[发明专利]适用于制氢机的自供热式重整反应装置及制氢机

说明书

本发明揭示了一种适用于制氢机的自供热式重整反应装置及制氢机，所述重整反应装置包括重整反应器、导热装置、甲醇水蒸发器、点火器、催化燃烧室；重整反应器上方及下方设置有甲醇水蒸发器，甲醇水蒸发器的出口经缓冲室连接于重整反应器的入口；导热装置将重整反应器和甲醇水蒸发器整体包覆在内，催化燃烧室设置于重整反应装置的上部及下部；燃料和含氧气体经点火器点火能进入催化燃烧室燃烧产热；甲醇水蒸发器的一端连接甲醇水输送管路，甲醇水能在进料泵的驱动下通过所述甲醇水输送管路输入至所述甲醇水蒸发器。本发明提出的适用于制氢机的自供热式重整反应装置及制氢机，可无需外加热源实现自供热、导热迅速，加热均匀，热损失少。

技术领域

本发明属于制氢设备技术领域，涉及一种重整反应器，尤其涉及一种适用于制氢机的自供热式重整反应装置。

背景技术

氢能是清洁的二次能源。近年来，随着氢能应用技术发展逐渐成熟，以及全球应对气候变化压力的持续增大，氢能产业的发展在世界各国备受关注，美国、德国、日本等发达国家相继将发展氢能产业提升到国家能源战略高度。2016年国家发展和改革委员会、国家能源局等联合发布的《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》(发改能源[2016]513号)提出了能源技术革命重点创新行动路线图，部署了15项具体任务，“氢能与燃料电池技术创新”位列其中，标志着氢能产业已被纳入中国国家能源战略。

甲醇水制氢机作为一种便携式可移动式制氢设备得到广泛应用。其原理为甲醇水燃料的吸热气化与重整产氢反应，氢气的提纯过程。甲醇水燃料经过加压和吸热气化后，进入催化剂进行重整反应(强吸热反应)，进而获得富含杂质的氢气。氢气经过提纯器之后产生高纯度的氢气(纯化转化成纯度达到99.99％的高纯度的氢气(H2)，且CO含量≤1ppm)。在气化和重整反应过程中需要的热量由提纯剩下的尾气提供。氢气经过一系列的控制阀门后，进入电堆发生电化学反应，生成电能。

其反应机理如下：

CH3OH(g)→CO+2H2，Δ＝-90.64KJ/mol

CO+H2O(g)→CO2+H2，Δ＝-41.00KJ/mol。

其中的本反应为强吸热反应，需持续供给热量以维持反应进行，常规的操作方式是电加热或者燃料直燃加热的方式。电加热一般利用氢燃料电池产生的电量供给加热，此方式会降低甲醇制氢发电的效率，且直接使用加热带、加热棒、加热棒等电加热方式易产生过热点，过热点会影响催化剂本身的寿命。若采用燃料直燃的方式，在一定程度上避免了电能的损失，但是极易产生过热点，影响反应进行并降低催化剂寿命

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的重整反应器，以便克服现有重整反应器存在的上述缺陷。

发明内容

本发明提供一种适用于制氢机的自供热式重整反应装置及制氢机，可无需外加热源实现自供热、导热迅速，加热均匀，热损失少。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种适用于制氢机的自供热式重整反应装置，所述重整反应装置包括：重整反应器、导热装置、甲醇水蒸发器、点火器、催化燃烧室；

所述重整反应器位于重整反应装置中部，重整反应器上方及下方设置有甲醇水蒸发器，所述甲醇水蒸发器的出口经缓冲室连接于重整反应器的入口；

所述导热装置将重整反应器和甲醇水蒸发器整体包覆在内，导热装置的上方及下方分别设有催化燃烧室，催化燃烧室设置于重整反应装置的上部及下部；

所述催化燃烧室的第一端连接燃料及含氧气体输送管路，燃料及含氧气体输送管路设有点火器；催化燃烧室的第二端设有烟气出口；燃料和含氧气体经点火器点火能进入催化燃烧室燃烧产热，为甲醇水汽化和重整制氢提供热量，烟气能通过烟气出口排出；