本发明专利技术提供了一种甲醇裂解装置，由甲醇箱、滤清器、甲醇泵、流量控制阀、三通阀、电磁阀、反应段、单向阀、裂解气存储罐、压力传感器、数字压力显示器、针阀等组成。其中反应段由蒸发管、节流管和裂解管组成，三段管路呈螺旋状，由卡套接头相连，裂解管内填充有促进反应的低温催化剂。本发明专利技术通过设置不同直径的蒸发管和节流管，能提高甲醇的蒸发汽化效果和提升裂解反应反应效率。整套装置安装拆卸方便，互换性好，装置结构简单，制造成本较低。
【技术实现步骤摘要】
一种甲醇裂解装置
本专利技术属于气体裂解装置
，特别涉及一种甲醇裂解装置。
技术介绍
甲醇在常温常压下以液态形式存在的，其密度与汽油相近，容易储存，便于运输，其辛烷值也较高，分子中含氧50％，燃烧速度快，稀燃范围宽泛，是一种富氧、环保、高能的燃料。为保证国家能源安全，依据我国贫油富煤的能源特点，开展煤制甲醇(甲醇可由含碳有机物气化合成，因此也是一种可再生能源)含氧燃料汽车应用的基础研究，建立醇类燃料燃烧、排放及其控制的理论体系尤为重要。经过多年的研究开发，我国已具有了一定的甲醇燃料开发及应用基础，甲醇汽车也得到了逐步推广。但目前推广甲醇汽车还存在一些技术难点未能攻克，其中甲醇发动机的低温冷启动困难是阻碍甲醇汽车市场健康成长的一个重大难题。现有的低温冷启动解决措施一般为增加一套电加热装置，低温启动时辅助加热甲醇，或是搭载甲醇、汽油双燃料系统，冷启动时燃用汽油，这无疑增加了巨大的成本。因此在甲醇汽车上搭载成本低廉的甲醇裂解装置将甲醇裂解成为氢气和一氧化碳，作为单一燃料甲醇汽车低温冷起动时的辅助燃料，可以避免双供油系统带来的管路复杂、加油不方便等问题，降低成本。甲醇裂解气中含有丰富的氢气,可实现稀薄快速燃烧,从而提高热效率,大幅降低有害排放物，使得发动机无需有大的结构改动就可获得理想的启动效果。在氢能利用方面,甲醇裂解也解决了氢气存储不便、安全系数低等问题。此外，甲醇裂解气也可以应用于作为可控气氛热处理的各种工艺中，如气体软氮化，退火保护、或者机械、紧固件、小五金等领域的光亮热处理，应用前景较好。近几年甲醇裂解的催化剂有了突破性的进展，在较低的温度下使用价格低廉的特殊催化剂(如氧化铜、氧化锌等)就可以使甲醇完全裂解，降低了甲醇裂解的成本，使得甲醇裂解气的应用得以进一步推广。然而现有的一些甲醇裂解装置换热室和裂解室分开，结构复杂、体积过大，催化剂烧结后难以更换，限制了裂解器的应用范围。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种甲醇裂解装置，该装置缩小了甲醇裂解设备的体积，降低了设备制造成本(减少钢材消耗量)，结构紧凑、拆卸方便、经济可靠。可以应用于对裂解气需求量不是很大的各种场合，或者是搭载于甲醇汽车上，利用发动机排气余热裂解甲醇以供发动机低温冷启动燃料所需，该装置可实现自动补液裂解及收集存储的功能。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种甲醇裂解装置，包括反应段，所述反应段由通过卡套接头7依次连接的蒸发管8、节流管9和裂解管11组成，其中节流管9和裂解管11之间设置有单向阀一10。所述蒸发管8、节流管9和裂解管11均呈螺旋状。所述蒸发管8和裂解管11为单螺旋管结构。所述裂解管11内填充有促进反应的低温催化剂。所述低温催化剂为铜系催化剂，形态为固体珠状小颗粒，催化剂粒径与裂解管11直径之比为1:6，裂解管11的进出口均填充有石英棉。本专利技术可通过设置不同直径的蒸发管8调节蒸发容量，通过节流管9，提高甲醇的蒸发汽化效果和提升裂解反应效率，其中节流管9的直径小于蒸发管8和裂解管11的直径。例如，可设置裂解管11与蒸发管8采用1/4英制管路，节流管9采用1/16英制管路，装置内其余管路采用1/8英制管路。所述蒸发管8的入口端连接三通阀5的一个出口，三通阀5的另一个出口连接电磁阀6的入口，电磁阀6的出口回接甲醇箱1，甲醇箱1出口依次通过滤清器2、甲醇泵3和流量控制阀4接三通阀5的入口，所述裂解管11的出口通过单向阀二12连接裂解气存储罐13，所述裂解气存储罐13中设置压力传感器14，并与供气管路、冷凝管路相连，冷凝管路上装有针阀16且与甲醇箱1连通，压力传感器14连接数字压力显示器15，所述电磁阀6的控制信号根据数字压力显示器15的数据给出，达到设定压力上限后，控制开启电磁阀6，回醇管路旁通，停止裂解，当裂解气因消耗而压力下降至设定下限值时，控制关闭电磁阀6，继续裂解。所述反应段及装置中的管路均为304或316奥氏体不锈钢材质。所述反应段的加热装置采用马弗炉、导热油、发动机尾气或电加热器等。与现有技术相比，本实施例具有如下优点：(1)一种小型甲醇裂解装置结构简单，制造成本较低，管路采用市面常见的不锈钢管，反应段各部分均用卡套接头连接，结构紧凑，方便装填催化剂，可以随时更换不同直径的裂解管和蒸发管，以满足不同裂解速率、裂解气体量裂的需求，实现可调安装，增强了互换性，避免了专用件的生产。(2)反应段各管路呈螺旋状，可以抵消管路因热胀冷缩变形产生的应力，延长使用寿命。采用直径细、长度长、螺距大的螺旋管道，可以增大给热系数，在相同容积内的有效传热面积增大，此外螺旋管路改变了管内流体状态，增强流体的湍流效果，因此换热效果相较于传统列管换热器大大提高。(3)设置直径较小的节流管与蒸发管构成渐缩段，使得流体压力突变，流速增大，流体紊流程度进一步增强。甲醇蒸汽在节流管继续换热，使其得以完全蒸发汽化，保证甲醇裂解高效率。(4)管路采用不锈钢材质的螺旋管换热，避免了甲醇裂解反应中产生的甲酸和碳酸对管路的腐蚀。(5)通过压力传感器检测裂解气存储罐压力变化，控制回醇管路电磁阀开闭可实现自动补液裂解及收集存储的自适应裂解功能。附图说明图1是本专利技术所述甲醇裂解装置的结构示意图图2是本专利技术所述反应段的结构示意图图中数字所表示的相应部件名称:1-甲醇箱，2-滤清器，3-甲醇泵，4-流量控制阀，5-三通阀，6-电磁阀，7-卡套接头，8-蒸发管，9-节流管，10、12-单向阀，11-裂解管，13-裂解气存储罐，14-压力传感器，15-数字压力显示器，16-针阀。图1中箭头指向供气方向，图2箭头为裂解气出口。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1和图2所示，本专利技术为一种小型甲醇裂解装置，主要包括甲醇箱1、滤清器2、甲醇泵3、流量控制阀4、三通阀5、电磁阀6、卡套接头7、蒸发管8、节流管9、单向阀一10、裂解管11、单向阀二12、裂解气存储罐13、压力传感器14、数字压力显示器15、针阀16、加热装置(未图示)、催化剂(未图示)等。具体地，滤清器2设置于甲醇箱1与甲醇泵3之间，过滤甲醇杂质、避免管路堵塞，流量控制阀4控制阀门开度，可控制甲醇供醇量，进一步控制反应空速，三通阀5连接供醇管路、蒸发管路和回醇管路，即，三通阀5的一个出口连接蒸发管8的入口端，另一个出口连接电磁阀6的入口，电磁阀6的出口回接甲醇箱1，甲醇箱1出口依次通过滤清器2、甲醇泵3和流量控制阀4接三通阀5的入口。反应段由蒸发管8、节流管9和裂解管11组成，均呈螺旋状，本实施例中蒸发管8和裂解管11为单螺旋管结构。各段之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种甲醇裂解装置，包括反应段，其特征在于，所述反应段由通过卡套接头(7)依次连接的蒸发管(8)、节流管(9)和裂解管(11)组成，其中节流管(9)和裂解管(11)之间设置有单向阀一(10)。/n
【技术特征摘要】
1.一种甲醇裂解装置，包括反应段，其特征在于，所述反应段由通过卡套接头(7)依次连接的蒸发管(8)、节流管(9)和裂解管(11)组成，其中节流管(9)和裂解管(11)之间设置有单向阀一(10)。
2.根据权利要求1所述甲醇裂解装置，其特征在于，所述蒸发管(8)、节流管(9)和裂解管(11)均呈螺旋状。
3.根据权利要求1所述甲醇裂解装置，其特征在于，所述蒸发管(8)和裂解管(11)为单螺旋管结构。
4.根据权利要求1或2或3所述甲醇裂解装置，其特征在于，所述裂解管(11)内填充有促进反应的低温催化剂。
5.根据权利要求4所述甲醇裂解装置，其特征在于，所述低温催化剂为铜系催化剂，形态为固体珠状小颗粒，催化剂粒径与裂解管(11)直径之比为1:6，裂解管(11)的进出口均填充有石英棉。
6.根据权利要求1所述甲醇裂解装置，其特征在于，通过设置不同直径的蒸发管(8)以调节蒸发容量，通过节流管(9)提高甲醇的蒸发汽化效果和提升裂解反应效率，其中节流管(9)的直径小于蒸发管(8)和裂解管(11)的直径。
7.根据权利要求1所述甲醇裂解装置，其特征在于，所述裂解管(11)与蒸...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏衍举，张洁，杨亚晶，刘圣华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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