[實用新型]高效控溫的膜式重整器

有效

• 申請號: 202123435710.1
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN216472231U
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 鮑不平;沈偉達
• 申請（專利權）人: 寧波賽軻動力科技有限公司
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王麗莎

本申請實施例提供了一種高效控溫的膜式重整器，屬于重整制氫技術領域。高效控溫的膜式重整器包括罐體和反應管，罐體具有第一入口和第二入口，第一入口用于輸入水蒸氣，第二入口用于向罐體內輸入甲醇水混合氣；反應管內設有呈環形的氫氣分離部，氫氣分離部沿反應管的軸向延伸，以將反應管內空間分隔為第一反應區和第二反應區，第一反應區與第二入口相通，第一反應區用于進行重整裂解反應，第一反應區與第二反應區部分相通，第二反應區用于進行水煤氣反應，氫氣分離部用于供第一反應區和第二反應區所產生的氫氣分離并導出。這種高效控溫的膜式重整器能夠穩定產氫，并分離得到高純度的氫產物，溫度控制精確，省去了復雜的控制傳感設備。

技術領域

本申請涉及重整制氫技術領域，具體而言，涉及一種高效控溫的膜式重整器。

背景技術

為了配合氫燃料電池電堆系統發電的推廣應用，需要搭載便攜簡易可控性強的制氫設備，為電堆提供穩定可靠的氫原料，從而降低總成本，提高電堆適配性。對配合燃料電池的制氫設備需要滿足的條件包括，高純度的氫氣以防破壞電堆內催化劑，升降載響應快也就是供氫響應快。除此之外在成本方面需要產氫率高，反應條件寬松，催化劑選擇便宜，設備穩定可靠的要求。而普通重整器往往面臨最大的問題就是氫氣純度和產率之間的矛盾，還有高溫下反應溫度控制不好造成催化劑破壞或副產物增多等問題。

實用新型內容

本申請實施例提供一種高效控溫的膜式重整器，能夠穩定產氫，分離純度高，溫度控制精確，省去了控制傳感器的復雜設施。

本申請實施例提供一種高效控溫的膜式重整器，高效控溫的膜式重整器包括罐體和反應管，罐體具有相對設置的第一入口和第二入口，第一入口用于向罐體內輸入水蒸氣，第二入口用于向罐體內輸入甲醇水混合氣；反應管設于罐體內，反應管用于供甲醇水混合氣進行重整反應以制氫，高壓水蒸氣用于提高所述罐體內的環境溫度；其中，反應管內設有呈環形的氫氣分離部，氫氣分離部沿反應管的軸向延伸，以將反應管內空間分隔為第一反應區和第二反應區，第一反應區相較于第二反應區更靠近于反應管的外壁；第一反應區與第二入口相通，第一反應區用于進行重整裂解反應，第一反應區與第二反應區部分相通，以使第一反應區內經過重整裂解反應后的反應氣能夠進入第二反應區中，第二反應區用于進行水煤氣反應，氫氣分離部用于供第一反應區和第二反應區所產生的氫氣分離并導出，第二反應區的底部連通有反應氣排出口。

在本方案中，向罐體中充入的高壓高溫的水蒸氣來控制反應管內重整反應的需求溫度，由于水蒸氣熱力學特性固定易控，可通過水蒸氣的壓力來控制溫度，一方面，因為水的熱容大，通過這種方式減小水蒸氣用量，減少了傳熱空間的體積需求，而降低重整設備的體積，另一方面在設定反應管的熱交換壁厚度和材質的前提下，反應管的傳熱系數固定，因此反應管上的催化劑涂層的溫度也就被熱力學特性固定，反應均勻穩定。由于罐體中的水蒸氣均勻分布在反應管外，水蒸氣對反應管的傳熱和接觸均勻。同時，通過氫氣分離部將反應管內分隔為第一反應區和第二反應區，并且第一反應區為重整裂解反應，需要溫度較高，因此位于靠近于反應管外壁的一側，這樣水蒸氣對第一反應區的溫度提升更高，而位于內側的第二反應區為水煤氣反應，需要溫度相對低，因此反應管中的反應氣經第一反應區反應后，匯合進入第二反應區，進行水煤氣反應，而氫氣分離部位于第一反應區和第二反應區之間，產生的氫氣源源不斷被分離進入氫氣分離部。因此通過此種反應管結構并配合水蒸氣進行溫度控制，使得氫氣與雜質的分離選擇率可達1000:1，產氫率高，結構簡單。

在一些實施例中，第二入口與反應管之間還設有預熱管，預熱管位于多個反應管所圍合的區域內，預熱管的外壁與罐體的水蒸氣接觸，以對預熱管內的甲醇水混合氣進行預熱。

上述技術方案中，預熱管的預熱溫度可由預熱管的熱交換壁面積和外周的水蒸氣壓力來決定，水蒸氣在罐體中分布的溫度是最高的，通過在第二入口與所述反應管之間還設有預熱管，利用預熱管的外壁與水蒸氣接觸，用來預熱進入反應管前甲醇水混合氣，便于后續進入反應管內溫度能夠順利提升至需求溫度，更利于重整反應的順利進行。