[發明專利]一種利用汽車尾氣余熱進行自熱重整制氫的制氫反應器

有效

• 申請號: 201310712428.4
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103693618A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 潘敏強;李磊;彭海峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38;F01N5/02;F02M25/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅偉富

1.一種利用汽車尾氣余熱進行自熱重整制氫的制氫反應器，其特征在于，包括依次連接的尾氣進口管、汽化單元、反應單元、換熱單元以及尾氣出口管，其中：

所述換熱單元包括外筒、內筒以及封堵在外筒和內筒兩端的上端板和下端板，所述內筒和外筒之間的封閉空間構成尾氣流動通道，所述內筒內設有由多根導流管連接而成的重整氣流動通道，所述內筒與導流管之間的封閉空間構成液態碳氫化合物燃料流動通道；

所述汽化單元包括外筒以及封堵在外筒兩端的上端板和下端板，所述外筒內設有液態碳氫化合物燃料輸送管以及由多根導流管連接而成的碳氫化合物燃料流動通道，所述外筒與導流管之間的封閉空間構成尾氣流動通道；

所述反應單元包括外筒、內筒以及封堵在外筒和內筒兩端的上端板和下端板，所述內筒的內部空間為反應腔，所述內筒與外筒之間的封閉空間內設有液態碳氫化合物燃料輸送管，所述外筒與內筒之間的封閉空間構成尾氣流動通道；所述反應腔的頂部設有氣態碳氫化合物燃料進口，下部設有催化劑塊，底部設有重整氣出口，側壁上設有氧氣進口；

所述尾氣進口管依次與汽化單元的尾氣流動通道、反應單元的尾氣流動通道、換熱單元的尾氣流動通道以及尾氣出口管連通；所述換熱單元的液態碳氫化合物燃料流動通道依次與反應單元的液態碳氫化合物燃料輸送管、汽化單元的液態碳氫化合物燃料輸送管、汽化單元的碳氫化合物燃料流動通道、反應單元的反應腔以及換熱單元的重整氣流動通道連通。

2.根據權利要求1所述的利用汽車尾氣余熱進行自熱重整制氫的制氫反應器，其特征在于，所述換熱單元中，所述重整氣流動通道由多組從內筒的中心向外布置的豎向導流管構成，其中，位于中心的一組包括一根導流管，其余各組包括多根沿圓周方向均勻排列的導流管；所述多組導流管之間沿上、下方向首尾依次連通構成重整氣流動通道。

3.根據權利要求2所述的利用汽車尾氣余熱進行自熱重整制氫的制氫反應器，其特征在于，所述導流管分為五組，從中心向外分別為第一組～第五組；所述上端板上設有兩個同心設置且互不連通的圓環形凹槽，每個圓環形凹槽的開口處設有圓環形封板；所述下端板的中心設有一個圓形凹槽，該圓形凹槽的開口處設有圓形封板，中心外設有兩個同心設置且互不連通的圓環形凹槽，每個圓環形凹槽的開口處設有圓環形封板；所述第一組導流管的下端通過下端板上的圓形凹槽與第二組導流管的下端連通，所述第二組導流管的上端通過上端板內側的圓環形凹槽與第三組導流管的上端連通，所述第三組導流管的下端通過下端板內側的圓環形凹槽與第四組導流管的下端連通，第四組導流管的上端通過上端板外側的圓環形凹槽與第五組導流管的上端連通，第五組導流管的下端與下端板外側的環形凹槽連通，下端板外側的環形凹槽與重整氣出口連通。

4.根據權利要求1所述的利用汽車尾氣余熱進行自熱重整制氫的制氫反應器，其特征在于，所述汽化單元中，所述碳氫化合物燃料流動通道由多組從外筒的中心向外布置的豎向導流管構成，其中，位于中心的一組包括一根導流管，其余各組包括多根沿圓周方向均勻排列的多根導流管；所述多組導流管之間沿上、下方向首尾依次連通構成碳氫化合物燃料流動通道。

5.根據權利要求4所述的利用汽車尾氣余熱進行自熱重整制氫的制氫反應器，其特征在于，所述導流管分為五組，從中心向外分別為第一組～第五組；所述上端板的中心設有一個圓形凹槽，該圓環形凹槽的開口處設有圓形封板，中心外設有兩個同心設置且互不連通的圓環形凹槽，每個圓環形凹槽的開口處設有圓環形封板；所述下端板上設有兩個同心設置且互不連通的圓環形凹槽，每個圓環形凹槽的開口處設有圓環形封板；所述液態碳氫化合物燃料輸送管的上端口通過上端板外側的圓環形凹槽與第五組導流管的上端連通，所述第五組導流管的下端通過下端板外側的圓環形凹槽與第四組導流管的下端連通，第四組導流管的上端通過上端板內側的圓環形凹槽與第三組導流管的上端連通，第三組導流管的下端通過下端板內側的圓環形凹槽與第二組導流管的下端連通，第二組導流管的上端通過上端板的圓形凹槽與第一組導流管的上端連通。

6.根據權利要求1所述的利用汽車尾氣余熱進行自熱重整制氫的制氫反應器，其特征在于，所述反應單元中，所述氣態碳氫化合物燃料進口設置于上端板上，該氣態碳氫化合物燃料進口具有開口朝下的錐形部分；所述重整氣出口設置于下端板上，該重整氣出口具有開口朝上的錐形部分。