CN101842316B - 利用蒸气重整反应的氢气产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用蒸气重整产生氢气的装置。该装置包括：外壳，其中央部分设置有用于产生高温反应热的燃烧部分；火焰引导件，其设置为形成燃烧部分的外壁并在火焰引导件的外侧设置有空间；多个催化剂管，其相对于燃烧部分的中心等间隔地布置在火焰引导件的外侧的空间中；原料供应歧管，其设置在外壳的内部的一侧以将从装置外部供应的原料配送至各催化剂管；重整产物歧管，其与各催化剂管的一端连接以将通过重整反应而得到的重整产物排出至装置外部；以及支撑部件，其由内环板和外环板组成，该内环板形成在外壳的内部的一侧，该外环板同心地设置在内环板的外周的周围，并且在内环板与外环板之间的边界处形成有管孔，各催化剂管的一端插入管孔中。在所述氢气产生装置中，用于支撑多个催化剂管的支撑部件的结构简单地分为内环板和外环板，从而可以有效地补偿由热应力引起的支撑部件的膨胀和收缩。结果，可防止因热应力造成的支撑部件的变形和损坏，继而可提高所述氢气产生装置的整体耐用性和稳定性。

Description

利用蒸气重整反应的氢气产生装置
技术领域
本发明涉及利用蒸气重整产生氢气的装置，其通过天然气或碳氢化合物的蒸气重整反应连续地供应氢气。更具体而言，本发明涉及利用蒸气重整而产生氢气的装置，其中，用于支撑发生高温重整反应的催化剂管的支撑部件的结构得以改进且耐用性提高，从而可确保稳定的性能和可靠性。 
背景技术
近年来，由于随着技术革新的发展，能源消耗逐渐增加，因而矿物燃料储备紧缺的问题及环境污染问题亟待解决，同时人们对使用清洁的氢燃料作为能源载体的氢能的兴趣也与日俱增。然而，在从替代能源(太阳能、风能、潮汐能等)制取氢气的过程中，在经济效率方面仍存在许多困难与局限。 
因此，提出了从现有技术中所用的矿物燃料即包括天然气在内的碳氢化合物来制取清洁的氢燃料的技术。 
现有制取氢气的方法包括：蒸气重整、矿物燃料(煤、石油、天然气、丙烷、丁烷等)的部分氧化或自热重整以及水电解，其中，蒸气重整被视为经济可行的方法，其在商业上的应用最为广泛。 
当蒸气重整器在高压(15-25bar)、高温(高于850℃)的条件下操作时利用上述的蒸气重整方法大规模地制取氢气的过程有利于制取氢气。然而，若所述大规模的制氢过程缩减至家用或用于分布式发电的中等规模或小规模，则必须解决包括操作时间、初始操作、稳定蒸气供应、安装规模及大小在内的多种限制。 
作为解决这些限制而做出的努力，已尝试了如下各种方法：组合单元过程，开发适用于小型燃料电池系统的催化剂，优化热流体分析，简化系统结构以便提高加工性能和生产率，以及在整合系统 各元件的同时减小尺寸以便缩减初始操作时间、降低热量损失并且提高热效率。 
用于现有的这种中小规模处理的蒸气重整器主要具有这样的结构：大型的热交换器安装于重整器的外部，以便在通过燃烧气体供应在重整器中发生重整反应所需的热量之后，利用高温燃烧废气辅助地将原料/水的温度提升到适于蒸气重整器的温度(500-700℃)。 
相反，如果热交换器安装于重整器的内部，则可预料到系统的结构将简化、总体积将下降并且热效率将提高。然而，存在的问题是：由于在重整器内部设置复杂的热交换器结构，因此重整器的初始生成及稳定操作是困难的，并且由于暴露于高温下的部分直接接触因被低温水或原料冷却而保持低温的部分，因此该重整器无法承受频繁的热循环。 
图1为示出根据现有技术的重整器的结构的示意图。如图1所示，在根据现有技术的重整器100中，在外壳110内设有用于产生蒸气反应所需热量的燃烧部分115。在该燃烧部分115内安装有用于燃烧从外部供应的气体/燃料的燃烧器。 
这里，在燃烧部分中产生的高温热量向催化剂管120供应反应热，然后通过燃烧气体出口117被排出到外部。 
同时，现有的重整器100具有这样的结构：包括催化剂管120的催化床相对于燃烧部分115同心地布置。这里，催化床与设置在外壳100内的原料供应歧管130连接，由此向催化床供应原料/蒸气。 
具体地，如图1所示，原料供应歧管130具有这样的结构：其与用于从外部供应原料/蒸气的导入管连接，并且与各个催化剂管120连接，从而向各个催化剂管120供应原料/蒸气。 
被供应至催化剂管120的原料/蒸气经过由燃烧部分115提供反应热的重整反应，并且通过与催化剂管120的一侧相连的重整产物歧管140而被排出。 
这里，重整产物歧管140的一端与催化剂管120连接，另一端与暴露于外壳110外部的排出管连接。 
与此同时，催化剂管120插入支撑部件150中并且由该支撑部 件150支撑，其中支撑部件150水平设置在筒状的外壳110内。 
图2为现有的支撑部件150的透视图。如图所示，支撑部件150设置为具有给定厚度的圆形板材的形式，并且在中心处形成有具有给定尺寸的安装孔150h1。此外，相对于安装孔150h1同心地形成有管孔150h2，催化剂管120的一端插入管孔150h2内。 
具有上述结构的支撑部件150的外周侧通过焊接安装在外壳110的内壁侧上，并且支撑部件150的内周侧与设置在外壳110内的管状火焰引导件114接合。 
具体地，支撑部件150的安装孔150h1安装在与外壳110的内周侧相距一定距离的位置，并且安装孔150h1的尺寸与限定燃烧部分115和催化剂管120的安装空间的管状火焰引导件114的外周侧相对应，从而可使安装孔150h1插设在管状火焰引导件114的外周侧的周围。这里，火焰引导件114的一端与外壳110连接。 
发明内容
要解决的技术问题 
然而，根据现有技术的重整器存在这样的问题：由于催化剂管被反应热加热至高温，因此支撑催化剂管的支撑部件将发生热变形，从而在很大程度上削弱稳定性与耐用性。 
具体地，当分析在重整器操作的高温下支撑部件发生的热变形时，支撑部件的中央部分的温度相当高。因此，在支撑部件的中央部分产生高于容许值的热应力，特别地，由于重整器反复在高温与低温下操作，因此支撑部件发生变形和损坏的风险高。为此，出现重整器的整体耐用性和稳定性削弱的一系列问题。 
本发明意在解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的是提供一种利用蒸气重整产生氢气的装置，其中支撑部件分为内环板和外环板，并且在内环板与外环板的组合体上形成有管孔，使得催化剂管插入在所述管孔中同时在每个催化剂管与每个管孔之间存在间隙，由此可以稳定地补偿由热应力引起的支撑部件的膨胀和收缩。 
技术方案 
为了达到上述目的，本发明提供了一种利用蒸气重整产生氢气的装置，包括：外壳，其中央部分设置有用于产生高温反应热的燃烧部分；火焰引导件，其设置为形成所述燃烧部分的外壁并在所述火焰引导件的外侧设置有空间；多个催化剂管，其相对于所述燃烧部分同心地布置在所述火焰引导件的外侧的空间中；原料供应歧管，其设置在所述外壳的内部的一侧以将从所述装置的外部供应的原料配送至各所述催化剂管；重整产物歧管，其与各所述催化剂管的一端相连接以将通过重整反应而得到的重整产物排出至所述装置的外部；以及支撑部件，其由内环板和外环板组成，所述内环板形成在所述外壳的内部的一侧，所述外环板围绕所述内环板的外周与所述内环板同心地设置，并且在所述内环板与所述外环板之间的边界处形成有管孔，各所述催化剂管的一端插入所述管孔中，其中，所述内环板和所述外环板设置为形成膨胀补偿间隙，使得所述膨胀补偿间隙可以补偿由所述燃烧部分的反应热所引起的热膨胀。 
有益效果 
在根据本发明的利用蒸气重整产生氢气的装置中，所述用于支撑多个催化剂管的支撑部件的结构简单地分为内环板与外环板，从而可以稳定地补偿因热应力而引起的支撑部件的膨胀和收缩。结果，可防止因热应力造成的支撑部件的变形和损坏，继而可提高所述氢气产生装置的整体耐用性和稳定性。 
附图说明
图1为示出根据现有技术的利用蒸气重整产生氢气的装置的构造的截面图。 
图2为示出现有的支撑部件的透视图。 
图3为示出根据本发明的利用蒸气重整产生氢气的装置的构造的截面图。 
图4为示出根据本发明的支撑部件的实例的平面图。 
图5为示出根据本发明的支撑部件的实例的透视图。 
图中的主要附图标记的说明 
1：氢气产生装置； 3：外壳； 
3a：燃烧气体出口；5：燃烧部分； 
7：催化剂管；     8：原料供应歧管； 
8a：导入管；      9：重整产物歧管； 
9a：排出管；      10：支撑部件； 
10h1：安装孔；    10h2：管孔； 
11：内环板；      11a：内半槽； 
13：外环板；      13a：外半槽。 
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细说明根据本发明的利用蒸气重整产生氢气的装置的优选实施例。 
图3为示出根据本发明的利用蒸气重整产生氢气的装置的构造的截面图。 
如图3所示，本发明的利用蒸气重整产生氢气的装置1大致包括：外壳3；火焰引导件4，其限定设置在外壳3中的燃烧部分5；多个催化剂管7，其竖直地设置在外壳3内与燃烧部分相分隔的空间中；原料供应歧管8，其将原料供应至各个催化剂管7；重整产物歧管9，其将在各个催化剂管7中得到的重整产物排出到外部；以及支撑部件10，其用于支撑各个催化剂管7。 
外壳3是提供可以安装包括燃烧部分5在内的多种元件的空间的主体。燃烧部分5设置在外壳3的内部的中央部分。 
这里，燃烧部分5用于提供重整反应所需的热量，并且设置有用于燃烧从外部供应的气体/燃料的公知的燃烧器。在燃烧部分5中产生的热量穿过稍后将说明的催化剂管7进而通过燃烧气体出口3a而被排出到外部。 
外壳3可以设置为在内壁侧设有绝热材料2的圆筒的形式，由于外壳3的构造是本领域的公知技术，因此这里省略其详细说明。 
火焰引导件4是安装在外壳3内的管状部件，并且起到形成燃烧部分5的外侧壁和限定催化剂管7所安装的空间的作用。 
火焰引导件4的一端与外壳3的内侧壁连接，另一端与外壳3的内侧壁间隔一定距离，以便于在燃烧部分5中产生的燃烧气体可流至催化剂管7所安装的空间中。 
具体地，如图3所示，火焰引导件4的上端与外壳3的内上侧接合，下端与外壳3的内下侧间隔一定距离。 
同时，火焰引导件4由既不会产生高温变形或热膨胀也不会由于表面氧化而腐蚀的金属材料制成。同外壳3一样，由于可以根据公知技术来提供火焰引导件4，因此这里将省略其详细说明。 
各催化剂管7安装在相对于火焰引导件4而言为外部的空间中，并且多个催化剂管7相对于燃烧部分5同心地布置。 
在催化剂管7中装填有Ni基蒸气重整催化剂、或含有至少0.01重量百分比的诸如Pt或Ru等金属的Ni基蒸气重整催化剂。 
这里，考虑到催化剂管7中的压降和反应性来适当确定重整催化剂的直径，由于重整催化剂的构造是本领域的公知技术，因此这里将省略说明。 
原料供应歧管8在外壳3的一侧安装成与各个催化剂管7相连接，并且起到配送并供应从外部供应的原料/蒸气的作用。 
重整产物歧管9通过管道与各个催化剂管7连接，并且起到将重整后气体即重整产物排出至外部的作用。如图3所示，重整产物歧管9安装在原料供应歧管8的一侧。 
同时，原料供应歧管8与重整产物歧管9可以彼此邻近地设置，也可以相对于催化剂管7彼此反向地设置。原料供应歧管8和重整产物歧管9可以设置成多种形式，只要其分别具有向催化剂管7供应原料/蒸气和将重整产物排出到外部的技术特征即可。 
附图标记8a表示原料/蒸气供应管，其暴露于外壳3的外部且与原料供应歧管8连接，并且附图标记9a表示重整产物排出管，其用于将在催化剂管中得到的重整产物排出至外壳3的外部。 
支撑部件10是构成本发明的主要技术特征的元件，并且设置为 由金属材料制成的圆盘的形式，并且用于对催化剂管7提供稳定的支撑。如图4、图5所示，支撑部件10分为内环板11和外环板13，从而可补偿由于反应热而引起的膨胀和收缩。 
在该支撑部件10的内环板11与外环板13之间的边界处形成有管孔10h2，催化剂管7的一端插入管孔10h2中。 
更具体而言，构成支撑部件10的内环板11和外环板13设置成圆形板材，该圆形板材具有中央穿孔的环形形状，并且在内环板11与外环板13之间形成膨胀补偿间隙10h3，从而可补偿由于反应热而引起的热膨胀。 
具体而言，贯穿内环板11的中心形成安装孔10h1，火焰引导件4插入安装孔10h1中然后通过焊接与安装孔10h1的侧面相接合。 
此外，在外环板13的中心形成有能够容纳内环板11的贯通孔(未示出附图标记)，并且外环板13的外周侧通过焊接与外壳3的内壁侧相接合。 
在具有上述构造的内环板11与外环板13中，形成有多个管孔10h2，从而可将催化剂管7插入管孔10h2中。每个管孔10h2由在内环板11的外周侧形成的半圆形的内半槽11a和在外环板13的内周侧形成的半圆形的外半槽13a组成，其中外半槽13a与内半槽11a相对。 
与此同时，组成每个管孔10h2的内半槽11a和外半槽13a优选具有比每个催化剂管7的直径大的尺寸，以使内半槽11a、外半槽13a与催化剂管7的外周侧相距给定的间隙“g”。 
因此，如果催化剂管7或支撑部件10因反应热而膨胀，则通过间隙“g”来补偿该膨胀，从而阻止元件之间发生应力集中。 
现在将说明在上述利用蒸气重整产生氢气的装置中的燃烧过程。 
当从装置外部供应的空气与燃料通过燃烧部分5中的燃烧器而燃烧时，产生高温的废气，该废气朝向由火焰引导件4限定的空间中的催化剂管7移动，并将热量传递至催化剂管7。 
然后，催化剂管7通过原料供应歧管8接收原料/蒸气进而利用 重整催化剂来进行重整反应。在重整反应中，原料/蒸气转化为重整后气体即重整产物，该重整产物由氢气、一氧化碳、二氧化碳、未反应的原料及余量的水组成，转化后的重整产物通过重整产物歧管9而被排至外部。 
与此同时，催化剂管7和支撑部件10在高温反应热下发生膨胀，并且由于支撑部件10具有这样的结构：即，支撑部件10相对于催化剂管7被分成内环板11和外环板13，同时形成膨胀补偿间隙10h3和间隙“g”，因此可以稳定地补偿由热膨胀而引起的元件的变形。 
如上所述，如果催化剂管7由于反应热而发生膨胀，则可以通过催化剂管7与支撑部件10的管孔10h2之间的间隙来消除由催化剂管7的横向膨胀而引起的变形，并且可以通过原料供应歧管8与重整产物歧管9之间的管接头连接来消除催化剂管7的纵向变形。如果催化剂管7、原料供应歧管8及重整产物歧管9通过管接头彼此连接，则催化剂管可以容易地安装及拆卸，因此可以仅选择性地更换那些因长期受到高温影响而终结寿命的催化剂管。 
尽管为了解释说明披露了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员应能理解在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围和主旨的前提下可以进行各种变型、增添及置换。 

Claims (5)

1.一种利用蒸气重整产生氢气的装置，包括：
外壳，其中央部分设置有用于产生高温反应热的燃烧部分；
火焰引导件，其设置为形成所述燃烧部分的外壁并在所述火焰引导件的外侧设置有空间；
多个催化剂管，其相对于所述燃烧部分的中心等间隔地布置在所述火焰引导件的外侧的空间中；
原料供应歧管，其设置在所述外壳的内部的一侧以将从所述装置的外部供应的原料配送至各所述催化剂管；
重整产物歧管，其与各所述催化剂管的一端相连接以将通过重整反应而得到的重整产物排出至所述装置的外部；以及
支撑部件，其由内环板和外环板组成，所述内环板形成在所述外壳的内部的一侧，所述外环板围绕所述内环板的外周与所述内环板同心地设置，并且在所述内环板与所述外环板之间的边界处形成有管孔，各所述催化剂管的一端插入所述管孔中，
其中，所述内环板和所述外环板设置为形成膨胀补偿间隙，使得所述膨胀补偿间隙可以补偿由所述燃烧部分的反应热所引起的热膨胀。
2.如权利要求1所述的装置，其中，
所述内环板和所述外环板均由圆形板材制成，所述圆形板材具有中央穿孔的环形形状。
3.如权利要求1所述的装置，其中，
各所述管孔均由在所述内环板的外周侧形成的半圆形的内半槽和在所述外环板的内周侧形成的半圆形的外半槽组成，所述外半槽与所述内半槽相对。
4.如权利要求1所述的装置，其中，
所述内环板与插入其中央部分的所述火焰引导件相焊接，并且所述外环板的外周侧与所述外壳的内壁侧相焊接。
5.如权利要求3所述的装置，其中，
形成各所述管孔的所述内半槽和所述外半槽形成为在每个半槽与各所述催化剂管的外周侧之间存在间隙。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101624359B1 (ko) * 2010-02-09 2016-05-26 에스케이이노베이션 주식회사 배기가스 배출이 개선된 수증기 개질 반응을 이용한 수소발생장치
US20150136655A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-21 Uop Llc Process for producing hydrogen-rich coal tar
EP3296255A1 (de) * 2016-09-14 2018-03-21 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Reformerrohr mit strukturiertem katalysator und verbessertem wärmehaushalt
CN107069065B (zh) * 2017-03-01 2023-04-28 四川宏达石油天然气工程有限公司 一种天然气重整制氢的转化炉
KR102023023B1 (ko) * 2017-11-17 2019-09-20 한국에너지기술연구원 원료 예열부 일체형 수증기 개질기
CN109798508B (zh) * 2017-11-17 2020-11-03 韩国能量技术研究院 原料预热部一体型水蒸气改质器及含其的氢制备系统
GB201813431D0 (en) * 2018-08-17 2018-10-03 Weedon Geoffrey Gerald Process & apparatus for steam reforming
KR102198569B1 (ko) * 2019-03-11 2021-01-12 한국에너지기술연구원 다목적 모듈형 콤팩트 개질기
JP7126469B2 (ja) * 2019-03-26 2022-08-26 大阪瓦斯株式会社 改質炉
CN114471380B (zh) * 2022-01-05 2024-06-04 徐州汉尚新能源科技有限公司 一种活性炭催化天然气裂解制氢用反应釜

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1557694A (zh) * 2004-01-16 2004-12-29 东南大学 天然气双级流化床重整制氢方法及其制氢装置
CN1839095A (zh) * 2004-02-17 2006-09-27 松下电器产业株式会社 氢生成装置以及具备该装置的燃料电池系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3782455A (en) * 1972-05-01 1974-01-01 Atomic Energy Commission Heat exchanger tube mounts
AU529228B2 (en) * 1977-07-13 1983-06-02 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co. Ltd. Catalytic vapour phase oxidation
FR2515330B1 (fr) * 1981-10-23 1985-12-27 Creusot Loire Dispositif de maintien antivibratoire d'un faisceau de tubes notamment pour generateur de vapeur, et procede de montage d'un tel dispositif
JPH06345406A (ja) * 1993-06-11 1994-12-20 Tokyo Gas Co Ltd 水素製造装置
CA2335483C (en) * 1999-04-20 2005-03-29 Tokyo Gas Co., Ltd. Single-pipe cylindrical reformer and operation method therefor
DE60222123T2 (de) * 2001-06-04 2007-12-20 Tokyo Gas Co. Ltd. Zylinderförmige wasserdampfreformierungseinheit
EP1408003A1 (en) * 2002-10-10 2004-04-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hydrogen generator and electric generator using the same
JP4520100B2 (ja) 2003-03-20 2010-08-04 新日本石油株式会社 水素製造装置および燃料電池システム
KR101121315B1 (ko) * 2004-01-30 2012-03-23 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 개질기
KR101127688B1 (ko) * 2004-12-07 2012-03-23 에스케이이노베이션 주식회사 원통형 소형 개질 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1557694A (zh) * 2004-01-16 2004-12-29 东南大学 天然气双级流化床重整制氢方法及其制氢装置
CN1839095A (zh) * 2004-02-17 2006-09-27 松下电器产业株式会社 氢生成装置以及具备该装置的燃料电池系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2004-288434A 2004.10.14

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