，熱功率為0.98MW，生成丙酮氣態和氫氣氣態，反應轉化率為99%，產物從出料管5流出，產物為75℃的丙酮和氫氣，其摩爾流量均為9.47mol/s，實現化學吸熱。
所述裝置從出料管5流出的產物進入回熱器7，流出回熱器7時溫度提升至195℃，再通過第二電磁閥8，進入高溫放熱反應器9進行化學放熱反應，放熱功率為0.5MW，化學放熱反應溫度為205℃，反應轉化率為99%，高溫放熱反應器9出口流體為異丙醇、丙酮和氫氣，摩爾流量分別為9.37mol/s、0.09mol/s、0.09mol/s。化學熱泵產熱為220℃。
所述裝置高溫放熱反應器9出口流體流經第三電磁閥10，進入回熱器7，流出回熱器7后的出口溫度變為80℃，完成首次循環，熱效率為0.51。
所述裝置完成首次循環后，回熱器7出口80℃的流體再次被液體泵2抽動，通過第一電磁閥3，進入多通道余熱回收膜反應器4，二次吸收工業90℃廢熱，發生化學吸熱反應，熱功率為0.51MW，實現多次循環，二次循環后熱效率提升至0.98。
所述裝置多通道余熱回收膜反應器4，其換熱管束結構采用U型，外表面為翅片表面，填充催化劑鎳10kg，體積為413L。
所述裝置高溫放熱反應器9，其換熱管束結構采用U型，外表面為翅片表面，填充催化劑鎳20kg，體積為100L。
所述裝置回熱器7，其換熱管束結構采用U型，外表面為翅片表面，體積為87L。
應當理解，以上借助優化實施例對本實用新型的技術方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的，不能認定本實用新型的具體實施方式僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，對各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，都應當視為屬于本實用新型提交的權利要求書確定的專利保護范圍。