一种电加热式重整反应器及重整制氢系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电加热式重整反应器及重整制氢系统，重整反应器包括反应器本体、催化剂载体、第一端盖、第二端盖、电加热部件。反应器本体内部设有若干个气体通道和若干个电加热部件安装位。催化剂载体填充在气体通道内；催化剂载体由金属丝制成，金属丝的表面附有催化剂涂层。电加热部件安装在电加热部件安装位。本发明专利技术的有益效果是：整个重整制氢系统采用可拆式结构设计，在维修时可对金属丝进行更换，催化剂失效的金属丝可拆卸进行再生使用，进而延长设备使用寿命。整个系统的设计具有结构简单、拆装方便、成本低、寿命长、安全可靠的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电加热式重整反应器及重整制氢系统
本专利技术涉及一种重整制氢系统，具体涉及一种以金属丝团簇作为催化剂载体的电加热式重整反应器，属于甲醇水蒸气重整制氢

技术介绍
甲醇重整制氢以甲醇和水的混合物为原料，先受热蒸发成气态，然后在重整器中进行催化转化，得到重整气。重整反应是一个吸热反应，对温度敏感，必须使原料和催化剂持续处在合适的温度区间，才能使重整反应持续高效平稳进行。保持重整器温度稳定，防止出现局部高温区域，引起重整催化剂失活，为重整器持续稳定供热，是甲醇重整制氢燃料电池研究的热点。现有的甲醇水蒸汽重整制氢系统中，列管式反应器、板式反应器、微通道反应器等形式均具有或兼有反应效率低、压降大、寿命短、更换不便等缺点。需要一种新型的重整反应器，克服上述缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有的重整反应器存在反应效率低、压降大、寿命短、更换不便。为了解决上述技术问题，本专利技术的第一方面，提供了一种电加热式重整反应器，重整反应器包括：反应器本体，反应器本体内部设有若干个气体通道和若干个电加热部件安装位，气体通道的第一端与重整反应器的重整气体入口连通，气体通道的第二端与重整反应器的重整气体出口连通；催化剂载体，催化剂载体填充在气体通道内；催化剂载体由金属丝制成，金属丝的表面附有催化剂涂层；第一端盖，第一端盖连接在反应器本体的第一端，第一端盖设有重整气体入口；第二端盖，第二端盖连接在反应器本体的第二端，第二端盖设有重整气体出口；>电加热部件，电加热部件安装在电加热部件安装位。在一些实施例中，第一端盖以可拆卸方式安装在反应器本体的第一端，和/或，第二端盖以可拆卸方式安装在反应器本体的第二端。在一些实施例中，第一端盖焊接在反应器本体的第一端，第二端盖以法兰连接或卡箍连接方式安装在反应器本体的第二端。在一些实施例中，第一端盖与反应器本体的第一端之间具有一个空腔，重整气体入口安装在第一端盖的径向。在一些实施例中，第二端盖呈锥形，重整气体出口设置在第二端盖的锥顶。在一些实施例中，气体通道为直道，每个气体通道内沿轴向紧实填充多个催化剂载体。在一些实施例中，催化剂载体采用铁铬铝丝制成的圆柱状团簇体，圆柱状团簇体的孔隙率为40％～85％。在一些实施例中，每个圆柱状团簇体的直径为15～30mm，长度为15～30mm。在一些实施例中，气体通道内填充的圆柱状团簇体的数量富余量为20～50％。在一些实施例中，铁铬铝丝的直径为0.01～3mm。在一些实施例中，催化剂涂层为Pt-In/γ-Al2O3或Pd-ZnO/γ-Al2O3，铁铬铝丝表面的催化剂涂层厚度为0.005～2mm。在一些实施例中，气体通道内设有限位部用于限制催化剂载体的滑动，气体通道的第二端设有丝网隔板。在一些实施例中，电加热部件采用电加热棒，若干个电加热棒与若干个气体通道间隔排布。本专利技术的第二方面，提供了一种电加热式重整反应制氢系统，包括上述电加热式重整反应器。本专利技术的有益效果是：整个重整制氢系统采用可拆式结构设计，在维修时可对铁铬铝丝进行更换，失效的铁铬铝丝可拆卸进行再生使用，进而延长设备使用寿命。整个系统的设计具有结构简单、拆装方便、成本低、寿命长、安全可靠的优点。附图说明图1是本专利技术重整反应制氢系统低温电堆工况的工作原理图。图2是本专利技术重整反应制氢系统高温电堆工况的工作原理图。图3是本专利技术一个较佳实施例中电加热式重整反应器的整体外观结构示意图。图4是本专利技术一个较佳实施例中电加热式重整反应器的第一个视角的剖切结构示意图。图5是本专利技术一个较佳实施例中电加热式重整反应器的第二个视角的剖切结构示意图。图6是本专利技术一个较佳实施例中电加热式重整反应器的第三个视角的剖切结构示意图。图7是本专利技术一个较佳实施例中电加热式重整反应器(除去加热棒)的结构示意图。图8是本专利技术一个较佳实施例中电加热式重整反应器(除去加热棒)的剖切结构示意图。以上各图中的附图标记如下：100反应器本体110气体通道120电加热棒插孔130丝网隔板140本体法兰200第一端盖210端盖壁220端盖板230端盖管240重整气体入口300第二端盖310重整气体出口320端盖法兰400电加热棒410发热部420接线部具体实施方式除非另作定义，本专利的权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本专利的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“横”、“纵”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。本实施例采用涂覆有催化剂的铁铬铝丝制成的圆柱状团簇体，与进行重整反应的反应管(气体通道)内壁形状一致，然后将其塞入重整反应管中并安装紧实。在气体通道前端采用焊点结构进行限位，考虑到可更换铁铬铝丝柱在后端采用丝网隔板进行限位。采用多条气体通道并联放大，气体通道数量可根据实际需求功率调节。在气体通道之间加上电加热棒供热，以抵消重整制氢反应的吸热，使重整反应维持在340～380℃之间持续进行。气体通道前后端设计限位结构，气体通道中的圆柱状团簇体的数量根据实际功率及使用寿命可以调节。整个重整制氢系统采用可拆式结构设计，在后端采用法兰联结结构，维修时可对铁铬铝丝圆柱状团簇体进行更换，催化作用失效的团簇体可拆卸下进行再生使用，进而延长设备使用寿命。整个系统的设计具有结构简单、拆装方便、成本低、寿命长、安全可靠。以下结合附图对本专利技术的较佳实施例进行具体描述。图1是本专利技术重整反应制氢系统低温电堆工况的工作原理图。图2是本专利技术重整反应制氢系统高温电堆工况的工作原理图。甲醇和水蒸气混合物(两者最佳摩尔比为4：6)经过蒸发器气化后，再进入重整器进行重整反应，重整反应产生的重整气进入电堆发电。重整气中的CO会对低温电堆的催化剂产生损害，需要先经“CO优先选择氧化器”除去，如图1所示。CO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电加热式重整反应器，其特征在于，包括：/n反应器本体，所述反应器本体内部设有若干个气体通道和若干个电加热部件安装位，所述气体通道的第一端与重整反应器的重整气体入口连通，所述气体通道的第二端与重整反应器的重整气体出口连通；/n催化剂载体，所述催化剂载体填充在所述气体通道内；所述催化剂载体由金属丝制成，所述金属丝的表面附有催化剂涂层；/n第一端盖，所述第一端盖连接在所述反应器本体的第一端，所述第一端盖设有所述重整气体入口；/n第二端盖，所述第二端盖连接在所述反应器本体的第二端，所述第二端盖设有所述重整气体出口；/n电加热部件，所述电加热部件安装在所述电加热部件安装位。/n

【技术特征摘要】
1.一种电加热式重整反应器，其特征在于，包括：
反应器本体，所述反应器本体内部设有若干个气体通道和若干个电加热部件安装位，所述气体通道的第一端与重整反应器的重整气体入口连通，所述气体通道的第二端与重整反应器的重整气体出口连通；
催化剂载体，所述催化剂载体填充在所述气体通道内；所述催化剂载体由金属丝制成，所述金属丝的表面附有催化剂涂层；
第一端盖，所述第一端盖连接在所述反应器本体的第一端，所述第一端盖设有所述重整气体入口；
第二端盖，所述第二端盖连接在所述反应器本体的第二端，所述第二端盖设有所述重整气体出口；
电加热部件，所述电加热部件安装在所述电加热部件安装位。


2.根据权利要求1所述的一种电加热式重整反应器，其特征在于，所述第一端盖以可拆卸方式安装在所述反应器本体的第一端，和/或，所述第二端盖以可拆卸方式安装在所述反应器本体的第二端。


3.根据权利要求2所述的一种电加热式重整反应器，其特征在于，所述第一端盖焊接在所述反应器本体的第一端，所述第二端盖以法兰连接或卡箍连接方式安装在所述反应器本体的第二端。


4.根据权利要求3所述的一种电加热式重整反应器，其特征在于，所述第一端盖与所述反应器本体的第一端之间具有一个空腔，所述重整气体入口安装在所述第一端盖的径向。


5.根据权利要求3所述的一种电加热式重整反应器，其特征在于，所述第二端盖呈锥形，所述重整气体出口设置在所述第二端盖的锥顶。


6.根据权利要求2所述的一种电加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：余皎，沈建跃，孙荣江，
申请(专利权)人：上海博氢新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31