一種小型甲醇催化制氫裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及能源及催化工程技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種用于催化甲醇反應(yīng)制造氫氣的小型甲醇催化制氫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)飛發(fā)展，氫能將會(huì)成為21世紀(jì)最理想的能源。甲醇重整制氫是工業(yè)制氫的重要方法之一，常規(guī)甲醇重整制氫方法主要包括水蒸氣重整制氫、部分氧化重整制氫和自然重整制氫，大多采用熱載體循環(huán)供熱、電加熱或甲醇無(wú)焰燃燒等加熱方式，通過(guò)反應(yīng)器器壁的加熱實(shí)現(xiàn)熱能向催化劑層及反應(yīng)氣體的傳導(dǎo)，反應(yīng)溫度不易控制，存在工藝條件復(fù)雜、設(shè)備龐大、加熱不均勻、在反應(yīng)器內(nèi)部及催化劑層中易形成熱點(diǎn)和冷點(diǎn)以及耗能高等問(wèn)題。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)CN104157889A公開(kāi)了一種用于燃料電池汽車(chē)的甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)器，采用了微波輻照加熱反應(yīng)物的技術(shù)方案，與常規(guī)加熱相比，微波加熱不需要熱的傳導(dǎo)和熱對(duì)流，在微波的作用下，物質(zhì)的介質(zhì)分子在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到活化狀態(tài)，分子的運(yùn)動(dòng)與碰撞加劇，大大加快了傳質(zhì)傳熱速率與反應(yīng)速率，縮短了反應(yīng)周期，無(wú)滯后效應(yīng)；微波加熱可以使物質(zhì)內(nèi)外同時(shí)加熱，體系受熱均勻，避免局部高溫區(qū)和“冷點(diǎn)”的出現(xiàn)，可以提高系統(tǒng)的能量效率，具有節(jié)能減排的雙重效果，但是，該方案僅使用設(shè)于催化反應(yīng)器的腔室管壁上的波導(dǎo)管來(lái)進(jìn)行微波加熱，加熱效果并不理想，且反應(yīng)器內(nèi)陶瓷氧化鋁載體及催化劑對(duì)微波吸收能力弱，反應(yīng)器通過(guò)微波腔對(duì)反應(yīng)氣體微波加熱，微波利用率相對(duì)低，也并沒(méi)有完全消除“冷點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”問(wèn)題，距離實(shí)際應(yīng)用的距離仍比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種小型甲醇催化制氫裝置。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種小型甲醇催化制氫裝置，包括甲醇水溶液混合器，溫控微波熱催化床反應(yīng)器和氫氣分離器，所述甲醇水溶液混合器與氫氣分離器分別連接于所述溫控微波熱催化床反應(yīng)器的兩端，所述溫控微波熱催化床反應(yīng)器內(nèi)裝填有催化劑填料，中部還設(shè)有加熱微波管，甲醇水溶液在混合器內(nèi)蒸發(fā)后進(jìn)入溫控微波熱催化床反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)所述微波管微波加熱催化反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體進(jìn)入所述氫氣分離器分離出氫氣，溫控微波熱催化床反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度不高于500度。
[0007]進(jìn)一步的方案中，所述溫控微波熱催化床反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)有多處測(cè)溫?zé)犭娕?，進(jìn)行三維點(diǎn)陣排布，可以對(duì)反應(yīng)器中進(jìn)行全面溫度監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)催化床的精確熱補(bǔ)償，更能精準(zhǔn)地控制甲醇催化反應(yīng)的進(jìn)行。
[0008]進(jìn)一步的方案中，所述催化劑填料的載體為Al2O3,載體內(nèi)添加有碳化硅等微波吸收物質(zhì)，碳化硅對(duì)微波具有一定的吸收能力，在催化劑載體中添加了碳化硅，能夠提高微波加熱的效率、使得加熱更加均勻。催化劑填料可以為負(fù)載型金屬催化劑，如Cu、N1、Pd、Pt、Pt-Rh等，具體可以使用CuCVAl2O3催化劑或Pt/Al 203催化劑。
[0009]本實(shí)用新型的小型甲醇催化制氫裝置，所述溫控微波熱催化床反應(yīng)器為圓柱形，內(nèi)徑為5-100厘米，長(zhǎng)度為20-200厘米，外殼為金屬材料。
[0010]本實(shí)用新型具有以下突出的有益效果:
[0011]本實(shí)用新型的方案中，通過(guò)設(shè)于溫控微波熱催化床反應(yīng)器中部的加熱微波管進(jìn)行微波加熱，提高了加熱效率和加熱效果，還可通過(guò)三維點(diǎn)陣溫度監(jiān)測(cè)進(jìn)行調(diào)整微波強(qiáng)度，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度更有效，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)催化床的精確熱補(bǔ)償，避免了反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)熱點(diǎn)和冷點(diǎn)；本實(shí)用新型的方案中在催化劑材料中添加了微波吸收物質(zhì)碳化硅，利用微波對(duì)催化劑載體內(nèi)微波吸收物質(zhì)碳化硅加熱，使甲醇與水蒸氣混合氣體在催化劑表面完成重整反應(yīng)，熱能傳輸?shù)臒嶙韪?，因而反?yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度更均勻，化學(xué)反應(yīng)效率高，反應(yīng)速度快；本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的小型化和高效節(jié)能，反應(yīng)條件易控制，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低成本費(fèi)用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型小型甲醇催化制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖中，1-甲醇水溶液混合器，2-溫控微波熱催化床反應(yīng)器，3-加熱微波管，4-測(cè)溫?zé)犭娕迹?-氫氣分離器。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0015]實(shí)施例1
[0016]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型中的小型甲醇催化制氫裝置，包括甲醇水溶液混合器1，溫控微波熱催化床反應(yīng)器2和氫氣分離器5，溫控微波熱催化床反應(yīng)器2為圓柱形，內(nèi)徑為30厘米，長(zhǎng)度為100厘米，外殼為不銹鋼材料，甲醇水溶液混合器I與氫氣分離器5分別連接于溫控微波熱催化床反應(yīng)器2的兩端，溫控微波熱催化床反應(yīng)器2內(nèi)裝填有添加有碳化硅的CuCVAl2O3催化劑填料，中部還設(shè)有加熱微波管3，溫控微波熱催化床反應(yīng)器2內(nèi)還設(shè)有多處測(cè)溫?zé)犭娕?，進(jìn)行三維點(diǎn)陣排布，
[0017]甲醇水溶液在混合器I內(nèi)蒸發(fā)后進(jìn)入溫控微波熱催化床反應(yīng)器2內(nèi)，經(jīng)微波管3微波加熱催化反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中可以根據(jù)測(cè)溫?zé)犭娕?測(cè)得的溫度顯示調(diào)整加熱微波管3加熱大小，控制催化反應(yīng)在380°C，產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氫氣分離器5分離出氫氣。
[0018]實(shí)施例2
[0019]一種小型甲醇催化制氫裝置，包括甲醇水溶液混合器1，溫控微波熱催化床反應(yīng)器2和氫氣分離器5，溫控微波熱催化床反應(yīng)器2為圓柱形，內(nèi)徑為8厘米，長(zhǎng)度為30厘米，外殼為金屬銅，甲醇水溶液混合器I與氫氣分離器5分別連接于溫控微波熱催化床反應(yīng)器2的兩端，溫控微波熱催化床反應(yīng)器2內(nèi)裝填有添加有碳化硅的PVAl2O3催化劑填料，中部還設(shè)有加熱微波管3，溫控微波熱催化床反應(yīng)器2內(nèi)還設(shè)有多處測(cè)溫?zé)犭娕?，進(jìn)行三維點(diǎn)陣排布，
[0020]甲醇水溶液在混合器I內(nèi)蒸發(fā)后進(jìn)入溫控微波熱催化床反應(yīng)器2內(nèi)，經(jīng)微波管3微波加熱催化反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中可以根據(jù)測(cè)溫?zé)犭娕?測(cè)得的溫度顯示調(diào)整加熱微波管3加熱大小，控制催化反應(yīng)在320°C，產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氫氣分離器5分離出氫氣。
[0021]以上是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小型甲醇催化制氫裝置，包括甲醇水溶液混合器(1)，溫控微波熱催化床反應(yīng)器(2)和氫氣分離器(5)，所述甲醇水溶液混合器(I)與氫氣分離器(5)分別連接于所述溫控微波熱催化床反應(yīng)器(2)的兩端，其特征在于:所述溫控微波熱催化床反應(yīng)器(2)內(nèi)裝填有催化劑填料，中部還設(shè)有加熱微波管(3)，甲醇水溶液在混合器(I)內(nèi)蒸發(fā)后進(jìn)入溫控微波熱催化床反應(yīng)器(2)內(nèi)，經(jīng)所述微波管(3)微波加熱催化反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體進(jìn)入所述氫氣分離器(5)分離出氫氣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述小型甲醇催化制氫裝置，其特征在于，所述溫控微波熱催化床反應(yīng)器(2)內(nèi)還設(shè)有多處測(cè)溫?zé)犭娕?4)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述小型甲醇催化制氫裝置，其特征在于，所述溫控微波熱催化床反應(yīng)器(2)為圓柱形，內(nèi)徑為5-100厘米，長(zhǎng)度為20-200厘米，外殼為金屬材料。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種小型甲醇催化制氫裝置，包括甲醇水溶液混合器，溫控微波熱催化床反應(yīng)器和氫氣分離器，溫控微波熱催化床反應(yīng)器內(nèi)裝填有載體上添加有微波吸收物質(zhì)碳化硅的催化劑填料，中部還設(shè)有加熱微波管并設(shè)有多處測(cè)溫?zé)犭娕迹患状妓芤涸诨旌掀鲀?nèi)蒸發(fā)后進(jìn)入溫控微波熱催化床反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)微波管微波加熱催化反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氫氣分離器分離出氫氣。本實(shí)用新型通過(guò)微波加熱及三維點(diǎn)陣溫度控制的方法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)催化床的精確熱補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)器的高效、節(jié)能和小型化。
【IPC分類(lèi)】C01B3/32
【公開(kāi)號(hào)】CN204643832
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420727046
【發(fā)明人】沈慕仲, 陳立軍
【申請(qǐng)人】江蘇中贏綠色能源科技有限公司, 沈慕仲
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2014年11月28日