[發明專利]帶等孔徑孔隙率漸變催化劑載體的制氫微反應器

有效

• 申請號: 201710432328.4
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107244653B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 梅德慶;黃林新;馮艷冰;錢淼;易鄒東一;汪翼東
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

本發明公開了一種帶等孔徑孔隙率漸變催化劑載體的制氫微反應器。包括頂面設有進口管的上蓋板、底面設有出口管的下蓋板，以及密封在上、下蓋板之間自上而下依次有蒸發板、多塊上重整板和下重整板；在上、下重整板的反應腔中均安裝有矩形的反應載體板，其上表面為等孔徑孔隙率分段漸變的多孔化的微通道，微通道截面為梯形，底面和側面分布有直徑相同的微孔，沿氣流流動方向孔隙率逐漸變??；相鄰兩塊板間的安裝面上均安裝有柔性石墨墊。本發明能提高反應器的流動和傳熱特性，增大反應載體板的比表面積，改善催化劑附著，增強重整器的傳熱傳質效率；可減小重整制氫單元入口氣體的流量脈動，提高反應腔內流速分布均勻度，降低反應壓降，提高反應效率。

技術領域

本發明涉及一種醇類制氫微反應器，尤其是涉及一種帶等孔徑孔隙率漸變催化劑載體的制氫微反應器。

背景技術

當今世界，人類所處生活環境的變化越來越引起人們的關注。大量化石能源的燃燒帶來的污染問題使得人類的生活環境逐步惡化，與此同時，化石能源的逐漸枯竭，迫使人類不得不尋找一種高效、清潔的可再生資源。氫能作為一種理想的清潔可再生資源，被廣泛的應用于各種場合。在眾多制氫方法中，通過微反應器，利用醇類重整現場制氫，受到眾多研究者的廣泛關注。

中國發明專利（申請號 201210448874.4）公開了一種層疊式微凸臺陣列型重整制氫微反應器，可用于中、小流量的醇類重整制氫場合。但其反應載體板上分布的微凸臺結構，表面較為光滑，不利于催化劑附著，且比表面積較小。此外，其蒸發腔和重整腔的引流腔均為三角形結構，使得重整制氫單元入口氣體的流量脈動較大，不利于反應腔內流速分布均勻。

中國發明專利（申請號 201410821472.3）公開了一種反應載體表面多孔化的自熱型醇類制氫微反應器。其反應載體板上分布有均勻的微孔結構，具有較大的比表面積，但均勻分布的微孔結構使得反應器的流動和傳熱特性較差。此外，該發明的蒸發腔和重整腔的引流腔均為三角形結構，不利于反應腔內流速分布均勻。

雖然各國研究者對微反應器的研究已經取得不小的進展，但目前的微反應器在催化劑載體比表面積、反應器壓降、流動和傳熱特性等方面還有待提高，有必要設計一種具備流動和傳熱效率更高、比表面積更大、壓降更低等優勢的制氫微反應器。

發明內容

為了進一步提高反應器的流動和傳熱效率，提高催化劑載體比表面積，降低反應壓降，本發明的目的在于提供一種帶等孔徑孔隙率漸變催化劑載體的制氫微反應器，具備傳熱傳質效率更高、比表面積更大、壓降更低的優勢。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括頂面設有進口管的上蓋板、底面設有出口管的下蓋板，以及密封安裝在上蓋板與下蓋板之間自上而下依次安裝的蒸發板、多塊上重整板和下重整板；在多塊上重整板和下重整板中部的重整反應腔內均安裝有矩形的反應載體板，反應載體板上表面為等孔徑孔隙率分段漸變的多孔化的微通道，微通道截面為梯形，底面和側面分布有微孔，所有微孔直徑相同，沿氣流流動方向孔隙率分段逐漸變??；上蓋板、蒸發板、多塊上重整板、下重整板和下蓋板相鄰兩塊板間的安裝面上均安裝有柔性石墨墊。

所述蒸發板上表面中部開有蒸發腔，蒸發腔通過蒸發入口引流腔與進口管相通，蒸發腔沿長度方向兩側對稱分布有樹枝狀的蒸發入口引流腔和樹枝狀的蒸發出口引流腔，蒸發出口引流腔處設有蒸發出口通孔，蒸發板側面開有用于插裝加熱棒的兩個加熱棒孔。

所述上重整板和下重整板上表面中部均開有重整反應腔，重整反應腔沿長度方向兩側對稱分布有樹枝狀的重整入口引流腔和樹枝狀的重整出口引流腔；上重整板樹枝狀的重整出口引流腔處設有重整出口通孔，上重整板樹枝狀的重整入口引流腔處設有重整入口通孔；下重整板樹枝狀的重整出口引流腔處設有重整出口通孔；上重整板和下重整板側面均開有用于插裝加熱棒的兩個加熱棒孔。

所述上重整板樹枝狀的重整入口引流腔處設有重整入口通孔，上重整板的重整入口通孔和蒸發板的蒸發出口通孔上下對應相通，上重整板和下重整板的重整出口通孔和出口管上下對應相通。