一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器制造技术

一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，包括反应容器，反应容器中设有两块密封的竖向隔板，两块竖向隔板将反应容器分割为左隔室、反应腔和右隔室；反应腔中设有将反应腔分割为N个子空间的若干个横向隔板，每个子空间内分别设有制氢重整反应通道，每个子空间上设有进气口和出气口；第一子空间的进气口位于右隔室侧，右隔室内设有用于甲醇水气化的盘管，盘管的出口端与第一子空间的进气口相连通，盘管的进口端与进料管相连通，右隔室设有对盘管加热的加热器；左隔室和右隔室内分别设有若干个用于加热气体的再热器，再热器设有进气口和出气口，第N个子空间的出气口与出料管相连通。本发明专利技术既能高效地满足了甲醇水汽化的加热要求，又能减低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器
本专利技术涉及制氢
，具体涉及一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器。
技术介绍
随着氢燃料电池应用场景的日趋丰富，制氢机小型化技术也在飞速发展，甲醇水制氢机有着反应温度较低，原料常温为液体等优势广受青睐。目前常见的技术为甲醇水蒸汽重整制氢和甲醇水部分氧化制氢。由于部分氧化催化剂不稳定，未有大规模应用，工业上常规的是甲醇水蒸汽重整制氢。微通道反应器具有体积小，传热效率高、效应时间短、温度分布均匀等特点，显示出广阔的应用前景。微通道反应器制氢过程如下：甲醇水经过预热、气化后进入反应器内，在催化剂作用下发生甲醇的裂解反应和CO的变换反应，出口气为约75％的氢气和约25％的二氧化碳及少量杂质的混合气，该混合气经过变压吸附提纯净化，可以获得不同纯度的氢气。甲醇水制氢技术的原料易得且储运方便，受地域条件限制较小，适于中、小制氢用户进行使用，因此利用甲醇水进行转换制氢的成本较低廉，工艺流程较短，是目前广为采用的制氢技术之一。现有技术中存在很多用于甲醇水制氢的微反应器，微反应器作为甲醇水制氢设备已获得本领域相当多的技术人员研究和开发，但目前仍存在一些没被解决技术的问题，例如燃烧反应过程控制较为困难、容易出现过热点、易烧坏反应器、热稳定性低等问题。还有传统甲醇水重整制氢反应大都采用将甲醇水汽化过程和重整反应过程放在同一容器中进行，一方面不便对反应过程进行分段控制，另外汽化过程和重整反应过程需要的热量不同，既容易造成热量浪费，又会出现不能满足反应过程所需热量的情况，而影响制氢质量和能效。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，具有热稳定性高、高通量、反应易于控制等优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，包括反应容器，反应容器中设有两块密封的竖向隔板，两块竖向隔板将反应容器分割为左隔室、反应腔和右隔室；反应腔中设有将反应腔分割为N个子空间的若干个横向隔板，每个子空间内分别设有制氢重整反应通道，每个子空间上在两块竖向隔板上分别设有进气口和出气口，且第M子空间的出气口与第M+1子空间的进气口位于同一侧，M小于N；第一子空间的进气口位于右隔室侧，右隔室内设有用于甲醇水气化的盘管，盘管的出口端与第一子空间的进气口相连通，盘管的进口端与进料管相连通，右隔室设有对盘管加热的加热器；左隔室和右隔室内分别设有若干个用于加热气体的再热器，再热器设有进气口和出气口，第M子空间的出气口与再热器的进气口相连通，第M+1子空间的进气口与再热器的出气口相连通，第N个子空间的出气口与出料管相连通；重整反应通道包括若干个不锈钢基板，若干个基板固定在子空间对向的两侧壁之间，且相邻基板间留有间隙通道，基板表面涂覆有一层重整反应的贵金属催化剂涂层。由上可知，本专利技术将甲醇水的汽化过程和重整反应过程分开在两个阶段进行，甲醇水汽化过程选择在盘管中进行，利用加热器直接对盘管进行加热，这是因为甲醇水汽化需要大量的热量，从而满足高效地满足甲醇水汽化加热要求，而重整反应过程是属于需求热量较低的过程，因此通过直接设在重整反应通道进行，因此既能高效地满足了甲醇水汽化的加热要求，又能减低能耗；另外本专利技术重整反应通过在多个子空间的重整反应通道进行，从而可根据使用情境来设置子空间的数量，适用场景广泛；而且由于甲醇水蒸气重整反应为强吸热反应，在没有外加热源的条件下，物料流随着反应的进行温度逐渐下降，反应低于催化剂的工作温度重整反应将无法进行，因此在相邻子空间之间设有再热器，利用再热器对气体进行再次加热保证重整反应热量要求，保证重整反应能高效高质进行；同时由于汽化过程和重整反应过程分开在两个阶段进行，而且利用再热器对气体进行分段加热，便于控制加热过程和均匀加热，可以避免重整反应过程中出现反应器飞温、局部过热的问题；另外本专利技术采用重整反应通道的反应方式，线尺度减小，而压力、浓度等梯度提高，这对于化学反应是十分有利的，将导致传质推动力增加，提高了单位体积、单位面积的扩散通量，反应速率相较于传统的固定床反应器、列管式反应器数十倍，乃至上千倍以上，高通量意味着本专利技术重整反应通道的尺寸可以随反应速度的增加而减小，以往无法应用的场景，如车载制氢、移动制氢站，从而得以实现。作为本专利技术的一种改进，所述每个子空间内在制氢重整反应通道的进气侧设有气体分布器，气体分布器将气体均匀分布至重整反应通道的各个间隙通道。作为本专利技术的一种改进，所述相邻基板在相对向表面设有相互错位的凹槽，凹槽的轴向与气流方向相垂直。作为本专利技术的一种改进，所述凹槽的深度和宽度相等且其值范围为5～1000μm。作为本专利技术的一种改进，在右隔室内设有第一导热油室，盘管位于第一导热油室中，右隔室在第一导热油室的下方设有第一燃烧室，所述加热器包括设在第一燃烧室内的火焰分布器，火焰分布器上设有燃料输送管、点火器和进风口，进风口处设有进风风机，火焰分布器的顶部设有若干个火焰孔。作为本专利技术的一种改进，所述第N个子空间的出气口与出料管之间设有用于加热气体的再热器，再热器设有进气口和出气口，第N个子空间的出气口与再热器的进气口相连通，出料管与再热器的出气口相连通。进一步地，在右隔室和左隔室内设有第二导热油室，在第二导热油室的下方设有第二燃烧室，所述再热器包括设在第二导热油室内的气体管道和设在第二燃烧室内且用于加热第二导热油室的燃烧器，气体管道上设有进气口和出气口，气体管道的进气口作为再热器的进气口、出气口作为再热器的出气口，燃烧器包括设在第二燃烧室内的火焰分布器，火焰分布器上设有燃料输送管、点火器和进风口，进风口处设有进风风机，火焰分布器的顶部设有若干个火焰孔。作为本专利技术的一种改进，所述贵金属催化剂为铂基催化剂Pt/Al2O3或钯基催化剂Pd/Al2O3或铑基催化剂Rh/Al2O3或钌基催化剂Ru/Al2O3。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术既能高效地满足了甲醇水汽化的加热要求，又能减低能耗；本专利技术重整反应通过在多个子空间的重整反应通道进行，从而可根据使用情境来设置子空间的数量，适用场景广泛；本专利技术在相邻子空间之间设有再热器，利用再热器对气体进行再次加热保证重整反应热量要求，保证重整反应能高效高质进行；本专利技术将汽化过程和重整反应过程分开在两个阶段进行，而且利用再热器对气体进行分段加热，便于控制加热过程和均匀加热，可以避免重整反应过程中出现反应器飞温、局部过热的问题；本专利技术采用重整反应通道的反应方式，线尺度减小，而压力、浓度等梯度提高，这对于化学反应是十分有利的，将导致传质推动力增加，提高了单位体积、单位面积的扩散通量，反应速率相较于传统的固定床反应器、列管式反应器数十倍，乃至上千倍以上，高通量意味着本专利技术重整反应通道的尺寸可以随反应速度的增加而减小，以往无法应用的场景，如车载制氢、移动制氢站，从而得以实现。附图说明图1为本专利技术高通量甲醇水重整制氢微通道反应器的示意图；图2为图1中的A-A截面图；图3为本专利技术高通量甲醇水重整制氢微通道反应器基板的示意图；图4为本专利技术高通量甲醇水重整制氢微通道反应器燃烧器的示意图；图5为本专利技术高通量甲醇水重整制氢微通道反应器加热器的示意图。具体实施方式下面将结合本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，其特征在于：包括反应容器，反应容器中设有两块密封的竖向隔板，两块竖向隔板将反应容器分割为左隔室、反应腔和右隔室；反应腔中设有将反应腔分割为N个子空间的若干个横向隔板，每个子空间内分别设有制氢重整反应通道，每个子空间上在两块竖向隔板上分别设有进气口和出气口，且第M子空间的出气口与第M+1子空间的进气口位于同一侧，M小于N；第一子空间的进气口位于右隔室侧，右隔室内设有用于甲醇水气化的盘管，盘管的出口端与第一子空间的进气口相连通，盘管的进口端与进料管相连通，右隔室设有对盘管加热的加热器；左隔室和右隔室内分别设有若干个用于加热气体的再热器，再热器设有进气口和出气口，第M子空间的出气口与再热器的进气口相连通，第M+1子空间的进气口与再热器的出气口相连通，第N个子空间的出气口与出料管相连通；重整反应通道包括若干个不锈钢基板，若干个基板固定在子空间对向的两侧壁之间，且相邻基板间留有间隙通道，基板表面涂覆有一层重整反应的贵金属催化剂涂层。

【技术特征摘要】
1.一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，其特征在于：包括反应容器，反应容器中设有两块密封的竖向隔板，两块竖向隔板将反应容器分割为左隔室、反应腔和右隔室；反应腔中设有将反应腔分割为N个子空间的若干个横向隔板，每个子空间内分别设有制氢重整反应通道，每个子空间上在两块竖向隔板上分别设有进气口和出气口，且第M子空间的出气口与第M+1子空间的进气口位于同一侧，M小于N；第一子空间的进气口位于右隔室侧，右隔室内设有用于甲醇水气化的盘管，盘管的出口端与第一子空间的进气口相连通，盘管的进口端与进料管相连通，右隔室设有对盘管加热的加热器；左隔室和右隔室内分别设有若干个用于加热气体的再热器，再热器设有进气口和出气口，第M子空间的出气口与再热器的进气口相连通，第M+1子空间的进气口与再热器的出气口相连通，第N个子空间的出气口与出料管相连通；重整反应通道包括若干个不锈钢基板，若干个基板固定在子空间对向的两侧壁之间，且相邻基板间留有间隙通道，基板表面涂覆有一层重整反应的贵金属催化剂涂层。2.根据权利要求1所述的高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，其特征在于：所述每个子空间内在制氢重整反应通道的进气侧设有气体分布器，气体分布器将气体均匀分布至重整反应通道的各个间隙通道。3.根据权利要求1所述的高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，其特征在于：所述相邻基板在相对向表面设有相互错位的凹槽，凹槽的轴向与气流方向相垂直。4.根据权利要求3所述的高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓伟林，高继明，蒋彪，
申请(专利权)人：强伟氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81