[发明专利]一种微型化的甲醇自热重整制氢集成装置和制氢方法

权利要求书

1.一种微型化的甲醇自热重整制氢集成装置，包括一个甲醇自热重整反应器(Rr)、一个燃烧反应器(Rc)和两个CO选择氧化反应器(Rp1和Rp2)，其特征在于：

(1)甲醇自热重整反应器(Rr)与一个实现重整气热交换的第五微通道换热器(Hr)集成的重整单元模块，该模块所含构件及其连接关系如下：

①甲醇自热重整反应器(Rr)内装填有整体结构的甲醇自热重整催化剂；

②第五微通道换热器(Hr)通过法兰(F1)连接在甲醇自热重整反应器(Rr)上；在第五微通道换热器(Hr)的一侧封板上设置有热流体入口(E1)，其与甲醇自热重整反应器(Rr)上的气体出口(E2)对接，在第五微通道换热器(Hr)的侧壁上设置有热流体出口(E10)，热流体出口(E10)经过三通(T3)一路转向换向阀(V1)与大气相通，三通(T3)的另一个出口由第一外管路(P1)与设置于第一CO选择氧化反应器(Rp1)前端的第三微通道换热器(H1)上的热流体入口(E9)相连接；

第五微通道换热器(Hr)的冷流体入口(E14)由第四外管路(P4)经三通(T4)分别与第一分支管路(P7)和第二分支管路(P8)连接；

③在第五微通道换热器(Hr)设置有冷流体通道出口(E3)，在出口(E3)套焊管式气体分布器(D1)，并置于甲醇自热重整反应器(Rr)入口区(R1)；在气体分布器(D1)的微孔与重整催化剂前端面之间设置有点火线圈，点火线圈接外电源；

(2)燃烧反应器(Rc)与一个实现燃烧热交换的第二微通道换热器(Hc)集成的燃烧单元模块，用于重整原料的汽化；该模块所含构件及其连接关系如下：

①燃烧反应器(Rc)，内装整体结构的燃烧催化剂；

②在燃烧反应器(Rc)入口区(R2)处设置一气体分布器(D2)，气体分布器(D2)外接一“T”型接口件(T1)，燃料由此构件汇合后进入气体分布器(D2)；

③燃烧反应器(Rc)通过法兰(F2)与第二微通道换热器(Hc)连接；第二微通道换热器(Hc)上设置有热流体入口(E4)，其与燃烧器出口(E5)对接，第二微通道换热器(Hc)的热流体出口放空，第二微通道换热器(Hc)的冷流体入口(E6)由第二外管路(P2)与第一微通道换热器(H3)的出口(E7)连接，第二微通道换热器(Hc)的冷流体出口(E8)由第三外管路(P3)经三通(T2)分成第三分支管路(P5)和第四分支管路(P6)分别连接至第三微通道换热器(H1)侧壁上的冷流体入口(E12)和第四微通道换热器(H2)侧壁上的冷流体入口(E18)；

(3)两个CO选择氧化反应器(Rp1和Rp2)与三个微通道换热器(H1、H2、H3)串联集成的选择氧化单元模块，该模块所含构件及其连接关系如下：

①两个CO选择氧化反应器(Rp1、Rp2)内部均装填整体结构的Rh基CO选择氧化催化剂；

②第三微通道换热器(H1)通过一个带有微孔分布器的法兰板(F3)与第一CO选择氧化反应器(Rp1)固接；第三微通道换热器(H1)的热流体入口(E9)由第一外管路(P1)与第五微通道换热器(Hr)的出口(E10)连接，在热流体入口(E9)的一侧设置有开孔(E21)，开孔(E21)与第一级CO选择氧化的空气管路(P10)连接；热流体出口(E11)与设置于带有微孔分布器的法兰板(F3)前端的空隙夹层相通，空隙夹层高度为3～5mm；冷流体入口(E12)由第三分支管路(P5)经三通(T2)与第二微通道换热器(Hc)冷流体出口(E8)连接；冷流体出口(E13)由第一分支管路(P7)经三通(T4)与第五微通道换热器(Hr)冷介质入口(E14)连接；

③第四微通道换热器(H2)一侧封板外边缘焊接在第一CO选择氧化反应器(Rp1)壳体底部，第一CO选择氧化反应器(Rp1)出口即是换热器的热流体入口(E15)，在热流体入口(E15)的一侧设置有开孔(E16)，开孔(E16)与第二级CO选择氧化的空气管路(P9)连接；换热器热流体出口(E17)侧封板周边与一个带有微孔分布器的法兰板(F4)焊接成一体，并使热流体出口(E17)与分布孔间留有3～5mm的空隙夹层；冷流体入口(E18)由第四分支管路(P6)经三通(T2)与第二微通道换热器(Hc)冷流体出口(E8)连接；冷流体出口(E19)由第二分支管路(P8)经三通(T4)与第五微通道换热器(Hr)冷流体入口(E14)连接；

④第一微通道换热器(H3)一侧封板外边缘焊接在第二CO选择氧化反应器(Rp2)壳体底部，反应器出口即是换热器的热流体入口(E20)，热流体出口(E23)经过一个开关阀(V2)与外界输氢管道相连；第一微通道换热器(H3)的冷流体入口(E22)作为重整混合原料的初始入口，重整空气与甲醇水溶液由此进入系统，冷流体出口(E7)由第二外管路(P2)与第二微通道换热器(Hc)冷流体入口(E6)连接。