[发明专利]集成型重整制氢装置中的热利用机构

说明书

本发明公开了一种集成型重整制氢装置中的热利用机构，包括：外壳，外壳内设置有外筒和内筒，内、外筒之间形成反应室，反应室由下往上依次分隔成重整反应区、水汽转移反应区、选择性甲烷化反应区；重整反应区位置处的内筒中设置有燃烧筒，燃烧筒的外壁与重整反应区位置处内筒的内壁之间形成热辐射通道，燃烧筒的下端口与热辐射通道连通，重整反应区与水汽转移反应区之间设置有蒸汽发生器，蒸汽发生器上方的外筒外设置有三级换热器，蒸汽发生器上方的内筒内设置有二级换热器，二级换热器的输出端与三级换热器的输入端相连通，三级换热器的输出端与蒸汽发生器的输入端相连通。本发明的优点是：充分利用重整反应过程中的热量，又不会增大设备体积。

技术领域

本发明涉及重整制氢设备技术领域。

背景技术

环境污染与非可再生的化石燃料的不断消耗，是全球关注的焦点。发展清洁、高效、可持续的新能源已成为大家的共识。氢能，因其具有燃烧热值高、燃烧产物水不会对环境造成污染等优点，已经成为被市场认可的清洁能源。

由于天然气资源探明储量的不断增加、以及天然气制氢的技术优势，天然气制氢已经成为当今较为主要制氢方法之一。天然气重整制氢工艺主要包括以下步骤：一、蒸汽重整反应：该反应中，原料甲烷与水蒸气在蒸汽重整反应催化剂的条件下反应制得一次重整气，一次重整气中主要包含氢气和一氧化碳，该步骤中需要吸收大量的热量，温度通常需要维持在800℃～1000℃。二、水汽转移催化反应：该反应中，一次重整气中的一氧化碳与水在水汽转移催化剂的条件下反应，从而去除一次重整气中的一氧化碳制得二次重整气。该反应需要将温度控制在300℃～350℃。三、选择性甲烷化反应：该反应中，在选择性甲烷化反应催化剂的条件下，二次重整气中的一氧化碳进一步反应去除，从而制得纯化的氢气。

目前的重整制氢设备都是比较庞大。为了将氢能源进一步推广，我公司研发了集成型重整制氢装置，该集成型重整制氢装置的体积大大减小，极其适合在安装空间有限的场景下使用，尤其适合家用。进一步地，为了配合该集成型重整制氢装置，我公司研发了该集成型重整制氢装置中的热利用机构。

发明内容

本发明的目的是：提供一种集成型重整制氢装置中的热利用机构，其能充分利用重整制氢过程中的热量，并且不会增大重整制氢装置的体积。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：集成型重整制氢装置中的热利用机构，包括：封闭的外壳，外壳内设置有外筒，外筒内设置有内筒，内、外筒之间的夹层形成反应室，反应室顶部封闭，反应室由下往上依次分隔成放置重整反应催化剂的重整反应区、放置水汽转移反应催化剂的水汽转移反应区、放置选择性甲烷化反应催化剂的选择性甲烷化反应区；重整反应区位置处的内筒中设置有燃烧筒，燃烧筒的外壁与重整反应区位置处内筒的内壁之间形成热辐射通道，燃烧筒的下端口与热辐射通道连通，重整反应区与水汽转移反应区之间的反应室中设置有蒸汽发生器，蒸汽发生器上方的外筒外设置有三级换热器，蒸汽发生器上方的内筒内设置有二级换热器，二级换热器的输出端与三级换热器的输入端相连通，三级换热器的输出端与蒸汽发生器的输入端相连通。

进一步地，前述的集成型重整制氢装置中的热利用机构，其中，反应室的顶部设置有换热腔室，换热腔室的顶部设置有氢气排出管，换热腔室的底部与选择性甲烷化反应区的顶部连通，换热腔室中设置一级换热器，一级换热器的输出端与二级换热器的输入端相连通。

进一步地，前述的集成型重整制氢装置中的热利用机构，其中，所述的蒸汽发生器、三级换热器、二级换热器、一级换热器均为盘管式换热器。

进一步地，前述的集成型重整制氢装置中的热利用机构，其中，热辐射通道区域内筒的内壁和外壁上均间隔设置有若干热辐射导向槽，内筒的内壁和外壁上的每个热辐射导向槽均沿内筒的高度方向设置，内筒内壁或外壁上的每个热辐射导向槽均向着内筒的本体方向凹陷。