[发明专利]一种电磁感应加热甲醇水重整制氢装置及其制氢方法

说明书

本发明公开了一种电磁感应加热甲醇水重整制氢装置，包括加热腔体、多圈导电线圈和多根具有磁导性的列管，各导电线圈均绕设于加热腔体的外周且间隔布置，各列管均穿设于加热腔体和各导电线圈中且间隔布置，列管的内壁上设有一层用于催化甲醇和水蒸汽发生反应的催化剂层。还公开了一种制氢方法，包括步骤：向各导电线圈供电，对列管加热；当列管的温度达到甲醇和水蒸汽反应所需温度时，向各列管一端通入甲醇和水蒸汽，甲醇和水蒸汽在列管中发生反应，生成氢气，氢气从列管另一端排出。本电磁感应加热甲醇水重整制氢装置结构简单、温度容易控制以及加热均匀性好。本制氢方法对列管温度的调节精准，确保列管能够持续维持在一个合适的反应高温，提高制氢效率。

技术领域

本发明涉及甲醇重整制氢技术领域，尤其涉及一种电磁感应加热甲醇水重整制氢装置及其制氢方法。

背景技术

随着近年来经济的高速发展和绿色环保意识的增强，“氢经济”的概念逐渐深入人心。氢气利用的方式不断丰富，氢能转化效率不断提高，氢经济效益不断提升。由于氢气储存和运输存在潜在危险，大量研究致力于通过氢气现场制取的方式解决此难题。通过甲醇水重整制氢技术制取氢气是最具潜力的方式之一。为满足使用需求，对现场制取氢气的方便快捷和纯度质量要求较高。同时，在氢气制取装置方面也提出了响应速度快，转化效率高，制造成本低等综合性要求。因此，可快速响应制取氢气的加热制氢一体化甲醇水重整制氢技术和装置的发展需求迫切。

甲醇水蒸气重整制氢反应是一个强吸热反应，因此反应床需要持续维持一个合适的反应高温，同时具有较好的响应速度，以满足制氢和用氢的集成化应用，现有的甲醇水蒸气重整制氢反应器虽然能够实现制取氢气的需求，但仍有一定的不足。主要的问题如下：1.传统的管式反应器通过燃烧甲醇为甲醇重整制氢反应提供热量，由于燃烧主要在入口段，传入重整通道的热量占比较少，能量利用率低，且温度控制不够精确，受供气影响温度变化范围大，容易造成局部过热，使得反应器内的催化剂烧结失活，使用寿命下降；2.现有的板式反应器由多个腔道相互穿插，以此来提高反应器的温度均匀性和用于重整制氢反应的能量占比，但其流道腔复杂，同时需要重整腔，燃烧腔，气化腔等多个腔精确配合才能达到较好的制氢效果，在反应器扩大后启动时间较长；3.现有的微反应器通过提高表面积与体积之比来提高催化剂的利用效率和传热传质性能，但其催化剂装填和更换难度较大，难以使用现行的商业圆柱状颗粒催化剂，氢气制取的速率有限，难以满足更大功率的用氢。由于尺寸较小，且采用燃烧加热，需要多个流道并行工作，制造精度要求高，加工工序较为复杂，制造成本较高。

综上所述，目前的甲醇水蒸气重整制氢反应器技术与装置仍存在较多不足，为全局解决现存的启动时间长，传热效率低，均匀性差，温度控制精度不足，制氢功率范围窄等问题，本专利申请提出一种新型的电磁感应加热甲醇水重整制氢装置及其制氢方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种集加热和制氢反应于一体，温升速率快，均匀性好且控制精确，结构简单且拆装方便的电磁感应加热甲醇水重整制氢装置；

进一步公开了一种对列管温度的调节精准，确保列管能够持续维持在一个合适的反应高温，提高制氢效率的制氢方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电磁感应加热甲醇水重整制氢装置，包括加热腔体、多圈导电线圈和多根具有磁导性的列管，各所述导电线圈均绕设于加热腔体的外周且间隔布置，各所述列管均穿设于加热腔体和各导电线圈中且间隔布置，所述列管的内壁上设有一层用于催化甲醇和水蒸汽发生反应的催化剂层。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述列管的壁厚ω为向导电线圈所施加的电流频率，γ为列管的电导率，μ为列管的磁导率。

所述加热腔体外设有两根接电片，各所述导电线圈的各电级与两根接电片分别连接。

所述加热腔体呈腰形，所述导电线圈与加热腔体外壁的形状适配。