[发明专利]一种反应器及其制造方法

说明书

本申请公开了一种反应器及其制造方法，该制造方法包括：制备至少一个流路管，该流路管的至少一部分为非直线延伸的；将传热介质材料填充于所述流路管外部的空间，以制得反应器。本申请的技术方案突破了传统制造方法的局限。根据本申请的技术方案，能够制得在传热介质材料内部嵌入有非直线延伸的流路管的反应器，突破了传统制造方法只能形成平直流路的限制。

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及反应器及其制造方法。

背景技术

在化工领域，为了通过管理热能的传递过程而实现预期温度分布场的反应器具有广泛的应用。因此，反应器的设计、生产和制造对于实现装置或系统的整体功能非常重要。

例如，随着环境保护要求的趋严，作为洁净能源的氢能的重要性也被提升到重要的地位。例如，对于新能源车辆领域来说，除了采用传统的锂离子电池作为电源之外，越来越需要进一步开发氢燃料电池作为电源。

在氢燃料电池中，可以将氢气中存储的化学能和氧化剂(一般为氧气)中存储的化学能通过电极反应直接高效地转化为电能而不产生任何环境污染物。而且，氢燃料电池在各种工业领域中都有着广泛的应用前景。因此，作为基础燃料的氢气的制备成为需要解决的首要问题。在20世纪80年代，业内已经出现了甲醇水蒸气重整制氢工艺(SteamReforming of Methanol，SMR)，其中，以甲醇和脱盐水为原料，在200至300℃的温度范围下，经由催化剂催化转化为主要含氢和二氧化碳的转化气，其总反应如下：

CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂ ΔH＝50.7kJ/mol

该反应为吸热反应，故必须提供热源以满足反应所需的热量。同时，在甲醇重整过程中也会发生其它副反应，如下所示：

CH₃OH＝CO+2H₂

CO+H₂O＝CO₂+H₂

2CH₃OH＝CH₃OCH₃+H₂O

CO+3H₂＝CH₄+H₂O

因此，甲醇重整得到的产品气除了约70％的H₂以外，还会含有约20％的CO₂、1.0％左右的CO、水蒸气以及微量的没有完全转化的CH₃OH等杂质。其中CO会导致燃料电池的催化剂中毒失活，因此必须要严格控制CO的含量。

而为了达到这一目的，重整制氢反应器在设计和制造时就需要着重考虑不同的催化反应区域温度分布均匀度的问题，以避免由于出现过热区域而使CO含量升高。这是重整制氢反应器需要遵循的重要原则。

CN102020245A公开了一种重整制氢反应器的制造方法：即在单一传热介质(通常为金属材料，如铝、铜或合金材料)的立体毛坯件上钻孔，从而在立体毛坯件内形成多个孔道，然后再将部分孔道封闭，从而形成预先设计的流路。这一制造方法的优点在于使用导热系数较高的传热介质优化了甲醇重整过程中的热量传递。然而，这种制造方法的缺陷在于利用钻孔方法所形成的孔道只能是平直延伸的，相邻的孔道只能是平行延伸的，因而囿于结构上的限制，无法设计和制造能够进一步提升温度均匀程度的更优化的非平直流路的重整制氢反应器。

由此可知，对于传统的反应器存在只能或大部分程度上采用平直延伸流路的限制，这成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种反应器及其制造方法，以突破传统反应器只能或绝大部分采用平直延伸流路的限制。