[实用新型]分布式天然气制氢反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于制氢设备，特别涉及一种分布式天然气制氢反应器。

背景技术

氢能，作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为本世纪最具发展潜力的清洁能源，也被视为解决温室效应问题、提高能量利用率的有效替代二次能源。氢的来源比较广泛，化石燃料、植物和有机废物中都含有大量的氢，但是自然界中可以直接利用的纯氢非常少，只能通过特定的方法从其他能源中制备。目前世界上90％的氢气都是通过天然气水蒸汽重整反应或者部分氧化生产的。

传统的天然气大规模制氢，由于设备投资巨大，技术革新一直比较缓慢；另一方面，由于氢气的储存和运输比较困难，且随着近几年来分布式天然气制氢技术需求的不断发展，分布式小规模制氢的技术的研发获得了越来越多的支持和关注。

申请号200710020394.7的中国实用新型专利申请提出了“一种低浓度气态烃的燃烧装置”，是由薄板状外壁面和内壁面围成环状进气通道和排气通道，形成双向逆流的气流通道，连通位于环状通道圈中心的燃烧室；燃烧室内置有多孔材料，多孔材料设置电加热元件。该燃烧装置的反应空间在多孔材料区域，使得常规的以烟气辐射和对流为主的低效率的换热方式转变为以高温固体介质的辐射为主的高效换热，其燃烧速率高、燃烧稳定、污染物排放低、燃烧器体积小、结构紧凑、负荷调节范围广。燃烧装置的外侧使用双向逆流换热的进气通道和排气通道，使低浓度气态烃在到达中心燃烧室之前可以上升到较高的温度，同时对侧壁的绝热要求低，提高了燃烧效率，降低了经济成本。但是，由于从进气通道中进入反应器的是燃料和氧化剂的混合物，当反应器的尺寸一旦确定之后，如果进气成分中的燃料和氧化剂比例发生改变的时候，或者更换燃料的类型的时候，进气可能在未到达中心燃烧室就已经达到着火点，也有可能在流过了中心燃烧室后才有能够达到着火点，使得反应不能够稳定在中心燃烧室中的多孔材料中进行，甚至熄火，使得多孔材料在稳定燃烧火焰、提高燃烧效率、扩展贫燃极限等显著优越性无法得以体现，也就难以达到该装置的设计目的，并且，高温的甲烷和空气的预混合气体在进气通道或排气通道中快速反应，装置有爆炸危险。

申请号200810184969.3的中国实用新型专利申请提出了“一种天然气现场制氢装置与方法”，所述的装置由逆向换热器、置于逆向换热器中心的多孔介质和贯穿逆向换热器换热通道的反应盘管组成，在逆向换热器中通入化学当量比为1的预混燃料气体，在其中心的多孔介质区域燃烧形成高温环境；再在反应盘管中通入纯天然气，该股天然气通过与逆向换热器、高温多孔介质换热后，达到裂解温度，反应生成炭和氢气。该装置虽然可以产生纯氢，但并非是持续产氢设备，运行一段时间后，反应生成的炭积聚在反应盘管内部，需要通入蒸汽来积炭。一方面，积炭与蒸汽反应生成一氧化碳和氢气，并非是纯氢，如若以获取纯氢为目的，装置需要切换工况，无法持续运行；另一方面，蒸汽的通入降低了反应盘管的温度，使得天然气裂解制氢反应无法继续，重新启动时需要时间间隔；同时，通入的水蒸气与高温积炭发生反应的同时，也会使得反应盘管内表面层发生剥蚀反应，降低了装置的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种分布式天然气制氢反应器，以实现天然气的高效、安全、稳定分布式制氢。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型分布式天然气制氢反应器，包括：由进气通道外壁薄板和进气通道内壁薄板、以及由排气通道外壁薄板和排气通道内壁薄板围成双向逆流的环状进气通道和环状排气通道，置于多股逆流换热器内中心反应区的多孔介质和置于多孔介质内的点火棒；其结构特点是：在进气通道中插入一条环状带型的进气通道分隔薄板，将所述进气通道分成第一股进气通道和第二股进气通道。

本实用新型分布式天然气制氢反应器的结构特点也在于：

所述的中心反应区的体积为整个反应器的体积的10％～50％，在所述中心反应区中，以1～5块隔板将中心反应区分隔成“之”字形折流通道。

所述的环状进气通道和环状排气通道的圈数为3～20，形状为盘旋的圆环状或盘旋的方环状。

所述的点火棒置于中心反应区的气流初始流入区域，所述气流初始流入区域为第二股进气通道的第二股进气出口处。

所述多孔介质由蜂窝形陶瓷蓄热体、陶瓷蓄热小球或泡沫陶瓷堆积而成。

所述多孔介质的外表面涂覆有催化剂层。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：