一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器技术方案

本技术涉及一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，包括相连的气液混合端及氧化反应端，所述气液混合端的前端设有进气端罩及甲醇溶液雾化喷嘴，所述气液混合端与所述氧化反应端间设有电加热网，所述电加热网及氧化反应端内壁均涂覆有氧化催化剂。本技术将氧化反应器原料甲醇溶液雾化所需的蒸发器改进为设于气液混合端前部的甲醇溶液雾化喷嘴，解决了汽化需要配备专用蒸发器的问题同时无需连接蒸发器解决了控制延迟问题；通过在氧化反应管前端设置电加热网，快速加热解决了启动阶段能量消耗大启动时间长及系统无法在低温环境冷启动的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属甲醇制氢氧化反应器，特别是涉及一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器。

技术介绍

1、甲醇重整器是一种用于化学工程，特别是燃料电池
的装置，它可以通过甲醇和水(蒸汽)混合物的反应为氢燃料电池生产氢气。其中，甲醇通过压力、热量以及催化剂的共同作用转化为氢气和二氧化碳，之后可通过变压吸附(psa)或分离膜等方法提取出高纯度氢气。

2、其中，甲醇重整器的重整反应管的管侧需要输入甲醇溶液混合物，壳侧则需要提供热源对管侧内的甲醇溶液混合物进行加热以维持其温度在催化剂反应温度范围内持续反应制氢。为了节约成本，节省物料，可以选择向氧化反应器内通入与甲醇重整原料相同的甲醇水溶液，加热形成高温热烟气并通向甲醇重整器的壳侧实现对管侧的持续稳定供热。

3、目前作为加热装置的氧化反应器存在以下问题：1、常规用于保证空气均匀性的变径结构引起混合距离过长；2、流向横截面上流量偏差引起出口温度不均匀；3、为了将甲醇溶液汽化需要配备专用蒸发器；4、启动阶段能量消耗大启动时间长；5、系统无法在低温环境下冷启动；6、氧化反应器最终产生的高温烟气温度与由蒸发器提供的汽化甲醇溶液状态有关，而蒸发器另配会引起控制延迟。

技术实现思路

1、本技术所要解决的技术问题是提供一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，提高氧化反应器生产热烟气的效率以及可控性。

2、本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，包括相连的气液混合端及氧化反应端，所述气液混合端的前端设有进气端罩及甲醇溶液雾化喷嘴，所述氧化反应端包括与所述气液混合端后端相连的电加热网及金属蜂窝反应通道，所述电加热网及金属蜂窝反应通道内均涂覆有氧化催化剂，所述金属蜂窝反应通道(8)的径向截面内，纵向层叠布置有若干层所述波浪反应管、横向所述波浪反应管的波峰间距相等；沿所述金属蜂窝反应通道(8)的轴向，所述波浪反应管的波峰间距变化，所述氧化催化剂涂覆于所述波浪反应管内。

3、优选地，所述气液混合端为阶梯状，包括第一阶及第二阶，所述第一阶顶部设有所述进气端罩，所述第二阶顶部环绕于所述第一阶外均布有若干雾化喷嘴安装座，所述雾化喷嘴安装座上设有所述甲醇溶液雾化喷嘴。

4、优选地，所述第二阶与所述电加热网间通过设有密封垫片的连接法兰固定相连，所述金属蜂窝反应通道的尾部通过连接法兰与重整反应器相连。

5、优选地，所述氧化反应端的尾部设有热烟气出口，所述热烟气出口处设有温度传感器。

6、有益效果

7、本技术将氧化反应器原料甲醇溶液雾化所需的蒸发器改进为设于气液混合端前部的甲醇溶液雾化喷嘴，解决了汽化需要配备专用蒸发器的问题同时无需连接蒸发器解决了控制延迟问题；通过在氧化反应管前端设置电加热网，快速加热解决了启动阶段能量消耗大启动时间长及系统无法在低温环境冷启动的问题。

8、本技术的金属蜂窝反应通道采用交替变换的波浪反应管，改变常规原有反应通道的甲醇水蒸气流动特性，可以有效提高反应器内的温度均匀性，增加原料与催化剂接触时间，提高原料利用率。

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【技术保护点】

1.一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，其特征在于，包括相连的气液混合端(10)及氧化反应端，所述气液混合端(10)的前端设有进气端罩(1)及甲醇溶液雾化喷嘴(4)，所述氧化反应端包括与所述气液混合端(10)后端相连的电加热网(7)及金属蜂窝反应通道(8)，所述电加热网(7)及金属蜂窝反应通道(8)内均涂覆有氧化催化剂，所述金属蜂窝反应通道(8)的径向截面内，纵向层叠布置有若干层波浪反应管、横向所述波浪反应管的波峰间距相等；沿所述金属蜂窝反应通道(8)的轴向，所述波浪反应管的波峰间距变化，所述氧化催化剂涂覆于所述波浪反应管内。

2.根据权利要求1所述的一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，其特征在于，所述气液混合端(10)为阶梯状，包括第一阶(2)及第二阶(5)，所述第一阶(2)顶部设有所述进气端罩(1)，所述第二阶(5)顶部环绕于所述第一阶(2)外均布有若干雾化喷嘴安装座(3)，所述雾化喷嘴安装座(3)上设有所述甲醇溶液雾化喷嘴(4)。

3.根据权利要求2所述的一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，其特征在于，所述第二阶(5)与所述电加热网(7)间通过设有密封垫片的连接法兰(6)固定相连，所述金属蜂窝反应通道(8)的尾部通过连接法兰(6)与重整反应器相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，其特征在于，所述氧化反应端的尾部设有热烟气出口，所述热烟气出口处设有温度传感器(9)。

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【技术特征摘要】

1.一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，其特征在于，包括相连的气液混合端(10)及氧化反应端，所述气液混合端(10)的前端设有进气端罩(1)及甲醇溶液雾化喷嘴(4)，所述氧化反应端包括与所述气液混合端(10)后端相连的电加热网(7)及金属蜂窝反应通道(8)，所述电加热网(7)及金属蜂窝反应通道(8)内均涂覆有氧化催化剂，所述金属蜂窝反应通道(8)的径向截面内，纵向层叠布置有若干层波浪反应管、横向所述波浪反应管的波峰间距相等；沿所述金属蜂窝反应通道(8)的轴向，所述波浪反应管的波峰间距变化，所述氧化催化剂涂覆于所述波浪反应管内。

2.根据权利要求1所述的一种用于甲醇重整制氢系统的氧化反应器，其特征在于，所述气液混...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝赵杰，张洪图，史笑，沈建跃，
申请(专利权)人：苏州氢洁电源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：