[发明专利]带环形阵列的微凸台结构的重整制氢反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种重整制氢反应器，尤其是涉及一种带环形阵列的微凸台结构的重整制氢反应器。

技术背景

在工业经济高速发展的今天，能源紧缺和环境污染已成为人类面临的重大挑战。一方面，石油、煤炭资源日益枯竭，人类未来的生存和发展亟需高效可靠的能源；另一方面，由于石油、煤炭等传统资源的使用导致的环境污染也亟需改善。因此，开发清洁、高效的能源日益受到世界各国的关注。氢能由于其燃烧热值高，没有污染产物，来源广泛等优点，成为新能源的焦点，大力发展氢能源将有益于减缓能源短缺和环境污染的问题。

氢气的储存和运输问题一直限制着氢能的推广应用，为实现氢能利用的商业化推广，采用碳氢原料进行现场重整制氢是解决上述问题的有效方法。至今国内外许多研究机构都进行了重整制氢的研究，并制造出了各种重整制氢的反应器。当前用于重整制氢的反应器普遍是微通道式的反应器，这种反应器以平行阵列的微通道为反应载体，气体从一个流体进口流入各微通道，在微通道内进行重整反应，产物从另一侧的流体出口流出。这种反应器制作简单，有较高的比表面积，反应安全，但反应流体在各微通道的分布不均匀，导致其反应效率不高，降低了反应物的转化率、氢气的选择性。

中国发明专利(申请号 200910100100.0)介绍了一种微凸台阵列结构的自热型醇类重整制氢微通道反应器，这种反应器把平行阵列的微通道进一步优化为平行阵列的微凸台，提高了载体的比表面积，有利于提高反应的效率。但是这种反应器反应流体从一个进口流入，从另一侧的一个出口流出，反应流体在反应载体的分布仍然会有较高的不均匀性。

综上，现有的重整制氢反应器普遍存在流速分布均匀度不高的缺点。因此，有必要设计一种具有较高流速分布均匀度，较高传质传热效率的重整制氢反应器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带环形阵列的微凸台结构的重整制氢反应器，采用环形阵列的微凸台结构作为反应载体，反应流体通过圆周排列的多个进口流入环形阵列的微凸台结构，从圆心流出，提高了反应流体在反应载体中的分布均匀性，从而能有效提高反应器的反应效率。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括从上至下依次由进口盖板、蒸发单元、反应载体单元、加热单元和出口盖板同轴叠加而成；其中：

1)进口盖板为圆形板，进口盖板同一圆周上等距分布有贯穿的螺栓定位孔，进口盖板中心有贯穿的流体进口孔；

2)出口盖板为圆形板，出口盖板同一圆周上等距分布有贯穿的螺栓定位孔，出口盖板中心有贯穿的流体出口孔，进口盖板和出口盖板的所有螺栓定位孔位置相对应；

3)蒸发单元为圆形板，蒸发单元的一面开有圆形凹槽，另一面为平面，圆形凹槽和进口盖板下表面构成了蒸发单元的蒸发腔，圆形凹槽的同一圆周上等距分布有贯穿的流体流通的流道孔；

4)反应载体单元为圆形板，反应载体单元的一面为平面，反应载体单元的另一面开有圆形凹槽，反应载体单元的圆形凹槽的直径和蒸发单元的圆形凹槽一致，反应载体单元的圆形凹槽上有环形阵列的微凸台结构，在凹槽中心开有贯穿的流体流通的流道孔，反应载体单元的圆形凹槽、环形阵列的微凸台结构和蒸发单元的平面构成反应通道；

5) 加热单元为圆形板，加热单元中心开有贯穿的流体流通的流道孔，在加热单元(4)的圆周面朝圆心方向等距开有四个加热棒孔和一个热电偶孔；

6)进口盖板、反应载体单元、加热单元和出口盖板中心孔直径均相同，进口盖板、蒸发单元、反应载体单元、加热单元和出口盖板每层之间加有密封垫片，通过在进口盖板和出口盖板用螺栓加压紧固进行密封。

所述环形阵列的微凸台结构为由内而外环形排列的微凸台组成，每一圆环上微凸台等距布置，每一外环的微凸台数目为其相邻的内环的微凸台数目的1～1.5倍，微凸台的高度低于反应载体单元的圆形凹槽的深度。

本发明具有的有益效果是：

(1)反应流体通过圆周排列的多个进口流入环形阵列的微凸台结构，从圆心流出，提高了反应流体在反应载体中的分布均匀性，有利于提高反应器的反应效率。

(2)该重整制氢反应器采用环形阵列的微凸台结构作为反应载体，增大了反应器的比表面积，同时提高了反应的传热传质性能。

(3)该重整制氢反应器结构紧凑、安装方便、成本较低，可广泛用于烃类以及甲醇、酒精等各种醇类重整制氢领域。

附图说明

图1是本发明整体结构的剖面图。

图2是本发明进口盖板结构示意图。

图3是本发明蒸发单元结构示意图。

图4是本发明反应载体单元结构示意图。