[发明专利]一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器

说明书

一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，包括反应容器，反应容器中设有两块密封的竖向隔板，两块竖向隔板将反应容器分割为左隔室、反应腔和右隔室；反应腔中设有将反应腔分割为N个子空间的若干个横向隔板，每个子空间内分别设有制氢重整反应通道，每个子空间上设有进气口和出气口；第一子空间的进气口位于右隔室侧，右隔室内设有用于甲醇水气化的盘管，盘管的出口端与第一子空间的进气口相连通，盘管的进口端与进料管相连通，右隔室设有对盘管加热的加热器；左隔室和右隔室内分别设有若干个用于加热气体的再热器，再热器设有进气口和出气口，第N个子空间的出气口与出料管相连通。本发明既能高效地满足了甲醇水汽化的加热要求，又能减低能耗。

技术领域

本发明涉及制氢技术领域，具体涉及一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器。

背景技术

随着氢燃料电池应用场景的日趋丰富，制氢机小型化技术也在飞速发展，甲醇水制氢机有着反应温度较低，原料常温为液体等优势广受青睐。目前常见的技术为甲醇水蒸汽重整制氢和甲醇水部分氧化制氢。由于部分氧化催化剂不稳定，未有大规模应用，工业上常规的是甲醇水蒸汽重整制氢。微通道反应器具有体积小，传热效率高、效应时间短、温度分布均匀等特点，显示出广阔的应用前景。

微通道反应器制氢过程如下：甲醇水经过预热、气化后进入反应器内，在催化剂作用下发生甲醇的裂解反应和CO的变换反应，出口气为约75％的氢气和约25％的二氧化碳及少量杂质的混合气，该混合气经过变压吸附提纯净化，可以获得不同纯度的氢气。甲醇水制氢技术的原料易得且储运方便，受地域条件限制较小，适于中、小制氢用户进行使用，因此利用甲醇水进行转换制氢的成本较低廉，工艺流程较短，是目前广为采用的制氢技术之一。

现有技术中存在很多用于甲醇水制氢的微反应器，微反应器作为甲醇水制氢设备已获得本领域相当多的技术人员研究和开发，但目前仍存在一些没被解决技术的问题，例如燃烧反应过程控制较为困难、容易出现过热点、易烧坏反应器、热稳定性低等问题。还有传统甲醇水重整制氢反应大都采用将甲醇水汽化过程和重整反应过程放在同一容器中进行，一方面不便对反应过程进行分段控制，另外汽化过程和重整反应过程需要的热量不同，既容易造成热量浪费，又会出现不能满足反应过程所需热量的情况，而影响制氢质量和能效。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，具有热稳定性高、高通量、反应易于控制等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高通量甲醇水重整制氢微通道反应器，包括反应容器，反应容器中设有两块密封的竖向隔板，两块竖向隔板将反应容器分割为左隔室、反应腔和右隔室；反应腔中设有将反应腔分割为N个子空间的若干个横向隔板，每个子空间内分别设有制氢重整反应通道，每个子空间上在两块竖向隔板上分别设有进气口和出气口，且第M子空间的出气口与第M+1子空间的进气口位于同一侧，M小于N；第一子空间的进气口位于右隔室侧，右隔室内设有用于甲醇水气化的盘管，盘管的出口端与第一子空间的进气口相连通，盘管的进口端与进料管相连通，右隔室设有对盘管加热的加热器；左隔室和右隔室内分别设有若干个用于加热气体的再热器，再热器设有进气口和出气口，第M子空间的出气口与再热器的进气口相连通，第M+1子空间的进气口与再热器的出气口相连通，第N个子空间的出气口与出料管相连通；重整反应通道包括若干个不锈钢基板，若干个基板固定在子空间对向的两侧壁之间，且相邻基板间留有间隙通道，基板表面涂覆有一层重整反应的贵金属催化剂涂层。