[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

说明书

本发明公开了微通道重整制氢与催化放热反应器及制氢系统、方法，其中反应器包括上部板、下部板及紧密层叠于上、下部板之间的若干片双面凹凸板；双面凹凸板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:进料槽互成镜像并相互贴合形成进料通道，微型反应槽互成镜像并相互贴合形成微型反应通道，出料槽互成镜像并相互贴合形成出料通道；在任意双面凹凸板两侧，进料通道为甲醇水进料通道或甲醇空气进料通道，微型反应通道为甲醇水重整制氢反应微通道或甲醇催化氧化放热微通道，出料通道为富氢气体出料通道或反应余气出料通道。本发明稳定性好、导热性一致，通过内部加热、受热均衡、加热均匀，反应彻底、制氢效率高。

技术领域

本发明涉及氢气制备设备技术领域，特别涉及一种微通道重整制氢与催化放热反应器及制氢系统、方法。

背景技术

目前，制氢方法主要有两种：其一、绝大部分氢是从石油、煤炭和天然气中制取，这种方法需要消耗本来就很紧缺的矿物燃料；其二、约有4%的氢是用电解水的方法制取，这种方法消耗电能大，很不划算。随着技术的进步，采用甲醇和水重整制氢的技术渐渐得到发展，其能减少化工生产中的能耗和降低成本，并有望替代电能消耗特别大的电解水制氢工艺。利用先进的甲醇水蒸气重整技术制取H₂与CO₂的混合气体，再经钯膜分离器分离，可分别得到H₂和CO₂。

甲醇水重整技术请参照本创作者广东合即得能源科技有限公司在此之前获得授权的发明专利：201410780409.X、201510476342.5、201510553870.6、201610117515.9、201510476323.2、201610881201.6等等。这些专利技术的核心设备为甲醇水重整器，甲醇水重整器设有重整室，重整室内设有催化剂，甲醇和水在重整室内发生甲醇和水的重整制氢反应，制得以二氧化碳和氢气为主的高温混合气体。在这些专利技术中，重整室为盘管状结构，重整室所需要的热量来源于剩余氢气燃烧或者电加热或者电磁加热，与此同时，重整器还需要设置带有送风装置的启动装置等部件。这种甲醇水重整器的优点是技术较为成熟，能够较好地制备氢气，但是其缺点是：体积大、质量重、密封性差，重整室中带有催化剂的盘管管道直径较粗长度较短，重整反应不够彻底，重整器采用的燃烧氢气加热方式加热不均匀，电加热或电磁加热方式加热也不够均匀。

随着技术的进步，在现有技术中出现了微通道制氢反应器技术，例如201510082013.2公开了一种层叠式双面多蛇形微通道重整制氢反应器，包括上盖板、下盖板以及之间的蒸发板、多块上重整板和下重整板，多块上重整板安装在蒸发板与下重整板之间，任意相邻之间均设有柔性石墨垫；蒸发板上表面开有蒸发腔，两侧对称分别连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设有反应腔，反应腔的两侧对称分别连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应腔中均安装有反应载体薄板，反应载体薄板上表面和下表面以上下对称开有多个蛇形微通道的凹槽结构。然而此种微通道重整制氢反应器具有如下缺点：其一、在相邻重整板之间用柔性石墨垫进行隔断，使微通道形成于重整板与柔性石墨垫之间，由于柔性石墨垫与重整板的材料特征不一样，使得微通道的稳定性差、导热性不一致、催化剂涂覆不均匀；其二、该微通道重整制氢反应器需要采用外部加热部件加热棒进行加热，其受热均衡性差，影响重整制氢效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种微通道重整制氢与催化放热反应器，该反应器不仅体积小、质量轻、密封性好，而且微通道稳定性好、导热性一致、催化剂涂覆均匀，能通过内部加热、受热均衡性好、加热均匀，重整反应彻底、重整制氢效率高。为此，本发明还要提供该微通道重整制氢与催化放热反应器的制氢系统和制氢方法。