[发明专利]催化剂容纳反应器系统以及相关方法

权利要求书

1.一种管状催化剂容纳反应器系统，包括：

壳体；

所述壳体内的汽化器单元，其包括螺旋缠绕管状组件，用于接收液体化学反应物流并使其至少部分汽化；

所述壳体内的重整器单元，用于从所述汽化器单元接收汽化化学反应物流，所述重整器单元包括与所述汽化器单元的所述螺旋缠绕管状组件相连接并同轴定位的螺旋缠绕管状组件，所述重整器单元的螺旋缠绕管状组件包含催化剂，用于从所述汽化化学反应物流催化形成气体产物流；以及

燃烧器单元，用于加热所述汽化器单元以及所述重整器单元，所述燃烧器单元接收燃料流以及空气流，以及，通常在所述汽化器单元的螺旋缠绕管状组件以及所述重整器单元的螺旋缠绕管状组件内产生火焰。

2.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述重整器单元的螺旋缠绕管状组件布置在所述汽化器单元的螺旋缠绕管状组件的周围。

3.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述重整器单元包括填充床催化反应器。

4.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述燃烧器单元包括燃料喷嘴组件以及空气进气歧管，所述空气进气歧管包括大致圆柱形环，该大致圆柱形环布置为，使得进入所述燃烧器单元的空气流围裹住来自所述燃料喷嘴组件的燃料，以及，其中，所述空气进气歧管设置为使气流成漩涡以增强空气和燃料的混合。

5.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述汽化器单元的螺旋缠绕管状组件包括内螺旋部以及外螺旋部，所述螺旋部结合并同轴对齐。

6.根据权利要求5所述的反应器系统，其中，所述反应器系统取向为，在进入所述重整器单元之前，所述化学反应物流大致在向下方向通过所述汽化器单元的内螺旋部，以及，之后大致在向上方向通过所述汽化器单元的外螺旋部。

7.根据权利要求1所述的反应器系统，进一步包括电加热单元，用于当所述反应器系统在待机状态时维持所述重整器单元处在给定温度。

8.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述化学反应物流包括水与醇或者烃基燃料的混合物，以及，其中，所述化学反应物流经过催化重整以产生含有氢的气流。

9.根据权利要求8所述的反应器系统，其中，所述气流包含以摩尔计至少30％的氢。

10.根据权利要求8所述的反应器系统，其中，所述气流包含以摩尔计至少50％的氢。

11.根据权利要求8所述的反应器系统，进一步包括净化器组件，用于使所述含有氢气的气流分离成为第一富含氢气流以及第二废气流，该第二废气流包含的残余氢气混合有二氧化碳、一氧化碳、以及水。

12.根据权利要求11所述的反应器系统，其中，所述第一富含氢气流以摩尔计至少有99％的氢。

13.根据权利要求11所述的反应器系统，其中，所述第一富含氢气流以摩尔计至少有99.999％的氢。

14.根据权利要求11所述的反应器系统，进一步包括放气组件，用于引导所述第二废气流至所述燃烧器单元用作所述燃料流，其中，所述放气组件包括固定长度的管道，该管道的尺寸设定为产生预定范围流量的燃料供给所述燃烧器，同时维持所述系统的所述背压处在预定范围内。

15.根据权利要求1所述的反应器系统，进一步包括排气组件，其包括喷射器用于抽吸废气排到所述壳体之外，从而通过空气进气口将空气流从所述壳体之外吸入所述燃烧器单元。

16.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述化学反应物流包含燃料，以及，其中，所述反应器系统进一步包括燃料输送组件，该燃料输送组件包括用于向所述汽化器单元输送所述燃料的流量计量燃料泵。

17.根据权利要求1所述的反应器系统，其中，所述气体产物流包含氢，以及，其中，所述反应器系统进一步包括氢调节单元，该氢调节单元用于将所述气体产物流冷却到至少预定温度，以及抑制所述气体产物流的回流。