[发明专利]一种微通道反应板

说明书

本发明提供一种微通道反应板，包括板体，所述板体的前端设置有流体入口，后端设置有流体出口；所述流体入口与所述流体出口之间设置有主体流道区；所述流体入口的两侧分别设置有与其连通的分型流道，所述分型流道与前自由扩散腔室连通，所述前自由扩散腔室与所述主体流道区连通；所述前自由扩散腔室由前至后其流道尺寸逐渐增大；所述流体出口的两侧和前侧分别设置有出口流道，所述出口流道与后自由扩散腔室连通，所述后自由扩散腔室与所述主体流道区连通；所述后自由扩散腔室由前至后其流道尺寸逐渐减小。本发明兼顾分型流道及A型流道的结构特点，可使流体充分的流动和扩散，使流体的流速分布更加均匀，进而提高了流体的化学反应效率。

技术领域

本发明涉及反应板技术领域，具体而言是一种微通道反应板。

背景技术

随着社会经济的发展，环境问题日益突出，传统能源的替代问题亟待解决。氢能作为热门的新型能源，具有燃烧热值高、资源丰富、可持续发展等特点，被视为二十一世纪最具发展潜力的清洁能源，在工业生产、动力发电等领域有着广泛应用前景。

现有的制氢方式种类繁多，新型能源制氢成为当今研究的重点。甲醇重整制氢是将甲醇水蒸气处于200℃～300℃的温度，在催化剂的作用下生成氢气和其它气体产物。甲醇重整制氢有众多优点，原料低廉，制氢效率高，且过程控制简单。甲醇重整制氢微通道反应器是甲醇重整制氢的发生场所，具有体积小、易于装配、叠加便利等特点。甲醇通过微通道反应器能够实现氢气的及时供给，做到氢气的随用随制，更适用于移动式现场制氢场景。

甲醇重整制氢微通道反应器以板式微通道反应器为主。板式微通道反应器主要有上盖板、下盖板、蒸发板、反应板、石墨垫片、各种加热装置及传感装置组成，构成微通道反应器的差异点主要在于反应板的不同。反应板上存在反应流道，由于流道分布方式不同的，对甲醇重整反应传热传质及流体分布也会不同，氢气选择性及制氢性能有着较大的差异。因此，开发优良的反应板对于制氢性能十分重要。

现有的反应板的反应流道主要有平行流道、蛇形流道、微凸台阵列流道、Z型流道、A型流道及分型流道。平行流道加工简单，同时具有较低的压降，但由于流场内流体分布均匀性较差，流速分布不均匀，导致甲醇转化率较低。蛇形流道有着较长的流动路径及较高的甲醇转化率，但由于分布排列较为紧凑，存在较高的压降以及较大的浓度梯度。微凸台阵列流道有着较低的压降、较高的比表面积，甲醇转化效率高，但内部结构较为复杂，加工成本较高。Z型流道是较为传统的流道，有着较为广泛的应用，但流体分布均匀性以及甲醇转化率等关键性问题上仍有优化空间。A型流道即是在Z型流道的基础上改进而来，与Z型流道相比，A型流道有着更为良好的传热传质性能，流量分配更加均匀，压降更低，同时有着较高的甲醇转化率，但Z型流道与A型流道的尺寸以及比表面积有限，制氢量较低，不能满足用氢设备的功率需求，仍有较大的优化空间。分型流道将流体逐层分级，增大了比表面积，有着良好的流体流动均匀性及传热传质特性，但复杂的结构增加了制造成本，对反应板的空间利用率较低，使得微反应器的体积增大，仍有优化空间。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种微通道反应板。本发明主要结合分型流道及A型流道的结构特点，对传统流道进行优化与改进，从而可使流体充分的流动和扩散，使流体的流速分布更加均匀，进而提高了流体的化学反应效率。

本发明采用的技术手段如下：

一种微通道反应板，包括板体，所述板体的前端设置有流体入口，后端设置有流体出口；所述流体入口与所述流体出口之间设置有主体流道区，所述主体流道区内设置有多条主体流道；

所述流体入口的两侧分别设置有与其连通的分型流道，所述分型流道的出口与前自由扩散腔室的前端入口连通，所述前自由扩散腔室的后端出口正对所述主体流道区的前端，并与其连通；所述前自由扩散腔室由前至后其流道尺寸逐渐增大，将所述分型流道流入的流体进行扩散；