一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器，包括依次连接的尾气进口管、汽化单元、反应单元、换热单元以及尾气出口管，所述换热单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，该换热单元内设有尾气流动通道、重整气流动通道以及液态碳氢化合物燃料流动通道；所述汽化单元包括外筒以及封堵在外筒两端的上端板和下端板，该汽化单元内设有液态碳氢化合物燃料输送管、碳氢化合物燃料流动通道以及尾气流动通道；所述反应单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，该反应单元内设有反应腔、液态碳氢化合物燃料输送管以及尾气流动通道。本发明专利技术具提高汽车燃油利用率的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器，包括依次连接的尾气进口管、汽化单元、反应单元、换热单元以及尾气出口管，所述换热单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，该换热单元内设有尾气流动通道、重整气流动通道以及液态碳氢化合物燃料流动通道；所述汽化单元包括外筒以及封堵在外筒两端的上端板和下端板，该汽化单元内设有液态碳氢化合物燃料输送管、碳氢化合物燃料流动通道以及尾气流动通道；所述反应单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，该反应单元内设有反应腔、液态碳氢化合物燃料输送管以及尾气流动通道。本专利技术具提高汽车燃油利用率的优点。【专利说明】一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器
本专利技术涉及一种将碳氢化合物类燃料重整制备氢气的反应器，特别是涉及一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器。
技术介绍
在能源资源日益紧缺和全球气候加速变暖的大背景下，减少汽车尾气对环境的污染，降低汽车对石油的过度依赖，在全球范围内已达成共识。针对以上问题，当今汽车主要往两大方面发展，一方面是大力发展节能与新能源汽车，主要包括混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池车。另一方面，在大力发展新能源汽车的同时，不断优化和提升传统内燃机汽车结构与燃油经济性性能，以及降低汽车尾气排放和高效利用汽车尾气热量的研究工作也同等重要。改造现有传统内燃机汽车以实现低能耗输出一直是当今汽车发展过程的一个重要课题，往汽油或柴油燃料中添加适当比例的少量氢气作为活化剂是一种可以明显降低燃油消耗和减少有害尾气排放的方法，并且氢气是一种可再生的清洁能源，该方法也不需要进行内燃机结构较大的变动，因此往汽油或柴油燃料中添加氢是一种易于实现并且环保的有效措施。尽管氢气作为汽车内燃机燃料添加剂具有较理想的动力性、经济性和排放性能，但是往汽油或柴油燃料中添加氢作为活化剂的推广应用还需要一段时间，这是由于氢气沸点低且不易压缩和液化，不管以气态还是液态储存，都要占用大量的空间，并且氢气易燃易爆，导致运输和加注十分困难和危险，其关键在于解决供氢技术难题。目前，氢能源的需求量在不断增大，制氢方法呈现多元化的格局。其中，将碳氢化合物类燃料(如甲醇，乙醇等)重整制备氢气的方法是研究的热点。将碳氢化合物类燃料重整制备氢气的方法一般有水蒸汽重整法、部分氧化重整法和自热重整法，其反应原理如下:水蒸汽重整反应(StemReforming):CmHn+mH20 — mCO+ (m+n) H2部分氧化重整反应(PartialOxidation):CmHn+m02 — mC0+nH2自热重整反应(AutothermalReforming): CmHn+mH20+m02 — mCO+ (m+n) H2水蒸汽重整法，使用该方法容易制得纯度较高的氢，但水蒸汽重整为强吸热反应，需要外部热源并且热效率较低。部分氧化重整法，使用该方法制氢的产品气纯度较低，一氧化碳浓度过高。将水蒸汽重整和部分氧化重整结合在一起的自热重整是目前将碳氢化合物类燃料重整制备氢气的重要发展方向。另一方面，传统内燃机汽车发动机工作过程中也会产生大量的热量，并且大部分的热能伴随尾气排放而损耗。现有传统内燃机汽车所排放的尾气温度高达600°C~700°C，巨大的汽车尾气排放量意味着巨大的热能浪费。如何将汽车尾气热量加以有效利用而提高能源使用率是汽车面临解决的问题，也是当前国家节能减排政策形势需求。因此，若能将碳氢化合物类燃料自热重整制氢与汽车尾气余热利用集成在一起，将可显著提高汽车燃油利用率，但是现有技术中还没有出现相关的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器，用以提高汽车燃油利用率。本专利技术实现上述目的的技术方案为:一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器，其特征在于，包括依次连接的尾气进口管、汽化单元、反应单元、换热单元以及尾气出口管，其中:所述换热单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，所述内筒和外筒之间的封闭空间构成尾气流动通道，所述内筒内设有由多根导流管连接而成的重整气流动通道，所述内筒与导流管之间的封闭空间构成液态碳氢化合物燃料流动通道;所述汽化单元包括外筒以及封堵在外筒两端的上端板和下端板，所述外筒内设有液态碳氢化合物燃料输送管以及由多根导流管连接而成的碳氢化合物燃料流动通道，所述外筒与导流管之间的封闭空间构成尾气流动通道；所述反应单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，所述内筒的内部空间为反应腔，所述内筒与外筒之间的封闭空间内设有液态碳氢化合物燃料输送管，所述外筒与内筒之间的封闭空间构成尾`气流动通道；所述反应腔的顶部设有气态碳氢化合物燃料进口，下部设有催化剂块，底部设有重整气出口，侧壁上设有氧气进口 ；所述尾气进口管依次与汽化单元的尾气流动通道、反应单元的尾气流动通道、换热单元的尾气流动通道以及尾气出口管连通；所述换热单元的液态碳氢化合物燃料流动通道依次与反应单元的液态碳氢化合物燃料输送管、汽化单元的液态碳氢化合物燃料输送管、汽化单元的碳氢化合物燃料流动通道、反应单元的反应腔以及换热单元的重整气流动通道连通。所述换热单元中，所述重整气流动通道由多组从内筒的中心向外布置的竖向导流管构成，其中，位于中心的一组包括一根导流管，其余各组包括多根沿圆周方向均匀排列的导流管；所述多组导流管之间沿上、下方向首尾依次连通构成重整气流动通道。所述换热单元中，所述导流管分为五组，从中心向外分别为第一组~第五组；所述上端板上设有两个同心设置且互不连通的圆环形凹槽，每个圆环形凹槽的开口处设有圆环形封板；所述下端板的中心设有一个圆形凹槽，该圆形凹槽的开口处设有圆形封板，中心外设有两个同心设置且互不连通的圆环形凹槽，每个圆环形凹槽的开口处设有圆环形封板；所述第一组导流管的下端通过下端板上的圆形凹槽与第二组导流管的下端连通，所述第二组导流管的上端通过上端板内侧的圆环形凹槽与第三组导流管的上端连通，所述第三组导流管的下端通过下端板内侧的圆环形凹槽与第四组导流管的下端连通，第四组导流管的上端通过上端板外侧的圆环形凹槽与第五组导流管的上端连通，第五组导流管的下端与下端板外侧的环形凹槽连通，下端板外侧的环形凹槽与重整气出口连通。所述汽化单元中，所述碳氢化合物燃料流动通道由多组从外筒的中心向外布置的竖向导流管构成，其中，位于中心的一组包括一根导流管，其余各组包括多根沿圆周方向均匀排列的多根导流管；所述多组导流管之间沿上、下方向首尾依次连通构成碳氢化合物燃料流动通道。所述汽化单元中，所述导流管分为五组，从中心向外分别为第一组~第五组；所述上端板的中心设有一个圆形凹槽，该圆环形凹槽的开口处设有圆形封板，中心外设有两个同心设置且互不连通的圆环形凹槽，每个圆环形凹槽的开口处设有圆环形封板；所述下端板上设有两个同心设置且互不连通的圆环形凹槽，每个圆环形凹槽的开口处设有圆环形封板；所述液态碳氢化合物燃料输送管的上端口通过上端板外侧的圆环形凹槽与第五组导流管的上端连通，所述第五组导流管的下端通过下端板外侧的圆环形凹槽与第四组导流管的下端连通，第四组导流管的上端通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器，其特征在于，包括依次连接的尾气进口管、汽化单元、反应单元、换热单元以及尾气出口管，其中：所述换热单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，所述内筒和外筒之间的封闭空间构成尾气流动通道，所述内筒内设有由多根导流管连接而成的重整气流动通道，所述内筒与导流管之间的封闭空间构成液态碳氢化合物燃料流动通道；所述汽化单元包括外筒以及封堵在外筒两端的上端板和下端板，所述外筒内设有液态碳氢化合物燃料输送管以及由多根导流管连接而成的碳氢化合物燃料流动通道，所述外筒与导流管之间的封闭空间构成尾气流动通道；所述反应单元包括外筒、内筒以及封堵在外筒和内筒两端的上端板和下端板，所述内筒的内部空间为反应腔，所述内筒与外筒之间的封闭空间内设有液态碳氢化合物燃料输送管，所述外筒与内筒之间的封闭空间构成尾气流动通道；所述反应腔的顶部设有气态碳氢化合物燃料进口，下部设有催化剂块，底部设有重整气出口，侧壁上设有氧气进口；所述尾气进口管依次与汽化单元的尾气流动通道、反应单元的尾气流动通道、换热单元的尾气流动通道以及尾气出口管连通；所述换热单元的液态碳氢化合物燃料流动通道依次与反应单元的液态碳氢化合物燃料输送管、汽化单元的液态碳氢化合物燃料输送管、汽化单元的碳氢化合物燃料流动通道、反应单元的反应腔以及换热单元的重整气流动通道连通。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘敏强，李磊，彭海峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：