【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重整制氢，特别是一种制高纯氢装置。
技术介绍
1、甲醇作为一种常见的廉价化工原料，来源广泛；而且甲醇含氢量高，利用甲醇催化重整制氢能够支撑燃料电池等能源设备的直接用氢，规避了氢气的运输和储存问题。
2、大量工业余热的温度为200-400摄氏度，这个温度范围可为甲醇重整提供充足的热力学条件，因此，利用工业余热为甲醇重整制氢能够减少制氢过程中的能源消耗，达到节能的目的。
3、目前甲醇重整制氢技术广泛应用在燃料电池领域等能源设备上，其核心模块分为蒸发模块、甲醇重整模块和氢气提纯模块三部分。其中，重整器的结构形式包括管式、板式和微通道等，管式和板式重整器的重整腔中普遍有重整温度不均，出现过热点的问题；同时，甲醇催化重整的核心模块集成度不高，使大量高品质能量被浪费。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种利用工业余热实现制高纯氢的装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
2、本专利技术解决其技术问题的解决方案是：
3、一种高纯氢制备装置，其特征在于：包括：蒸发模块、重整模块、提纯模块；
4、所述提纯模块依次穿过所述重整模块及所述蒸发模块，所述蒸发模块可与所述重整模块、所述提纯模块发生热传递，使所述蒸发模块利用所述重整模块、所述提纯模块的余热实现物料蒸发；
5、所述提纯模块中的气体与所述蒸发模块和重整模块中的气体呈逆流流动；所述提纯模块设有提纯通道
6、所述重整模块设有若干平行重整通道组，所述重整通道组的进口与所述蒸发模块通过渐缩通道连通，所述重整通道组的出口通过压力控制器与所述提纯通道连通；所述渐缩通道用于提高气体与背压之间的压差，为气体流动提供额外动力，提高气体流速，降低气体压强，以提高氢气产量。
7、通过上述技术方案，可实现提纯模块、重整模块和蒸发模块三者之间的热传导和对流传热的热耦合，达到能量梯度利用的目的，同时也能一定程度上解决重整反应腔内受热不均，导致副产物生成增加，重整催化反应效率降低等不足和缺陷。
8、作为上述技术方案的进一步改进，所述重整通道组还设有催化剂预置槽、第一重整通道和第二重整通道，所述催化剂预置槽与所述第一重整通道的下端连通，所述第二重整通道的上端设有第二弧形拐角段，所述催化剂预置槽与所述第二弧形拐角段连通。
9、通过上述技术方案，催化剂预置槽用于放置催化剂，以避免催化剂落入蒸发模块。
10、作为上述技术方案的进一步改进，还包括第一加热装置，所述第一加热装置设置于所述第一重整管道及所述提纯通道之间；还包括余热换热模块，所述余热换热模块设有高温气体通道和换热安装腔，所述重整模块与所述蒸发模块均安装于所述换热安装腔内。
11、通过上述技术方案，第一加热装置为提纯和重整提供额外热力条件。通过设置余热换热模块，工厂生产过程中产生的高温气体可进入至余热换热模块，为制高纯氢装置提供热力条件，使得工厂对于能源的利用率提高，可有效降低资源的浪费。
12、作为上述技术方案的进一步改进，所述高温气体通道呈螺旋状盘绕所述换热安装腔；所述高温气体通道内的气体依次流经所述重整模块的旁侧、所述蒸发模块的旁侧。
13、通过上述技术方案，高温气体通道内通入高温工业废气，高温工业废气带有大量的工业余热，高温气体流动方向自重整模块的旁侧至蒸发模块的旁侧，与氢气运动方向相反，使得高温气体可充分与氢气进行换热，有利于提高工业余热的热量的利用率。
14、作为上述技术方案的进一步改进，所述蒸发模块设有多个换热盘片以及压力传感器；相邻的两个所述换热盘片之间设置有隔板，所述隔板将相邻的两个所述换热盘片之间的空间分隔为预热空间和流入空间，所述隔板用于将未预热气体与已预热气体分隔以提高蒸发效率；所述压力传感器放置于蒸发模块底部。
15、通过上述技术方案，余热换热模块的热量经换热盘片传递至甲醇水溶液，通过设置多个换热盘片和多个第一孔体，可增加甲醇水溶液的受热面积，以更好地对甲醇水溶液进行预热和蒸发。
16、本专利技术的有益效果是：利用不同模块工作温度的温差，实现提纯模块、重整模块和蒸发模块三者之间的热传导和对流传热的热耦合，达到能量梯度利用的目的，同时也能解决重整反应腔内受热不均，导致副产物生成增加，重整催化反应效率降低等不足和缺陷。
17、本专利技术用于重整制氢
【技术保护点】
1.一种高纯氢制备装置，其特征在于：包括：蒸发模块、重整模块、提纯模块；
2.根据权利要求1所述的一种制高纯氢装置，其特征在于：所述重整通道组还设有催化剂预置槽、第一重整通道和第二重整通道，所述催化剂预置槽与所述第一重整通道的下端连通，所述第二重整通道的上端设有第二弧形拐角段，所述催化剂预置槽与所述第二弧形拐角段连通。
3.根据权利要求2所述的一种制高纯氢装置，其特征在于：还包括第一加热装置，所述第一加热装置设置于所述第一重整通道及所述提纯通道之间；还包括余热换热模块，所述余热换热模块设有高温气体通道和换热安装腔，所述重整模块与所述蒸发模块均安装于所述换热安装腔内。
4.根据权利要求2所述的一种制高纯氢装置，其特征在于：所述高温气体通道呈螺旋状盘绕所述换热安装腔；所述高温气体通道内的气体依次流经所述重整模块的旁侧、所述蒸发模块的旁侧。
5.根据权利要求4所述的一种制高纯氢装置，其特征在于：所述蒸发模块设有多个换热盘片以及压力传感器；相邻的两个所述换热盘片之间设置有隔板，所述隔板将相邻的两个所述换热盘片之间的空间分隔为预热空间和流入空
...【技术特征摘要】
1.一种高纯氢制备装置，其特征在于：包括：蒸发模块、重整模块、提纯模块；
2.根据权利要求1所述的一种制高纯氢装置，其特征在于：所述重整通道组还设有催化剂预置槽、第一重整通道和第二重整通道，所述催化剂预置槽与所述第一重整通道的下端连通，所述第二重整通道的上端设有第二弧形拐角段，所述催化剂预置槽与所述第二弧形拐角段连通。
3.根据权利要求2所述的一种制高纯氢装置，其特征在于：还包括第一加热装置，所述第一加热装置设置于所述第一重整通道及所述提纯通道之间；还包括余热换热模块，所述余热换热模块设有高温气体通道和换热安装腔，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王超，李舜涛，申健，廖明正，杜艳平，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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