CN104355291A - 一种小型甲醇催化制氢装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型甲醇催化制氢装置，包括甲醇水溶液混合器，温控微波热催化床反应器和氢气分离器，温控微波热催化床反应器内装填有载体上添加有微波吸收物质碳化硅的催化剂填料，中部还设有加热微波管并设有多处测温热电偶；甲醇水溶液在混合器内蒸发后进入温控微波热催化床反应器内，经微波管微波加热催化反应，产生的气体进入氢气分离器分离出氢气。本发明通过微波加热及三维点阵温度控制的方法实现反应器内催化床的精确热补偿，从而实现催化反应器的高效、节能和小型化。
Description
技术领域
本发明涉及能源及催化工程技术领域，具体说是一种用于催化甲醇反应制造氢气的小型甲醇催化制氢装置。
背景技术
随着科学技术飞发展，氢能将会成为21世纪最理想的能源。甲醇重整制氢是工业制氢的重要方法之一，常规甲醇重整制氢方法主要包括水蒸气重整制氢、部分氧化重整制氢和自然重整制氢，大多采用热载体循环供热、电加热或甲醇无焰燃烧等加热方式，通过反应器器壁的加热实现热能向催化剂层及反应气体的传导，反应温度不易控制，存在工艺条件复杂、设备庞大、加热不均匀、在反应器内部及催化剂层中易形成热点和冷点以及耗能高等问题。
专利文献CN104157889A公开了一种用于燃料电池汽车的甲醇水蒸气重整制氢反应器，采用了微波辐照加热反应物的技术方案，与常规加热相比，微波加热不需要热的传导和热对流，在微波的作用下，物质的介质分子在极短的时间内达到活化状态，分子的运动与碰撞加剧，大大加快了传质传热速率与反应速率，缩短了反应周期，无滞后效应；微波加热可以使物质内外同时加热，体系受热均匀，避免局部高温区和“冷点”的出现，可以提高系统的能量效率，具有节能减排的双重效果，但是，该方案仅使用设于催化反应器的腔室管壁上的波导管来进行微波加热，加热效果并不理想，且反应器内陶瓷氧化铝载体及催化剂对微波吸收能力弱，反应器通过微波腔对反应气体微波加热，微波利用率相对低，也并没有完全消除“冷点”和“热点”问题，距离实际应用的距离仍比较大。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种小型甲醇催化制氢装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种小型甲醇催化制氢装置，包括甲醇水溶液混合器，温控微波热催化床反应器和氢气分离器，所述甲醇水溶液混合器与氢气分离器分别连接于所述温控微波热催化床反应器的两端，所述温控微波热催化床反应器内装填有催化剂填料，中部还设有加热微波管，甲醇水溶液在混合器内蒸发后进入温控微波热催化床反应器内，经所述微波管微波加热催化反应，产生的气体进入所述氢气分离器分离出氢气，温控微波热催化床反应器内反应温度不高于500度。
进一步的方案中，所述温控微波热催化床反应器内还设有多处测温热电偶，进行三维点阵排布，可以对反应器中进行全面温度监控，实现反应器内催化床的精确热补偿，更能精准地控制甲醇催化反应的进行。
进一步的方案中，所述催化剂填料的载体为Al2O3，载体内添加有碳化硅等微波吸收物质，碳化硅对微波具有一定的吸收能力，在催化剂载体中添加了碳化硅，能够提高微波加热的效率、使得加热更加均匀。催化剂填料可以为负载型金属催化剂，如Cu、Ni、Pd、Pt、Pt-Rh等，具体可以使用CuO/Al2O3催化剂或Pt/Al2O3催化剂。
本发明的小型甲醇催化制氢装置，所述温控微波热催化床反应器为圆柱形，内径为5-100厘米，长度为20-200厘米，外壳为金属材料。
本发明具有以下突出的有益效果：
本发明的方案中，通过设于温控微波热催化床反应器中部的加热微波管进行微波加热，提高了加热效率和加热效果，还可通过三维点阵温度监测进行调整微波强度，调节反应温度更有效，实现反应器内催化床的精确热补偿，避免了反应器内出现热点和冷点；本发明的方案中在催化剂材料中添加了微波吸收物质碳化硅，利用微波对催化剂载体内微波吸收物质碳化硅加热，使甲醇与水蒸气混合气体在催化剂表面完成重整反应，热能传输的热阻更小，因而反应器内反应温度更均匀，化学反应效率高，反应速度快；本发明可以实现反应器的小型化和高效节能，反应条件易控制，反应器结构简单，降低成本费用。
附图说明
图1是本发明小型甲醇催化制氢装置的结构示意图；
图中，1-甲醇水溶液混合器，2-温控微波热催化床反应器，3-加热微波管，4-测温热电偶，5-氢气分离器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明:
实施例1
参见图1，本发明中的小型甲醇催化制氢装置，包括甲醇水溶液混合器1，温控微波热催化床反应器2和氢气分离器5，温控微波热催化床反应器2为圆柱形，内径为30厘米，长度为100厘米，外壳为不锈钢材料，甲醇水溶液混合器1与氢气分离器5分别连接于温控微波热催化床反应器2的两端，温控微波热催化床反应器2内装填有添加有碳化硅的CuO/Al2O3催化剂填料，中部还设有加热微波管3，温控微波热催化床反应器2内还设有多处测温热电偶4，进行三维点阵排布，
甲醇水溶液在混合器1内蒸发后进入温控微波热催化床反应器2内，经微波管3微波加热催化反应，反应进行过程中可以根据测温热电偶4测得的温度显示调整加热微波管3加热大小，控制催化反应在380℃，产生的气体进入氢气分离器5分离出氢气。
实施例2
一种小型甲醇催化制氢装置，包括甲醇水溶液混合器1，温控微波热催化床反应器2和氢气分离器5，温控微波热催化床反应器2为圆柱形，内径为8厘米，长度为30厘米，外壳为金属铜，甲醇水溶液混合器1与氢气分离器5分别连接于温控微波热催化床反应器2的两端，温控微波热催化床反应器2内装填有添加有碳化硅的Pt/Al2O3催化剂填料，中部还设有加热微波管3，温控微波热催化床反应器2内还设有多处测温热电偶4，进行三维点阵排布，
甲醇水溶液在混合器1内蒸发后进入温控微波热催化床反应器2内，经微波管3微波加热催化反应，反应进行过程中可以根据测温热电偶4测得的温度显示调整加热微波管3加热大小，控制催化反应在320℃，产生的气体进入氢气分离器5分离出氢气。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种小型甲醇催化制氢装置，包括甲醇水溶液混合器（1），温控微波热催化床反应器（2）和氢气分离器（5），所述甲醇水溶液混合器（1）与氢气分离器（5）分别连接于所述温控微波热催化床反应器（2）的两端，其特征在于：所述温控微波热催化床反应器（2）内装填有催化剂填料，中部还设有加热微波管（3），甲醇水溶液在混合器（1）内蒸发后进入温控微波热催化床反应器（2）内，经所述微波管（3）微波加热催化反应，产生的气体进入所述氢气分离器（5）分离出氢气。
2.根据权利要求1所述小型甲醇催化制氢装置，其特征在于，所述温控微波热催化床反应器（2）内还设有多处测温热电偶（4）。
3.根据权利要求1所述小型甲醇催化制氢装置，其特征在于，所述催化剂填料的载体为添加有碳化硅的Al2O3。
4.根据权利要求3所述小型甲醇催化制氢装置，其特征在于，所述催化剂填料的活性成分为CuO或Pt。
5.根据权利要求1所述小型甲醇催化制氢装置，其特征在于，所述温控微波热催化床反应器（2）为圆柱形，内径为5-100厘米，长度为20-200厘米，外壳为金属材料。
Priority Applications (1)
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| CN201410699932.XA CN104355291A (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 一种小型甲醇催化制氢装置 |
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Publications (1)
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| CN201410699932.XA Pending CN104355291A (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 一种小型甲醇催化制氢装置 |
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