[发明专利]微通道重整制氢与催化放热反应器及制氢系统、方法

权利要求书

1.微通道重整制氢与催化放热反应器，其特征在于：包括上部板、下部板及紧密层叠于上部板和下部板之间的若干片双面凹凸板；所述双面凹凸板的两侧面分别设有进料槽、微型反应槽及出料槽；相邻两片双面凹凸板之间的进料槽互成镜像并相互贴合，形成进料通道；相邻两片双面凹凸板之间的微型反应槽互成镜像并相互贴合，形成微型反应通道；相邻两片双面凹凸板之间的出料槽互成镜像并相互贴合，形成出料通道；在任意一片双面凹凸板一侧，进料通道为甲醇水进料通道，微型反应通道为甲醇水重整制氢反应微通道，其内涂覆有甲醇水重整制氢催化剂，出料通道为富氢气体出料通道；在上述双面凹凸板另一侧，进料通道为甲醇空气进料通道，微型反应通道为甲醇催化氧化放热微通道，其内涂覆有甲醇催化氧化放热催化剂，出料通道为反应余气出料通道。

2.根据权利要求1所述微通道重整制氢与催化放热反应器，其特征在于：所述反应器还设有贯穿所述若干片双面凹凸板的总甲醇水进料孔、总甲醇空气进料孔、总富氢气体出料孔和总反应余气出料孔；其中，所述总甲醇水进料孔与所有双面凹凸板之间的甲醇水进料通道均相连通，所述总甲醇空气进料孔与所有双面凹凸板之间的甲醇空气进料通道均相连通，所述总富氢气体出料孔与所有双面凹凸板之间的富氢气体出料通道均相连通，所述总反应余气出料孔与所有双面凹凸板之间的反应余气出料通道均相连通。

3.根据权利要求1所述微通道重整制氢与催化放热反应器，其特征在于：所述双面凹凸板两侧面的微型反应槽为呈直条状平行排布的微型反应槽，或者为呈螺旋状排布的微型反应槽，或者为交叉排布的微型反应槽；所述微型反应槽的宽度为10μm-1mm。

4.根据权利要求1所述微通道重整制氢与催化放热反应器，其特征在于：所述双面凹凸板的数量为10片以上，每片双面凹凸板的厚度为0.1mm-1.0mm。

5.根据权利要求1所述微通道重整制氢与催化放热反应器，其特征在于：所述上部板为铝合金上部板，所述下部板为铝合金下部板，所述双面凹凸板为铝合金双面凹凸板。

6.根据权利要求1所述微通道重整制氢与催化放热反应器，其特征在于：所述反应器外侧套有密封壳体，所述壳体的一端设有进料口，另一端设有出料口，在靠近进料口一端的密封壳体内设有用于对甲醇水原理进行过滤的过滤机构。

7.根据权利要求1所述微通道重整制氢与催化放热反应器，其特征在于：所述双面凹凸板的进料槽、微型反应槽和出料槽采用激光雕刻法或者化学蚀刻法或者液压机液压法制造而成。

8.利用权利要求1-7中任意一项所述微通道重整制氢与催化放热反应器的制氢系统，其特征在于：包括甲醇水储存容器、甲醇储存容器、甲醇水输送泵、甲醇输送泵、换热器、空气泵、微通道重整制氢与催化放热反应器，其中：

甲醇水储存容器，其内储存有液态的甲醇水原料；

甲醇水输送泵，用于将甲醇水储存容器中的甲醇水原料通过输送管道泵送至微通道重整制氢反应器；

换热器，安装于甲醇水原料的输送管道上，甲醇水原料在换热器中，与微通道重整制氢反应器输出的高温富氢气体进行换热，甲醇水原料温度升高，富氢气体温度降低；

甲醇储存容器，其内储存有液态的甲醇原料；

甲醇输送泵，用于将甲醇储存容器中的甲醇原料通过输送管道泵送至催化放热反应器，甲醇原料的输送管道中设有空气接口；

空气泵，用于将外界空气经空气接口泵入甲醇原料的输送管道中；

微通道重整制氢与催化放热反应器，其中各层双面凹凸板的甲醇水进料通道、甲醇水重整制氢反应微通道和富氢气体出料通道依次连通，组成微通道重整制氢反应器，在微通道重整制氢反应器内，甲醇水原料发生甲醇和水的重整制氢反应，制得高温富氢气体；其中各层双面凹凸板的所述甲醇空气进料通道、甲醇催化氧化放热微通道、反应余气出料通道依次连通，组成微通道催化放热反应器，在微通道催化放热反应器内，甲醇与空气中的氧气发生催化氧化放热反应，为微通道重整制氢反应器提供热量。

9.权利要求8所述制氢系统的制氢方法，其特征在于，包括以下方法步骤：

Ⅰ.原料输送步骤，包括甲醇水输送步骤和甲醇输送步骤，具体如下：

ⅰ.甲醇水输送步骤:甲醇水储存容器中的甲醇水原料在甲醇水输送泵的泵送作用力下，经换热器，泵送至微通道重整制氢反应器；甲醇水原料在通过换热器的过程中，与高温富氢气体进行换热，甲醇水原料温度提升，富氢气体温度下降；

ⅱ.甲醇输送步骤:甲醇储存容器中的甲醇原料在甲醇输送泵的泵送作用力下，泵送至微通道催化放热反应器；与此同时，空气泵将外界空气经空气接口泵入甲醇原料的输送管道中，再随着甲醇原料一起输送至微通道催化放热反应器；

Ⅱ.微通道重整制氢反应步骤和甲醇催化放热反应步骤，具体如下：

ⅰ.微通道重整制氢反应步骤：在各层双面凹凸板之间，甲醇水原料从甲醇水进料通道进入甲醇水重整制氢反应微通道，在甲醇水重整制氢反应微通道之内，甲醇水原料受热汽化，汽化的甲醇和水在催化剂作用下，发生甲醇和水的重整制氢反应，制得高温富氢气体，该高温富氢气体经富氢气体出料通道输出；

ⅱ.甲醇催化放热反应步骤: 在各层双面凹凸板之间，甲醇原料及空气从甲醇空气进料通道进入甲醇催化氧化放热微通道，在甲醇催化氧化放热微通道之内，甲醇与空气中的氧气在催化剂作用下，发生甲醇与氧气的氧化放热反应，为微通道重整制氢反应提供热量，生成的反应余气从反应余气出料通道输出。

Ⅲ.富氢气体输出换热步骤，具体为：从富氢气体出料通道输出的富氢气体进入换热器，在换热器中，富氢气体与甲醇水原料换热，富氢气体换热之后输出。