[发明专利]一种自供热的甲醇重整制氢反应器

说明书

本发明公开了一种自供热的甲醇重整制氢反应器，旨在提供一种整合预热、重整反应、催化燃烧于一体，具有集成度高、功能性强，能量利用率高的自供热的甲醇重整制氢反应器，其技术方案要点是包括反应器本体，所述反应器本体由上而下设置有预热腔以及反应腔，所述预热腔设置有排气口，所述反应腔设置有燃料进口；所述预热腔设置有第一蜂窝状载体，所述反应腔设置有第二蜂窝状载体，所述第二蜂窝状载体穿设有导料管以及若干个重整管，所述导料管与若干个重整管底端连通设置，若干个所述重整管上端穿过第一蜂窝状载体延伸至反应器本体外侧，所述第一蜂窝状载体具有换热腔，并且所述换热腔连通重整原料进口以及导料管；本发明适用制氢装置技术领域。

技术领域

本发明涉及制氢装置技术领域，更确切地说涉及一种自供热的甲醇重整制氢反应器。

背景技术

随着全球能源需求的日益增长，对化石燃料的依赖以及由此带来的环境、气候问题也日益严重。开发更清洁、高效的新能源技术是解决环境污染、保障能源供给的有效方法。燃料电池是一种将氢气和氧气通过化学反应直接将化学能转换为电能的装置，其过程不涉及燃烧，不受卡若循环限制，能量转化效率高，产物为电、热和水，无污染，被认为是21世纪最具发展潜力的新能源技术之一。其中，质子交换膜燃料电池因具有功率密度高、操作温度低等优点，已率先应用在移动电源、固定式备用发电和汽车动力电源等领域。

然而，质子膜电池的规模化应用，必须有来源广泛、可靠、脸颊的氢源。而现阶段，与氢能利用配套的基础设施建设尚未成熟，加氢站的建设周期长，投资大；由于氢气密度低、易泄露的特点，它的储存和运输也是商业化的一个难题。因此，在现阶段发展分散式的制氢技术，为燃料电池提供灵活可靠的氢源，非常具有研究意义和应用价值。

以烃类、醇类为原料的化学制氢方式，兼具了原料易得，产氢率高和技术成熟等优点，成为分散式制氢技术的最佳旋转。其中，甲醇常温下是液体，便于储存和运输；我国是甲醇生产大国，产能约为8000万吨每年，占世界产能的百分之六十以上；同时，甲醇重整制氢的反应器温度相对较低，氢气转化率高，设备简单，这些优势使得甲醇重整制氢技术非常适合与燃料电池技术进行匹配，构建一体式的甲醇重整燃料电池发电系统。甲醇重整制氢反应器是该领域的研究热点之一，常用的结构形式包括管式、板式、微通道等。管式反应器加工较为方便，但往往存在受热不均的现象，尤其是容易出现“热点”，造成管内的催化剂烧结失效。微通道反应器具有较大的表面积，但加工较为复杂，成本较高，不利于规模放大。此外，有些甲醇重整制氢反应器依靠外部电源架热，虽然在结构设计上更加简化，但在制氢经济性和使用便捷性方面大打折扣。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，提供一种整合预热、重整反应于一体，具有集成度高、功能性强，能量利用率高的自供热的甲醇重整制氢反应器。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

一种自供热的甲醇重整制氢反应器，包括反应器本体，所述反应器本体由上而下设置有预热腔以及反应腔，所述预热腔设置有排气口，所述反应腔设置有燃料进口；

所述预热腔设置有第一蜂窝状载体，所述反应腔设置有第二蜂窝状载体，所述第二蜂窝状载体穿设有导料管以及若干个重整管，所述导料管与若干个重整管底端连通设置，若干个所述重整管上端穿过第一蜂窝状载体延伸至反应器本体外侧，所述第一蜂窝状载体具有换热腔，并且所述换热腔连通重整原料进口以及导料管。

采用以上结构后，本发明的一种自供热的甲醇重整制氢反应器，与现有技术相比，具有以下优点：整合预热、重整反应、催化燃烧反应于一体的甲醇重整制氢反应器，具有集成度高、功能性强的特点；重整原料进口进入的原料由高温烟气和高温重整合成气共同作为热源，具有预热效果好，能量利用率高的特点；重整管穿插在第二蜂窝状载体上，使得重整温度更均匀，甲醇转化率更高。