CN1014817B

CN1014817B - 醇裂解反应器

Info

Publication number: CN1014817B
Application number: CN88108905A
Authority: CN
Inventors: 董银谈
Original assignee: YUNNAN PATENT TECH DEV AND TRA
Current assignee: YUNNAN PATENT TECH DEV AND TRA
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1991-11-20
Also published as: CN1034248A

Abstract

这种用于向汽油发动机供给醇类——汽油混合燃料的醇裂解反应器。其蒸发过热室和催化裂解反应管被设计于一个小型壳体中，所需热量全由发动机排气余热提供。产生的富氢燃烧气体与雾化汽油混合后供给发动机。供裂解的醇能用粗甲醇、粗甲醇掺水，乙醇、乙醇掺水和杂醇。该反应器空间尺寸小，整体结构紧凑，升温快，成本低，便于实用。

Description

本发明涉及一种醇催化裂解器。特别是一种用于向发动机供给醇裂解气和汽油混合燃料的醇类裂解反应器。

在EP-102845中公开了一种醇裂解反应器。它是将分解后的裂解气全部代替汽油作内燃机燃料。这种反应器包括反应室壁。反应器室进气装置及出气装置，反应室壁把催化剂填充物封装起来，在反应室壁上固定有内部翅片。不足之处是反应室内升温速度慢，热量分布不均匀，故冷车起动困难;另外，其裂解系统整体结构复杂，在反应器前要有蒸发器或过热器用于甲醇的蒸发和过热，整个装置在车体上安装空间受到限制。在冷车起动及高负载状态时，反应器还不能向发动机输送裂解气，发动机必须依靠液态或汽态醇运转，这就带来了以甲醇液体为燃料产生的缺点，如毒性大，排放的醛类物质对大气有污染。还会造成机件腐损，腐蚀加剧。再就是反应器排气阻力增大。

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种蒸发、气化、催化裂解装置在同一反应器内的醇裂解反应器、它能有效地催化裂解产生富氢燃烧气体，并且结构简单，热交换效率高，便于实用。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：该醇裂解器连在排气管上，包括蒸发过热部、催化剂填充物、反应部、它们被装在该裂解反应器壳体内，蒸发过热部由固定在上下花板间的蒸发室和安置在反应器底部的过热室构成，所说的蒸发室与过热室联为一体并相通，蒸发室内有一排两端固定在蒸发室左右侧壁上的平行蒸发列管，反应部由固定在上、下花板上的反应列管构成，反应列管内封装有催化剂填充物。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：在蒸发室顶部装有进醇管、将表面制有横向浅槽的分流板固定在蒸发室内的列管上面，并在分流板浅槽中均匀开孔;在过热室和反应管之间固定装有一不锈钢挡网，由反应管连通过热室和集气室，集气室由一排气管接至冷却器。

上、下花板和反应列管最好采用铜或不锈钢制做。反应列管采用52-74根，每根用长18-30厘米，直径10-18毫米的管子。

所用的催化剂填充物为低温铜锌类，也可用高温锌铬型或钯、铂等贵金属。

在裂解反应器进气管路上可以装设进气电磁阀。此外在裂解反应器的进醇管路上可以连接温控自动输送装置。

本发明的优点：在反应器壳体内布置蒸发过热及反应部，所以反应器空间尺寸小，整体结构紧凑，反应器升温快，排气阻力小，并且成本低，同时因为反应器是连接在排气管路上，所需热量全由发动机排气余热提供。并不影响原有的汽油燃料供给系统，所以对冷车起动和高速行驶时没有任何影响，容易实施。另外由于在裂解反应器的进醇管路上连接了温度控制装置，其一端连有反应催化床中的热敏元件及温度控制显示仪。所以容易对催化床与排气温度升降实现同步控制。

发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图面说明：

图1是醇裂解反应器的主视图。

图2是醇裂解反应器的侧视图。

图3是醇裂解反应器与汽油发动机相匹配的流程示意图。

由图1及图2可见，有一钢板制的裂解反应器壳体（1）。内部有上花板（11）封闭住的蒸发室（4）、过热室（18）和封装了催化剂填充物（14）的反应列管（12）。前后进排气接口（15、19）与壳体制成一体，接在发动机排气管路上。上花板与壳体及上盖（2）通过紧固件（13）联结。并在上花板与上盖间围成一封闭的集气室（10）。由上花板（11）及有孔侧壁（9）围成的细长形蒸发室位于反应器内的一侧，蒸发室底面与一由下花板（16）围成的扁形过热室（18）连通。竖直的反应列管两端焊结固定在上花板和下花板上面，并连通过热室与集气室。在上盖表面装有进醇管（3）与蒸发室顶部连通，有排气管（20）与集气室相通。

反应列管可用铜管、不锈钢管或其它耐腐、耐温、有足够强度的材质制成，其规格为长18-30cm、直径φ10-18mm，共58根铜管构成有五排反应列管束，第一排及最后一排各11根，中间三排各有12根。列管内共充填了催化剂1.6-1.8升，催化剂填充物为M-2锌铬型或MS-573铂钯型。

蒸发室内壁上的角撑（8）托住一表面开有通孔（7）的分流板（5），其下方顺序排有8根互相平行的蒸发管（6）、蒸发管和矩形蒸发室的有孔侧壁（9）上孔径紧密配合并固定焊结;一不锈钢网（17）装在过热室内并在反应管下端部与过热室之间形成挡网，以收集来自催化剂填充物的细微颗粒。不让其落入过热室。

由图3可见，醇裂解反应器（1）连接在发动机排气管道（23）上。反应器（1）由进醇管道（3）与贮醇箱（30）联通，液体醇由进醇管道（3）经过手动阀（29）和温控电动泵（28）至反应器上的进醇管（3）被送入蒸发室内，温控电动泵（28）与装在驾驶室内的温度控制显示仪（27）及连接在反应器催化床内的热敏元件（26）构成温控自动输送装置（21）。反应器产生的富氢气体由集气室（10）上的排气管（20）经排气管道（20）进入冷却器（31）进行降温稳压，冷却器（31）由进气管（32）与发动机（22）上的混合器（33）联通。在贮醇箱（30）内用做醇燃料的醇可用粗甲醇、粗甲醇掺水，乙醇、乙醇掺水和杂醇，本实施例中用的是甲醇。反应器裂解中所需的热量，由发动机排出的废气余热供给。热废气通过管道（23）经一电磁阀（24）进入反应器（1）。管道（23）上所设的电磁阀（24）与化油器的节气门连着，当油门脚踏板放开，节气门关闭时，带动电磁阀（24）动作，使废气由管道（25）排出，避免冷空气通过反应器降温。

当发动机冷车起动时，仅以汽油为燃料，来自发动机（22）的废气经过管道（23）和电磁阀门（24）进入反应器（1）内，废气在反应管（12）之间，过热室（18）的外表面以及蒸发管（4）内通过然后离开反应器，经尾管排出热废气加热反应管，当反应器催化床温度达到由温度控制显示仪（27）调定的值时，连接热敏元件（27）的温控电动泵（28）自动启动、此时驾驶员开启手动阀（29），液体甲醇便由管道通过进醇管（3）进入蒸发室（4），在蒸发室内液体甲醇经分流板（5）上的细小通孔（7）流到蒸发管（6）表面，已被热废气加热的蒸发管（6）使醇蒸发汽化，汽流进入过热室（18）再蒸发和过热，成为约250℃的过热蒸气，之后进入反应管（12）与温度280- 420℃、压力-3bar的催化剂（14）进行催化裂解反应，产生甲醇裂解气。其反应式为：

当甲醇中含水份时，其反应式为：

其中甲醇允许含水量为0-29%（体积），最佳含水量为6-12%。甲醇裂解气所含成份：H₂为61-70%，CO为30-17%。CH₃OH为3%，H₂O为2-3%，及少数其它碳氢可燃气体。甲醇裂解气具有辛烷值高，燃烧速度快，稀燃性好，容易在中低负荷工况下实现稀薄燃烧;热值比液体甲醇高20%，反应器上的排气管（20）把裂解气送入冷却器（31）进行降温稳压后、再经管道（32）送入混合器与空气混合，成为甲醇裂解气-空气混合气，再与来自化油器的雾化汽油混合送入发动机气缸。该反应器（1）也可以与消声器组装为一体，使消音效果更佳。

图3所示反应器中连有热敏元件（26），在反应器内，通过废气加热使催化床温度达到所要求的进醇温度，如320℃，同时也在温度控制显示仪（27）上显示出来，此时热敏元件使温控电动泵（28）自动启动，开启手动阀（29）即可由管道输送甲醇进入反应器。

反应器壳体和可用耐高温金属制作、内部的封闭蒸发室、过热室及反应管和上、下花板用耐高温耐腐的材料制作如铜，不锈钢等。反应器装车后会向周围大气散发热量而使其温度降低，因而在壳体上围一层绝热外壳，并使进排气接口由包围部份延伸出来，使之与发动机排气管相连接。

Claims

1、一种用于向汽油发动机供给醇类-汽油混合燃料的醇裂解反应器(1)，由蒸发过热部、催化剂填充物及反应部三个主要部份构成，该反应器通过前后进排气接口(15、19)连接在发动机排气管路(23)上，在反应器上盖(2)的表面有一进醇管(3)与蒸发室(4)顶部连通，以及一输出裂解气的排气管(20)与反应器集气室(10)顶部连通，其特征在于所说的反应器的三个主要部份装在一个壳体内，上盖(2)与上花板(11)间具有一个集气室(10)，上、下花板(11、16)间具有一个蒸发室(4)和封装有催化剂填充物(14)的反应列管(12)，在蒸发室(4)内固定有一排平行的蒸发列管(6)，位于下花板(16)下面的过热室(18)与蒸发室(4)的底面相通，竖直的反应列管(12)两端使上部的集气室(10)与下部的过热室(18)相通。

2、根据权利要求1所述的反应器，其特征是在蒸发室（4）内，位于蒸发列管（6）上方装有一开浅槽的分流板（5），浅槽中开有通孔（7）。

3、根据权利要求1所述的反应器，其特征是在过热室（18）内，位于反应列管的下端装有不锈钢制的挡网（17）。

4、根据权利要求1所述的反应器，其特征是反应列管内封装的催化剂填充物（14）采用高温锌铬型或钇、铂贵金属。

5、根据权利要求1所述的反应器，其特征是上、下花板和反应列管采用耐高温、耐腐蚀材料，最好是用铜或不锈钢。

6、根据权利要求1或6所述的反应器，其特征是反应列管用52-74根，规格为长18-30cm，直径10-18mm的管子。

7、根据权利要求1所述的反应器，其特征是在反应器（1）的进废气管路（23）上装有一个随油门踏板联动的电磁阀（24）。

8、根据权利要求1所述的反应器，其特征是在反应器（1）的进醇管路（3）上装有温控自动输送装置，由温控电动泵（28），温度控制显示仪（27）和连入催化床中的热敏元件（26）组成。