[发明专利]微通道反应器

说明书

本发明涉及甲醇水蒸气重整制氢领域，公开了一种微通道反应器，包括：反应器本体，该反应器本体的空腔形成包括进料通道、蒸发腔、重整腔、气体出口通道和微波发生腔的单元，所述进料通道的末端与所述蒸发腔和所述重整腔依次连通，所述气体出口通道设置在所述重整腔的顶部，所述微波发生腔中设置有微波发生器，且该微波发生腔设置在所述反应器本体的下部；U形保温层，该U形保温层设置在所述反应器本体的外部以包裹所述反应器本体的顶面和两侧侧面；以及底板，该底板设置在所述反应器本体的底部，且与所述U形保温层相接。本发明提供的微通道反应器具有能量利用率高、制作成本低、加热均匀的优点。

技术领域

本发明涉及甲醇水蒸气重整制氢领域，具体涉及一种微通道反应器。

背景技术

微反应器由于具有体积小、比表面积大、传热传质效果优良的特点，已被广泛应用于各类化工过程。

目前，以液态醇类碳氢化合物为燃料，在一定工作条件下可以通过微通道反应器催化反应从而能瞬时转化为富氢气体，为解决燃料电池等电子电力器件的氢源问题提供了一条崭新的思路。因此，新型制氢微通道反应器引起了广大研究者的广泛兴趣。

在传热方面，微反应器内由于流体厚度减小，比表面积提高，微通道内的反应物与壁面可以进行高效的热交换，与外界进行热交换的效率远超过传统反应器，从而能够有效地精确控制反应温度，当反应物在微通道反应器中的温度分布集中于理想的温度分布附近时，可有效避免反应物局部过热、过冷和传热不均匀等热效应问题，避免有些副反应的发生，从而更加有利于设定的目标产物的合成，使反应选择性提高。

在传质方面，微通道反应器中由于线尺度减小，压力、浓度等梯度提高，这对于化学反应是十分有利的，将导致传质推动力增加，扩大了单位体积、单位面积的扩散通量，提高了传质能力。

目前，在微通道反应器中，加热方式的选择决定着化学反应效率以及转化效率高低。目前，传统的微通道反应器多采用高压电加热或催化剂自热重整等方式进行加热。传统的微通道反应器加热方式具有快速升温和控温效果好特点，但是，在温度从催化剂的外表面传至内表面时存在着一定的滞后效应，因此导致传热不均匀、能量利用率不高等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的微通道反应器存在的能量利用率不高以及传热不均匀的缺陷，提供一种新的微通道反应器。

本发明的发明人发现，采用微波加热的微通道反应器是通过对对象本身介质损耗而引起的体积加热，可实现分子水平上由表及里的加热，具有无滞后效应、能量利用效率高、加热均匀、温度梯度小等特点。利用微波加热的微通道反应器中的催化剂载体板，可改善催化剂的表面形态，进而促进活性点均匀分布；另外，当微波频率与分子转动频率相近时,能够降低反应活化能，改变了反应动力学，进而促进反应进程。鉴于此，本发明的发明人将微波加热技术用于微通道反应器，加快燃料的催化反应过程，能够明显提高制氢性能。本发明的技术有望成为当前提高制氢微反应器的性能最有效的技术手段之一。

为了实现上述目的，本发明提供一种微通道反应器，包括：

反应器本体，该反应器本体的空腔形成包括进料通道、蒸发腔、重整腔、气体出口通道和微波发生腔的单元，所述进料通道的末端与所述蒸发腔和所述重整腔依次连通，所述气体出口通道设置在所述重整腔的顶部，所述微波发生腔中设置有微波发生器，且该微波发生腔设置在所述反应器本体的下部；

U形保温层，该U形保温层设置在所述反应器本体的外部以包裹所述反应器本体的顶面和两侧侧面；以及

底板，该底板设置在所述反应器本体的底部，且与所述U形保温层相接。

本发明的微通道反应器中设置的微波发生器能够产生微波，通过微波发生腔对本发明的微通道反应器的蒸发腔和/或重整腔进行均匀加热。