一种模块化甲醇重整制氢器的制作方法

本发明属甲醇重整反应器，特别是涉及一种模块化甲醇重整制氢器。

背景技术：

1、甲醇重整器是一种用于化学工程，特别是燃料电池技术领域的装置，它可以通过甲醇和水（蒸汽）混合物的反应为氢燃料电池生产氢气。其中，甲醇通过压力、热量以及催化剂的共同作用转化为氢气和二氧化碳，之后可通过变压吸附（psa）或分离膜等方法提取出高纯度氢气。

2、通常来说为了提高换热效率，会将烟气供热管与甲醇重整反应管在甲醇重整器内交错布置，但由于烟气在流动方向上，整体温度在逐渐降低，除了反应管长方向上的温度差，同一截面上各个反应管间受到重力及温度变化的影响导致必然存在一定的温差，此部分的温差会导致各个反应管的甲醇转化率和产氢量都会出现差异，严重时会导致重整器应温差过大，使整套系统的控制策略失效，整体转化率快速降低产氢量减少。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种模块化甲醇重整制氢器，控制甲醇重整器中各重整反应管间的温度，使高效反应管内催化剂发挥更大作用，低效反应管内甲醇转化率也能保持很高水平。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种模块化甲醇重整制氢器，包括内部设有若干重整反应管的重整反应器，位于所述重整反应管管内的重整反应流道为管侧，位于管外的主供热流道为壳侧，所述重整反应器的壳侧前端与氧化反应器相通，所述氧化反应器的前端设有进风进液混合端罩，所述进风进液混合端罩设有氧化侧甲醇水入口及空气入口，每根所述重整反应管分别与一个甲醇水蒸发器相连，所述重整反应器包括若干重整反应组及对应数量的蒸发组，其中，每个所述重整反应组包括若干根流道内基础温度相近的重整反应流道，所述重整反应组与蒸发组一一对应，与所述重整反应组对应的所述蒸发组包括用于将甲醇水汽化后输入所述重整反应流道的若干甲醇水蒸发器，所述甲醇水蒸发器通过均流环与重整侧甲醇水入口相连，所述均流环内同心设有若干分环，所述分环内流道作为稳压腔体，每条所述稳压腔体分别与一根入口管及若干与甲醇水蒸发器分别相连的出口管相连，入口管与设有进液系统的重整侧甲醇水入口相连，所述入口管的横截面积大于各出口管的总横截面积。

3、优选地，所述氧化侧甲醇水入口设有甲醇雾化喷嘴。

4、优选地，每个所述甲醇水蒸发器包括一根汽化腔体流道及紧贴所述汽化腔体流道设置的辅供热流道，所述汽化腔体流道及对应的辅供热流道分为若干蒸发组，所述重整反应组与蒸发组一一对应，每根所述辅供热流道的前端分别与一根主供热流道的尾端联通，每根所述汽化腔体流道的尾端分别与一根重整反应管的前端联通，各蒸发组的汽化腔体流道分别通过均流环与重整侧甲醇水入口相连。

5、优选地，所述氧化反应器的截面为蜂窝状，所述氧化反应器内涂覆有氧化催化剂，所述氧化反应器的前段为铁铬铝材质的电加热装置。

6、优选地，所述重整反应管内设有分段式微通道载体，所述分段式微通道载体内涂覆有甲醇重整制氢催化剂。

7、优选地，所述管侧的末端与内部设有压力调节装置的出口汇流模块相连。

8、优选地，所述壳侧在流动方向上设有均流板及大小交替布置的折流板，平均基础温度高的重整反应组内设置的均流板及折流板的数量比平均基础温度低的重整反应组内的数量多。

9、优选地，所述甲醇水蒸发器圆周均布于所述重整反应器外表面。

10、有益效果

11、本发明具有以下有益效果：通过对每根重整反应管均设置一根汽化腔体流道，并将重整反应流道与汽化腔体流道分组，对平均基础温度更高的重整反应组通过均流环输入更多的甲醇水，以对各汽化腔体流道的流量进行控制解决重整器重整侧各反应管进液不均匀的问题，有效提高各重整反应组的效率的基础上，进一步提高系统整体热效率；将甲醇蒸发器制作为套在甲醇反应器外的环形模块，有效缩小蒸发器模块过大的问题，并缩小整体甲醇重整系统的体积；通过将烟气侧出口与所述甲醇蒸发器相连作为甲醇水汽化的供热源，通过再换热降温，解决烟气侧出口温度过高问题，提高系统热效率。

12、本发明通过对反应管的进液采取分组管理，调整各管间的进液量差，使高效反应管进液多，低效反应管相对进液少，以控制反应程度的形式减少各反应管间的温差。模块化设计，体积紧凑，便于拆装，维护方便，启动时间短能耗低，且可实现高低功率自由切换，具有极高的实用价值。

技术特征：

1.一种模块化甲醇重整制氢器，包括内部设有若干重整反应管的重整反应器，位于所述重整反应管管内的重整反应流道为管侧，位于管外的主供热流道为壳侧，其特征在于，所述重整反应器的壳侧前端与氧化反应器相通，所述氧化反应器的前端设有进风进液混合端罩，所述进风进液混合端罩设有氧化侧甲醇水入口及空气入口，

2.根据权利要求1所述的一种模块化甲醇重整制氢器，其特征在于，所述氧化侧甲醇水入口设有甲醇雾化喷嘴。

3.根据权利要求1所述的一种模块化甲醇重整制氢器，其特征在于，每个所述甲醇水蒸发器包括一根汽化腔体流道及紧贴所述汽化腔体流道设置的辅供热流道，所述汽化腔体流道及对应的辅供热流道分为若干蒸发组，所述重整反应组与蒸发组一一对应，每根所述辅供热流道的前端分别与一根主供热流道的尾端联通，每根所述汽化腔体流道的尾端分别与一根重整反应管的前端联通，各蒸发组的汽化腔体流道分别通过均流环与重整侧甲醇水入口相连。

4.根据权利要求1所述的一种模块化甲醇重整制氢器，其特征在于，所述氧化反应器的截面为蜂窝状，所述氧化反应器内涂覆有氧化催化剂，所述氧化反应器的前段为铁铬铝材质的电加热装置。

5.根据权利要求1所述的一种模块化甲醇重整制氢器，其特征在于，所述重整反应管内设有分段式微通道载体，所述分段式微通道载体内涂覆有甲醇重整制氢催化剂。

6.根据权利要求1所述的一种模块化甲醇重整制氢器，其特征在于，所述管侧的末端与内部设有压力调节装置的出口汇流模块相连。

7.根据权利要求1所述的一种模块化甲醇重整制氢器，其特征在于，所述壳侧在流动方向上设有均流板及大小交替布置的折流板，平均基础温度高的重整反应组内设置的均流板及折流板的数量比平均基础温度低的重整反应组内的数量多。

8.根据权利要求1所述的一种模块化甲醇重整制氢器，其特征在于，所述甲醇水蒸发器圆周均布于所述重整反应器外表面。

技术总结本发明涉及一种模块化甲醇重整制氢器，包括内部设有若干重整反应管的重整反应器、重整反应管外的主供热流道、氧化反应器相通、进风进液混合端、甲醇水蒸发器相连、汽化腔体流道及紧贴所述汽化腔体流道设置的辅供热流道。所述重整反应流道及对应的主供热流道根据管内基础温度被分为若干重整反应组，所述汽化腔体流道及对应的辅供热流道被分为若干蒸发组，所述重整反应组与蒸发组一一对应。本发明通过对每根重整反应管设置一根汽化腔体流道，将重整反应流道与汽化腔体流道分组，通过均流环对平均基础温度更高的重整反应组输入更多的甲醇水，对各汽化腔体流道的流量进行分组控制解决重整器重整侧各反应管进液不均匀的问题，有效提高系统整体热效率。技术研发人员：仝赵杰,张洪图,史笑,沈建跃受保护的技术使用者：苏州氢洁电源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29