[發明專利]微通道重整制氫與催化放熱反應器及制氫系統、方法

在審

• 申請號: 201911014037.9
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110835092A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 向華;黃嚴慶;裴普成;劉永峰;王麗君;高文志;楊振中
• 申請（專利權）人: 廣東合即得能源科技有限公司
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 東莞眾業知識產權代理事務所(普通合伙) 44371
• 代理人: 何恒韜

本發明公開了微通道重整制氫與催化放熱反應器及制氫系統、方法，其中反應器包括上部板、下部板及緊密層疊于上、下部板之間的若干片雙面凹凸板；雙面凹凸板兩側面分別設有進料槽、微型反應槽及出料槽；相鄰兩片雙面凹凸板之間:進料槽互成鏡像并相互貼合形成進料通道，微型反應槽互成鏡像并相互貼合形成微型反應通道，出料槽互成鏡像并相互貼合形成出料通道；在任意雙面凹凸板兩側，進料通道為甲醇水進料通道或甲醇空氣進料通道，微型反應通道為甲醇水重整制氫反應微通道或甲醇催化氧化放熱微通道，出料通道為富氫氣體出料通道或反應余氣出料通道。本發明穩定性好、導熱性一致，通過內部加熱、受熱均衡、加熱均勻，反應徹底、制氫效率高。

技術領域

本發明涉及氫氣制備設備技術領域，特別涉及一種微通道重整制氫與催化放熱反應器及制氫系統、方法。

背景技術

目前，制氫方法主要有兩種：其一、絕大部分氫是從石油、煤炭和天然氣中制取，這種方法需要消耗本來就很緊缺的礦物燃料；其二、約有4%的氫是用電解水的方法制取，這種方法消耗電能大，很不劃算。隨著技術的進步，采用甲醇和水重整制氫的技術漸漸得到發展，其能減少化工生產中的能耗和降低成本，并有望替代電能消耗特別大的電解水制氫工藝。利用先進的甲醇水蒸氣重整技術制取H₂與CO₂的混合氣體，再經鈀膜分離器分離，可分別得到H₂和CO₂。

甲醇水重整技術請參照本創作者廣東合即得能源科技有限公司在此之前獲得授權的發明專利：201410780409.X、201510476342.5、201510553870.6、201610117515.9、201510476323.2、201610881201.6等等。這些專利技術的核心設備為甲醇水重整器，甲醇水重整器設有重整室，重整室內設有催化劑，甲醇和水在重整室內發生甲醇和水的重整制氫反應，制得以二氧化碳和氫氣為主的高溫混合氣體。在這些專利技術中，重整室為盤管狀結構，重整室所需要的熱量來源于剩余氫氣燃燒或者電加熱或者電磁加熱，與此同時，重整器還需要設置帶有送風裝置的啟動裝置等部件。這種甲醇水重整器的優點是技術較為成熟，能夠較好地制備氫氣，但是其缺點是：體積大、質量重、密封性差，重整室中帶有催化劑的盤管管道直徑較粗長度較短，重整反應不夠徹底，重整器采用的燃燒氫氣加熱方式加熱不均勻，電加熱或電磁加熱方式加熱也不夠均勻。

隨著技術的進步，在現有技術中出現了微通道制氫反應器技術，例如201510082013.2公開了一種層疊式雙面多蛇形微通道重整制氫反應器，包括上蓋板、下蓋板以及之間的蒸發板、多塊上重整板和下重整板，多塊上重整板安裝在蒸發板與下重整板之間，任意相鄰之間均設有柔性石墨墊；蒸發板上表面開有蒸發腔，兩側對稱分別連接有相通的入口引流腔和出口引流腔，上重整板和下重整板上表面中心均設有反應腔，反應腔的兩側對稱分別連接有相通的入口引流腔和出口引流腔，上重整板和下重整板的反應腔中均安裝有反應載體薄板，反應載體薄板上表面和下表面以上下對稱開有多個蛇形微通道的凹槽結構。然而此種微通道重整制氫反應器具有如下缺點：其一、在相鄰重整板之間用柔性石墨墊進行隔斷，使微通道形成于重整板與柔性石墨墊之間，由于柔性石墨墊與重整板的材料特征不一樣，使得微通道的穩定性差、導熱性不一致、催化劑涂覆不均勻；其二、該微通道重整制氫反應器需要采用外部加熱部件加熱棒進行加熱，其受熱均衡性差，影響重整制氫效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術中的不足，提供一種微通道重整制氫與催化放熱反應器，該反應器不僅體積小、質量輕、密封性好，而且微通道穩定性好、導熱性一致、催化劑涂覆均勻，能通過內部加熱、受熱均衡性好、加熱均勻，重整反應徹底、重整制氫效率高。為此，本發明還要提供該微通道重整制氫與催化放熱反應器的制氫系統和制氫方法。