[发明专利]一种甲醇水蒸气重整制氢反应装置

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种甲醇水蒸气重整制氢反应装置。 

背景技术

人类面临的能源危机、环境污染问题日益严重。氢能源因其燃烧热值高并且清洁环保等优点而受到人们广泛的关注。近年来以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术已经基本成熟，但是目前纯燃料电池驱动的轿车只停留在样车阶段，主要原因是燃料电池车普遍采用纯氢为燃料，氢的获取与加氢站建设是目前燃料电池车的推广一大难题：氢沸点低、易燃易爆且不易压缩和液化，储存要占用大量的空间，运输和灌注十分困难和危险。 

目前，解决这些问题最有效的办法就是开发一种微型制氢反应系统，为燃料电池提供氢燃料。目前研究的比较多的是通过低碳醇(如甲醇或乙醇)重整反应而产生氢气，重整反应主要有三种方式，分别是水蒸气重整，部分氧化重整和自动热重整。同时利用微通道技术制备的紧凑式现场制氢燃料处理系统，以其紧凑、高效和低成本的特点，在瞬时将液体碳氢化合物燃料转化为氢能源中有着广阔的应用前景。微通道重整制氢系统则可以在不明显增加体积和重量的情况下，实现与燃料电池的一体化设计，这样，燃料电池就可以利用现有燃料系统制氢，实现氢气的连续便利供应，为燃料电池的推广打下了重要基础。 

虽然甲醇水蒸气重整制氢微反应器具有诸多优点，但它扔属于起步阶 段，各项技术还不太成熟，在目前所研制的甲醇水蒸气重整制氢微反应器中，甲醇转化率较低，氢气产量不高，流体分布不均匀，反应过程中具有冷点效应等问题依然阻碍着甲醇水蒸气重整制氢微反应器的进步和发展。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种甲醇水蒸气重整制氢反应装置。 

本发明的具体技术方案如下： 

一种甲醇水蒸气重整制氢反应装置，包括一反应器本体，该反应器本体内设有一反应腔，且该反应器本体上设有第一加热装置和第二加热装置，所述反应腔的横截面为圆形，并从左到右分为一蒸发部和一重整部，第一加热装置与蒸发部相连以为蒸发提供热能，第二加热装置与重整部相连以为重整反应提供热能； 

所述蒸发部的左端设有甲醇水溶液进料口，该蒸发部内从左到右依次设有一第一蒸发板、一第二蒸发板和一第三蒸发板，且相邻蒸发板之间通过环形垫圈相间隔，其中第一蒸发板上设有相互平行的条状通槽，第二蒸发板和第三蒸发板上均环形阵列分布有圆形通孔； 

所述重整部的右端设有氢气出料口，该重整部内从左到右依次设有至少二金属载体反应板，且相邻金属载体反应板之间通过内外半径差为0.5～1mm的环形垫圈相间隔。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述第一蒸发板的条状通槽的宽度一致，条状通槽间的间隔的宽度与条状通槽的宽度相等。 

进一步优选的，所述条状通槽的宽度为0.3～1mm。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述第二蒸发板上的圆形通孔的尺寸一致，所述第三蒸发板上的圆形通孔的尺寸一致，第二蒸发板的圆形通孔的直径大于第三蒸发板的圆形通孔的直径，且圆形通孔的直径为0.1～0.5mm。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述第二蒸发板上的圆形通孔的尺寸不一，所述第三蒸发板上的圆形通孔的尺寸不一，第二蒸发板的圆形通孔的最小直径大于等于第三蒸发板的圆形通孔的最大直径，且圆形通孔的直径为0.1～0.5mm。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述金属载体反应板的孔隙率为60～90％，且各不相同。 

进一步优选的，所述金属载体反应板为铜纤维烧结板、泡沫铜板或泡沫镍板。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述环状垫圈的内外半径差为0.5～1mm。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述蒸发部与重整部的内径一致。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述反应器本体上还分别设有用于监控蒸发部温度的第一热电偶和用于监控重整部温度的第二热电偶。 

本发明的有益效果是： 

1、本发明的反应装置的反应器本体的反应腔的横截面为圆形，使得其中流体的整体流动方向为直线，大大减小反应压降； 

2、本发明的反应装置的蒸发部内从左到右依次设有一第一蒸发板、一第二蒸发板和一第三蒸发板，且三个蒸发板之间通过环形垫圈相间隔，其中第一蒸发板上设有相互平行的条状通槽，可以起到增加蒸发的作用，第二蒸发板和第三蒸发板上均环形阵列分布有圆形通孔，可使重整腔入口处流体和温 度分布更加均匀；