CN106607002A - 一种用于co2甲烷化的多层叠加微通道反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置。所述装置由上盖板、下盖板以及依次密封安装在上盖板与下盖板之间的微混合器-1、微混合器-2、微燃烧器、微换热器-1、微反应器-1、微换热器-2、微反应器-2。上盖板、微混合器-1、微混合器-2、微燃烧器、微换热器-1、微反应器-1、微换热器-2、微反应器-2及下盖板中的相邻两个模块间的密封连接均采用真空扩散焊接方式。可实现可再生能源领域CO2甲烷化反应过程的室温启动和反应热的梯级利用，反应启动时间小于30分钟，在H2/CO2为4的条件下，H2转化率均大于98％，极大程度上提高系统的能源利用效率，充分利用分散式可再生能源。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源领域的过程强化和系统集成，具体涉及CO2甲烷化的多层叠加微通道反应系统。
背景技术
发展可再生能源尤其是太阳能、风能、生物质能等是世界各国的研究重点。然而，可再生能源一般具有低能量密度、间歇性和不稳定性等缺点，如何将其转化为能量密度高、连续性输出的“高级能源”是可再生能源真正走向实用化进程中亟待解决的关键问题。
利用风能或太阳能电解水制H2，H2与CO2在甲烷化装置内生产出甲烷，而甲烷可以进入天然气管网、为汽车加气或作为LNG储存运输等，CO2则来自于沼气厂产生的废气，这是一个典型的“闭环”CO2零排放理念。可知，该过程的核心技术是CO2甲烷化，故提高甲烷化技术的能源利用效率则尤为关键。
中国发明专利(CN102151531A)公开了一种属于煤制天然气技术领域的微通道反应器及其合成气完全甲烷化的方法，反应器由反应通道、移热通道、基板和耐压器壁构成，其主要用途为一氧化碳加氢甲烷化，且不涉及原料气的预热及反应系统的室温启动模块。
而针对可再生能源的利用问题，整个过程的能源综合有效利用则显得尤为重要。从原理上看，利用注重过程强化、系统微型化、模块化、高度集成，可实现就地、按需生产与供货的微化工技术，有望大幅度提高系统的能源利用效率，使分散式能源得到充分合理利用，增加其市场竞争能力与盈利空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于CO2甲烷化的多层叠加微通道反应装置，通过微混合、氢气催化燃烧、微换热、CO2甲烷化等模块的耦合，强化不同气体物料间的混合、预热、换热及反应性能，从而实现可再生能源利用过程中能量的梯级利用及系统的过程强化、微型化及高度集成化，极大程度上提高系统的能源利用效率，充分利用分散式可再生能源。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
所述多层叠加微反应装置包括上盖板、下盖板以及依次密封安装在上盖板与下盖板之间的微混合器-1、微混合器-2、微燃烧器、微换热器-1、微反应器-1、微换热器-2、微反应器-2；上盖板、微混合器-1、微混合器-2、微燃烧器、微换热器-1、微反应器-1、微换热器-2、微反应器-2及下盖板中的相邻两个模块间的密封连接均采用真空扩散焊接方式。
所述上盖板上设置有空气和氢气的进口通孔、原料气二氧化碳和氢气的进口通孔、预热后原料气二氧化碳和氢气的进口通孔。
所述微混合器-1由一片或两片以上的微混合板叠加组成，微混合板上设有微混合通道，微混合板上设置有与上盖板上对应的空气和氢气的进口孔、与上盖板对应的二氧化碳和氢气的进口通孔、与上盖板对应的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔，除靠近微混合器-2的最底层微混合板上空气和氢气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；微混合通道的两端分别与空气和氢气的进口孔、预热后二氧化碳和氢气的进口通孔相连通。
所述微混合器-2由一片或两片以上的微混合板叠加组成，微混合板上设有微混合通道，微混合板上设置有混合后的二氧化碳和氢气出口通孔，与微混合器-1对应的二氧化碳和氢气的进口孔、与微混合器-1对应的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔；除靠近微燃烧器的最底层微混合板上二氧化碳和氢气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；微混合通道的两端分别与二氧化碳和氢气的进口孔、混合后的二氧化碳和氢气出口通孔相连通。
所述微燃烧器由一片或两片以上的微燃烧板叠加组成，微燃烧板上设有微燃烧通道，微燃烧板上设置有与微混合器-2对应的混合后空气和氢气的进口孔，空气和氢气的燃烧尾气出口孔，与微混合器-2对应的混合后二氧化碳和氢气的出口通孔；除靠近微换热器-1的最底层微燃烧板上混合后空气和氢气的进口孔和靠近微混合器-2的最顶层微燃烧板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微燃烧通道的两端分别与混合后空气和氢气的进口孔、空气和氢气的燃烧尾气出口孔相连通。
所述微换热器-1由两片或三片以上的微换热板叠加组成，微换热板上设有微换热通道，微换热板上设置有与微燃烧器对应的空气和氢气的燃烧尾气或预热后二氧化碳和氢气的进口孔、空气和氢气的燃烧尾气换热后或预热后二氧化碳和氢气的出口孔、与微混合器-2对应的二氧化碳和氢气混合气的进口孔、二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔；除靠近微燃烧器的最顶层微换热板上空气和氢气的燃烧尾气经微换热器-1换热后的出口孔及预热后二氧化碳和氢气经微换热器-1换热后的出口孔、靠近微反应器-1的最底层微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔及二氧化碳和氢气混合气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；相邻微换热板上的微换热通道一个的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气或预热后二氧化碳和氢气的进口孔、空气和氢气的燃烧尾气换热后或预热后二氧化碳和氢气的出口孔相连通，另一个的两端分别与二氧化碳和氢气混合气的进口孔、二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔相连通。
所述微反应器-1由一片或两片以上的微反应板叠加组成，微反应板上设有微反应通道，微反应板上设置有经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔及出口孔、与微换热器-1对应的经微换热器-1换热后二氧化碳和氢气混合气的进口通孔，除靠近微换热器-2的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔、靠近微换热器-1的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微反应通道的两端分别与经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔及出口孔相连通。
所述微换热器-2由两片或三片以上的微换热板叠加组成，微换热板上设有微换热通道，微换热板上设置有空气和氢气的燃烧尾气或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔和出口孔、与微反应器-1对应的二氧化碳和氢气混合气的进口孔和出口孔，除靠近微反应器-1的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔及二氧化碳和氢气混合气的出口孔、靠近微反应器-2的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔及二氧化碳和氢气混合气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；相邻微换热板上的微换热通道一个的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔及出口孔相连通，另一个的两端分别与二氧化碳和氢气混合气的进口孔及出口孔相连通。
所述微反应器-2由一片或两片以上的微反应板叠加组成，微反应板上设有微反应通道，微反应板上设置有空气和氢气的燃烧尾气进口孔和出口孔、经微换热器-2换热后的二氧化碳和氢气混合气的进口通孔，除靠近下盖板的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔、靠近微换热器-2的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微反应通道的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气进口孔及出口孔相连通。
所述下盖板上设置有与微反应器-2对应的空气和氢气的燃烧尾气出口通孔或二氧化碳和氢气的反应尾气出口通孔、与微反应器-2对应的预热后二氧化碳和氢气的出口通孔。
所述微混合器-1中，微混合板上的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔也作为混合后空气和氢气的出口通孔。
所述微混合器-2中，微混合板上的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔也作为混合后空气和氢气的进口通孔。
所述微燃烧器中，空气和氢气的燃烧尾气出口孔也作为预热后二氧化碳和氢气的出口孔，微燃烧板上的混合后空气和氢气的进口孔也作为预热后二氧化碳和氢气的进口孔。
所述微换热器-1中，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔也作为预热后二氧化碳和氢气的进口孔，空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔也作为预热后二氧化碳和氢气的出口孔。
所述微反应器-1中，微反应板上经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔也作为经微换热器-1换热后的预热后二氧化碳和氢气进口孔，经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气出口孔也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔。
所述微换热器-2中，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔。
所述微反应器-2中，微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔也作为经微反应器-2反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔，空气和氢气的燃烧尾气进口孔也作为经微换热器-2换热后的7二氧化碳和氢气反应尾气进口孔。
所述下盖板上空气和氢气的燃烧尾气出口通孔也作为二氧化碳和氢气的反应尾气出口通孔。
所述微混合器-1中，微混合板的上表面设置有由并行微通道组成的混合腔，混合腔两侧分别连接有入口分布腔和出口集流腔，入口分布腔内设有空气和氢气的进口孔，出口集流腔内设有预热后二氧化碳和氢气的进口通孔。
所述微混合器-2中，微混合板的上表面设置有由并行微通道组成的混合腔，混合腔两侧分别连接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔内设有混合后的二氧化碳和氢气出口通孔，入口分布腔内设有二氧化碳和氢气的进口孔。
所述微燃烧器中，微燃烧板的上表面设置有由并行微通道组成的燃烧腔，燃烧催化剂以壁载或填充方式置于燃烧腔内，燃烧腔两侧分别连接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔内设有空气和氢气的燃烧尾气出口孔，入口分布腔内设有混合后空气和氢气的进口孔。
所述微换热器-1中的微换热板包括冷却板和加热板，冷却板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔，换热腔两侧分别连接有冷流体(二氧化碳和氢气的混合气)入口分布腔和冷流体出口集流腔，冷流体入口分布腔内设有二氧化碳和氢气混合气的进口孔，冷流体出口集流腔设有二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔；加热板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔，换热腔两侧分别连接有热流体入口分布腔和热流体出口集流腔，热流体入口分布腔内设有空气和氢气的燃烧尾气进口孔，热流体出口集流腔设有空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔。
所述微反应器-1中，微反应板的上表面设置有由并行微通道组成的反应腔，甲烷化催化剂以壁载或填充方式置于反应腔内，反应腔两侧分别连接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔，入口分布腔内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔。
所述微换热器-2中的微换热板包括冷却板和加热板，冷却板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔，换热腔两侧分别连接有冷流体(二氧化碳和氢气的混合气)出口集流腔和冷流体入口分布腔，冷流体出口集流腔内设有二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔，冷流体入口分布腔设有二氧化碳和氢气混合气的入口孔；加热板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔，换热腔两侧分别连接有热流体入口分布腔和热流体出口集流腔，热流体入口分布腔内设有空气和氢气的燃烧尾气进口孔，热流体出口集流腔设有空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔。
所述微反应器-2中，微反应板的上表面设置有由并行微通道组成的反应腔，甲烷化催化剂以壁载或填充方式置于反应腔内，反应腔两侧分别连接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气出口孔，入口分布腔内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔。
所述上盖板的上方连接有用于切换原料气的三通阀门。
所述相邻两个模块间的密封连接具体指模块上除微通道、通孔所占面积之外的其余部分均进行焊接密封。
所述并行微通道的当量直径为50～3000μm、截面形状为圆形或长方形或正方形，混合腔的形状为长方形或正方形，入口分布腔和出口集流腔的形状为三角形，进口孔及出口孔的当量直径为2～6mm。
本发明的目的是提供一种用于CO2甲烷化的多层叠加微通道反应装置，该装置所涉及的氢气催化燃烧催化剂及CO2甲烷化催化剂，在所公知的各类催化体系中的催化剂均可应用于本发明。
鉴于本发明的以上特点，与现有技术相比具有以下技术效果：
(1)不同气相物料间的混合效果可大大提高，在混合效果相当的情况下，混合时间由原来的数秒钟缩短为毫秒级。
(2)系统体积缩减1～2个数量级，反应系统内的反应物料瞬时持有量小，过程安全性高。
(3)系统装置包含氢气催化燃烧模块，通过原料气切换可实现CO2甲烷化反应过程的室温启动，无需外加能量。
(4)鉴于换热单元与反应单元、混合单元等紧密相连，可实现反应热的原位移出、原料气的原位预热，有利于反应的快速启动和转化，易实现系统的能源梯级利用效率和高度集成。
(5)该装置的各个功能模块均为平板式结构，且各板间的密封方式为真空扩散焊接，易实现系统的并行放大。
本发明可实现可再生能源领域CO2甲烷化反应过程的室温启动和反应热的梯级利用，反应启动时间小于30分钟，在H2/CO2为4的条件下，H2转化率均大于98％。
附图说明
图1为多层叠加微通道反应装置的上盖板的结构示意图；
1-1为空气和氢气的进口通孔；1-2为原料气二氧化碳和氢气的进口通孔；1-3为预热后原料气二氧化碳和氢气的进口通孔。
图2为多层叠加微通道反应装置的微混合器-1的结构示意图；
2-1为空气和氢气的进口孔；2-2为二氧化碳和氢气的进口通孔；2-3为预热后二氧化碳和氢气的进口通孔或混合后空气和氢气的出口通孔；2-4为微混合器-1的入口分布腔；2-5为微混合器-1的混合腔；2-6为微混合器-1的出口集流腔。
图3为多层叠加微通道反应装置的微混合器-2的结构示意图；
3-1为混合后的二氧化碳和氢气出口通孔；3-2为二氧化碳和氢气的进口孔；3-3为预热后二氧化碳和氢气的进口通孔或混合后空气和氢气的进口通孔；3-4为微混合器-2的出口集流腔；3-5为微混合器-2的混合腔；3-6为微混合器-2的入口分布腔。
图4为多层叠加微通道反应装置的微燃烧器的结构示意图；
4-1为空气和氢气的燃烧尾气出口孔或预热后二氧化碳和氢气的出口孔；4-2为混合后二氧化碳和氢气的出口通孔；4-3为混合后空气和氢气的进口孔或预热后二氧化碳和氢气的进口孔；4-4为微燃烧器的出口集流腔；4-5为微燃烧器的燃烧腔；4-6为微燃烧器的入口分布腔。
图5为多层叠加微通道反应装置的微换热器-1的结构示意图；
5-1为空气和氢气的燃烧尾气进口孔或预热后二氧化碳和氢气的进口孔；5-2为二氧化碳和氢气混合气的进口孔；5-3为空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔或预热后二氧化碳和氢气的出口孔；5-4为二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔；5-4-1为微换热器-1中冷却板的冷流体入口分布腔；5-5-1为微换热器-1中冷却板的换热腔；5-6-1为微换热器-1中冷却板的冷流体出口集流腔；5-4-2为微换热器-1中加热板的热流体入口分布腔；5-5-2为微换热器-1中加热板的换热腔；5-6-2为微换热器-1中加热板的热流体出口集流腔。
图6为多层叠加微通道反应装置的微反应器-1的结构示意图；
6-1为空气和氢气的燃烧尾气进口孔或经微换热器-1换热后的预热后二氧化碳和氢气进口孔；6-2为空气和氢气的燃烧尾气出口孔或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔；6-3为经微换热器-1换热后的二氧化碳和氢气混合气的进口通孔；6-4为微反应器-1的出口集流腔；6-5为微反应器-1的反应腔；6-6为微反应器-1的入口分布腔。
图7为多层叠加微通道反应装置的微换热器-2的结构示意图；
7-1为空气和氢气的燃烧尾气进口孔或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔；7-2为二氧化碳和氢气混合气的出口孔；7-3为空气和氢气的燃烧尾气出口孔或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔；7-4为二氧化碳和氢气混合气的进口孔；7-4-1为微换热器-2中冷却板的冷流体出口集流腔；7-5-1为微换热器-2中冷却板的换热腔；7-6-1为微换热器-2中冷却板的冷流体入口分布腔；7-4-2为微换热器-2中加热板的热流体入口分布腔；7-5-2为微换热器-2中加热板的换热腔；7-6-2为微换热器-2中加热板的热流体出口集流腔。
图8为多层叠加微通道反应装置的微反应器-2的结构示意图；
8-1为空气和氢气的燃烧尾气出口孔或经微反应器-2反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔；8-2为经微换热器-2换热后的二氧化碳和氢气混合气的进口通孔；8-3为空气和氢气的燃烧尾气进口孔或经微换热器-2换热后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔；8-4为微反应器-2的出口集流腔；8-5为微反应器-2的反应腔；8-6为微反应器-2的入口分布腔。
图9为多层叠加微通道反应装置的下盖板的结构示意图；
9-1为空气和氢气的燃烧尾气出口通孔或二氧化碳和氢气的反应尾气出口通孔；9-2为预热后二氧化碳和氢气的出口通孔。
图10为多层叠加微通道反应装置。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。本发明对于微反应器或微化工领域和合成气甲烷化领域的技术人员来说是较为熟悉的，本发明涉及的是CO2甲烷化反应装置的发明设计，实质是利用微混合器、微换热器及微反应器高度集成，以最终实现CO2甲烷化反应的室温启动和反应过程强化，是针对可再生能源高效利用的系列技术之一。
图10所示为用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置结构示意图的一个例子，该多层叠加微反应装置由上盖板(图1)、下盖板(图9)以及依次密封安装在上盖板与下盖板之间的微混合器-1(图2)、微混合器-2(图3)、微燃烧器(图4)、微换热器-1(图5)、微反应器-1(图6)、微换热器-2(图7)、微反应器-2(图8)等构成；上盖板、微混合器-1、微混合器-2、微燃烧器、微换热器-1、微反应器-1、微换热器-2、微反应器-2及下盖板中的相邻两个模块间的密封连接均采用真空扩散焊接方式。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述上盖板上设置有空气和氢气的进口通孔(图1，1-1)、原料气二氧化碳和氢气的进口通孔(图1，1-2)、预热后原料气二氧化碳和氢气的进口通孔(图1，1-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微混合器-1由一片或两片以上的微混合板叠加组成，微混合板上设有微混合通道，微混合板上设置有与上盖板对应的空气和氢气的进口孔(图2，2-1)、与上盖板对应的二氧化碳和氢气的进口通孔(图2，2-2)、与上盖板对应的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔(图2，2-3)；除靠近微混合器-2的最底层微混合板上空气和氢气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；微混合通道的两端分别与空气和氢气的进口孔、预热后二氧化碳和氢气的进口通孔相连通；所述微混合器-1中，微混合板上的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔(图2，2-3)也作为混合后空气和氢气的出口通孔(图2，2-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微混合器-2由一片或两片以上的微混合板叠加组成，微混合板上设有微混合通道，微混合板上设置有混合后的二氧化碳和氢气出口通孔(图3，3-1)、与微混合器-1对应的二氧化碳和氢气的进口孔(图3，3-2)、与微混合器-1对应的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔(图3，3-3)；除靠近微燃烧器的最底层微混合板上二氧化碳和氢气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；微混合通道的两端分别与二氧化碳和氢气的进口孔、混合后的二氧化碳和氢气出口通孔相连通；所述微混合器-2中，微混合板上的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔(图3，3-3)也作为混合后空气和氢气的进口通孔(图3，3-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微燃烧器由一片或两片以上的微燃烧板叠加组成，微燃烧板上设有微燃烧通道，微燃烧板上设置有与微混合器-2对应的混合后空气和氢气的进口孔(图4，4-3)、空气和氢气的燃烧尾气出口孔(图4，4-1)、与微混合器-2对应的混合后二氧化碳和氢气的出口通孔(图4，4-2)；除靠近微换热器-1的最底层微燃烧板上混合后空气和氢气的进口孔和靠近微混合器-2的最顶层微燃烧板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微燃烧通道的两端分别与混合后空气和氢气的进口孔、空气和氢气的燃烧尾气出口孔相连通；所述微燃烧器中，空气和氢气的燃烧尾气出口孔(图4，4-1)也作为预热后二氧化碳和氢气的出口孔(图4，4-1)，微燃烧板上的混合后空气和氢气的进口孔(图4，4-3)也作为预热后二氧化碳和氢气的进口孔(图4，4-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微换热器-1由两片或三片以上的微换热板叠加组成，微换热板上设有微换热通道，微换热板上设置有与微燃烧器对应的空气和氢气的燃烧尾气或预热后二氧化碳和氢气的进口孔(图5，5-1)、空气和氢气的燃烧尾气换热后或预热后二氧化碳和氢气的出口孔(图5，5-3)、与微混合器-2对应的二氧化碳和氢气混合气的进口孔(图5，5-2)、二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔(图5，5-4)；除靠近微燃烧器的最顶层微换热板上空气和氢气的燃烧尾气经微换热器-1换热后的出口孔及预热后二氧化碳和氢气经微换热器-1换热后的出口孔、靠近微反应器-1的最底层微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔及二氧化碳和氢气混合气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；相邻微换热板上的微换热通道一个的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气或预热后二氧化碳和氢气的进口孔、空气和氢气的燃烧尾气换热后或预热后二氧化碳和氢气的出口孔相连通，另一个的两端分别与二氧化碳和氢气混合气的进口孔、二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔相连通；所述微换热器-1中，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图5，5-1)也作为预热后二氧化碳和氢气的进口孔(图5，5-1)，空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔(图5，5-3)也作为预热后二氧化碳和氢气的出口孔(图5，5-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微反应器-1由一片或两片以上的微反应板叠加组成，微反应板上设有微反应通道，微反应板上设置有经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图6，6-1)及出口孔(图6，6-2)、与微换热器-1对应的经微换热器-1换热后的二氧化碳和氢气混合气的进口通孔(图6，6-3)；除靠近微换热器-2的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔、靠近微换热器-1的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微反应通道的两端分别与经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔及出口孔相连通；所述微反应器-1中，微反应板上经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图6，6-1)也作为经微换热器-1换热后的预热后二氧化碳和氢气进口孔(图6，6-1)，经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气出口孔(图6，6-2)也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔(图6，6-2)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微换热器-2由两片或三片以上的微换热板叠加组成，微换热板上设有微换热通道，微换热板上设置有空气和氢气的燃烧尾气或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔(图7，7-1)和出口孔(图7，7-3)、与微反应器-1对应的二氧化碳和氢气混合气的进口孔(图7，7-4)和出口孔(图7，7-2)；除靠近微反应器-1的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔及二氧化碳和氢气混合气的出口孔、靠近微反应器-2的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔及二氧化碳和氢气混合气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；相邻微换热板上的微换热通道一个的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔及出口孔相连通，另一个的两端分别与二氧化碳和氢气混合气的进口孔及出口孔相连通；所述微换热器-2中，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图7，7-1)也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔(图7，7-1)，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔(图7，7-3)也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔(图7，7-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微反应器-2由一片或两片以上的微反应板叠加组成，微反应板上设有微反应通道，微反应板上设置有空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图8，8-3)和出口孔(图8，8-1)、经微换热器-2换热后的二氧化碳和氢气混合气的进口通孔(图8，8-2)；除靠近下盖板的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔、靠近微换热器-2的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微反应通道的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气进口孔及出口孔相连通；所述微反应器-2中，微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔(图8，8-1)也作为经微反应器-2反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔(图8，8-1)，空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图8，8-3)也作为经微换热器-2换热后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔(图8，8-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述下盖板上设置有与微反应器-2对应的空气和氢气的燃烧尾气出口通孔或二氧化碳和氢气的反应尾气出口通孔(图9，9-1)、与微反应器-2对应的预热后二氧化碳和氢气的出口通孔(图9，9-2)；所述下盖板上空气和氢气的燃烧尾气出口通孔(图9，9-1)也作为二氧化碳和氢气的反应尾气出口通孔(图9，9-1)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微混合器-1中，微混合板的上表面设置有由并行微通道组成的混合腔(图2，2-5)，混合腔(图2，2-5)两侧分别连接有入口分布腔(图2，2-4)和出口集流腔(图2，2-6)，入口分布腔(图2，2-4)内设有空气和氢气的进口孔(图2，2-1)，出口集流腔(图2，2-6)内设有预热后二氧化碳和氢气的进口通孔(图2，2-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微混合器-2中，微混合板的上表面设置有由并行微通道组成的混合腔(图3，3-5)，混合腔(图3，3-5)两侧分别连接有出口集流腔(图3，3-4)和入口分布腔(图3，3-6)，出口集流腔(图3，3-4)内设有混合后的二氧化碳和氢气出口通孔(图3，3-1)，入口分布腔(图3，3-6)内设有二氧化碳和氢气的进口孔(图3，3-2)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微燃烧器中，微燃烧板的上表面设置有由并行微通道组成的燃烧腔(图4，4-5)，燃烧催化剂以壁载或填充方式置于燃烧腔(图4，4-5)内，燃烧腔(图4，4-5)两侧分别连接有出口集流腔(图4，4-4)和入口分布腔(图4，4-6)，出口集流腔(图4，4-4)内设有空气和氢气的燃烧尾气出口孔(图4，4-1)，入口分布腔(图4，4-6)内设有混合后空气和氢气的进口孔(图4，4-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微换热器-1中的微换热板包括冷却板和加热板，冷却板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔(图5，5-5-1)，换热腔(图5，5-5-1)两侧分别连接有冷流体(二氧化碳和氢气的混合气)入口分布腔(图5，5-4-1)和冷流体出口集流腔(图5，5-6-1)，冷流体入口分布腔(图5，5-4-1)内设有二氧化碳和氢气混合气的进口孔(图5，5-2)，冷流体出口集流腔(图5，5-6-1)设有二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔(图5，5-4)；加热板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔(图5，5-5-2)，换热腔(图5，5-5-2)两侧分别连接有热流体入口分布腔(图5，5-4-2)和热流体出口集流腔(图5，5-6-2)，热流体入口分布腔(图5，5-4-2)内设有空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图5，5-1)，热流体出口集流腔(图5，5-6-2)设有空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔(图5，5-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微反应器-1中，微反应板的上表面设置有由并行微通道组成的反应腔(图6，6-5)，甲烷化催化剂以壁载或填充方式置于反应腔(图6，6-5)内，反应腔(图6，6-5)两侧分别连接有出口集流腔(图6，6-4)和入口分布腔(图6，6-6)，出口集流腔(图6，6-4)内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图6，6-2)，入口分布腔(图6，6-6)内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图6，6-1)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微换热器-2中的微换热板包括冷却板和加热板，冷却板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔(图7，7-5-1)，换热腔(图7，7-5-1)两侧分别连接有冷流体(二氧化碳和氢气的混合气)出口集流腔(图7，7-4-1)和冷流体入口分布腔(图7，7-6-1)，冷流体出口集流腔(图7，7-4-1)内设有二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔(图7，7-2)，冷流体入口分布腔(图7，7-6-1)设有二氧化碳和氢气混合气的入口孔(图7，7-4)；加热板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔(图7，7-5-2)，换热腔(图7，7-5-2)两侧分别连接有热流体入口分布腔(图7，7-4-2)和热流体出口集流腔(图7，7-6-2)，热流体入口分布腔(图7，7-4-2)内设有空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图7，7-1)，热流体出口集流腔(图7，7-6-2)设有空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔(图7，7-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述微反应器-2中，微反应板的上表面设置有由并行微通道组成的反应腔(图8，8-5)，甲烷化催化剂以壁载或填充方式置于反应腔(图8，8-5)内，反应腔(图8，8-5)两侧分别连接有出口集流腔(图8，8-4)和入口分布腔(图8，8-6)，出口集流腔(图8，8-4)内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气出口孔(图8，8-1)，入口分布腔(图8，8-6)内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔(图8，8-3)。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述上盖板的上方连接有用于切换原料气的三通阀门。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述相邻两个模块间的密封连接具体指模块上除微通道、通孔所占面积之外的其余部分均进行焊接密封。
本发明提供的多层叠加微反应装置中，所述并行微通道的当量直径为50～3000μm、截面形状为圆形或长方形或正方形，混合腔的形状为长方形或正方形，入口分布腔和出口集流腔的形状为三角形，进口孔及出口孔的当量直径为2～6mm。
图2为本发明中用于空气与氢气混合的微混合器-1的整体结构及内部结构常见模式，两者在具体实施过程中并不限于这种模式，可在以图2为基本结构的基础上进行其它优化改进。
图3为本发明中用于二氧化碳与氢气混合的微混合器-2的整体结构及内部结构常见模式，两者在具体实施过程中并不限于这种模式，可在以图3为基本结构的基础上进行其它优化改进。
图4为本发明中用于空气与氢气催化燃烧的微燃烧器的整体结构及内部结构常见模式，在具体实施过程中并不限于这种模式，可在以图4为基本结构的基础上进行其它优化改进。
图5和图7为本发明中用于冷热流体进行换热的微换热器的整体结构及内部结构常见模式，在具体实施过程中并不限于这种模式，可在以图5和图7为基本结构的基础上进行其它优化改进。
图6和图8为本发明中用于二氧化碳和氢气进行反应的微反应器的整体结构及内部结构常见模式，在具体实施过程中并不限于这种模式，可在以图6和图8为基本结构的基础上进行其它优化改进。
本发明提供的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置主要通过微混合、氢气催化燃烧、微换热、CO2甲烷化等模块的耦合，强化不同气体物料间的混合、预热、换热及反应性能，从而实现可再生能源利用过程中能量的梯级利用及系统的过程强化、微型化及高度集成化，极大程度上提高系统的能源利用效率，充分利用分散式可再生能源。
一个具体实施过程为：首先利用上盖板(图1)上方的三通阀关闭CO2和H2的进口管，将空气和H2经上盖板(图1)进入微混合器-1(图2)，进行气体混合，混合后依次经微混合器-1上的通孔(图2，2-3)、微混合器-2上的通孔(图3，3-3)进入微燃烧器(图4)，在燃烧腔(图4，4-5)内进行表面催化燃烧，燃烧尾气再依次进入微换热器-1(图5)、微反应器-1(图6)、微换热器-2(图7)、微反应器-2(图8)，对整个装置进行预热，待微反应器-1的反应腔(图6，6-5)温度达到180～200℃时，停止供应空气；利用上盖板(图1)上方的三通阀关闭空气和H2的进口管，将CO2和H2依次经上盖板上的通孔(图1，1-2)、微混合器-1上的通孔(图2，2-2)，进入微混合器-2(图3)，进行原料气的混合，混合后依次经微混合器-2上的通孔(图3，3-1)、微燃烧器的通孔(图4，4-2)，进入微换热器-1(图5)进行换热，经第一次换热后的物料依次经微换热器-1上的通孔(图5，5-4)、微反应器-1上的通孔(图6，6-3)，进入微换热器-2(图7)进行换热，经第二次换热后的物料再依次经微换热器-2上的通孔(图7，7-2)、微反应器-2上的通孔(图8，8-2)、下盖板上的通孔(图9，9-2)、上盖板上通孔(图1，1-3)、微混合器-1上的通孔(图2，2-3)、微混合器-2上的通孔(图3，3-3)，进入微燃烧器(图4)，经微燃烧器上的通孔(图4，4-1)进入微换热器-1(图5)，进行换热，换热后经微换热器-1上的通孔(图5，5-3)进入微反应器-1(图6)进行甲烷化反应，在微反应器-1内反应后的物料经微反应器-1上的通孔(图6，6-2)进入微换热器-2(图7)，在微换热器-2(图7)内进行换热，经第二次换热后的反应产物再经微换热器-2上的通孔(图7，7-3)，进入微反应器-2(图8)进行甲烷化反应，反应后经微反应器-2上的通孔(图8，8-1)、下盖板上的通孔(图9，9-1)流出多层叠加微反应装置(图10)，结果如表1所示。
表1.多层叠加微反应装置的CO2甲烷化反应结果
由此可见，本发明的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，通过微混合器、微燃烧器、微换热器、微反应器等多功能模块的匹配组合，可实现可再生能源领域的CO2甲烷化反应的过程强化和设备小型化，极大程度上提高系统的能源利用效率。
Claims (10)
1.一种用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述多层叠加微反应装置包括上盖板、下盖板以及依次密封叠合安装在上盖板与下盖板之间的微混合器-1、微混合器-2、微燃烧器、微换热器-1、微反应器-1、微换热器-2、微反应器-2；上盖板、微混合器-1、微混合器-2、微燃烧器、微换热器-1、微反应器-1、微换热器-2、微反应器-2及下盖板中的相邻两个模块间的密封连接均采用真空扩散焊接方式；
所述上盖板上设置有空气和氢气的进口通孔、原料气二氧化碳和氢气的进口通孔、预热后原料气二氧化碳和氢气的进口通孔；
所述微混合器-1由一片或两片以上的微混合板叠加组成，微混合板上设有微混合通道，微混合板上设置有与上盖板上对应的空气和氢气的进口孔、与上盖板对应的二氧化碳和氢气的进口通孔、与上盖板对应的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔，除靠近微混合器-2的最底层微混合板上空气和氢气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；微混合通道的两端分别与空气和氢气的进口孔、预热后二氧化碳和氢气的进口通孔相连通；
所述微混合器-2由一片或两片以上的微混合板叠加组成，微混合板上设有微混合通道，微混合板上设置有混合后的二氧化碳和氢气出口通孔，与微混合器-1对应的二氧化碳和氢气的进口孔、与微混合器-1对应的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔；除靠近微燃烧器的最底层微混合板上二氧化碳和氢气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；微混合通道的两端分别与二氧化碳和氢气的进口孔、混合后的二氧化碳和氢气出口通孔相连通；
所述微燃烧器由一片或两片以上的微燃烧板叠加组成，微燃烧板上设有微燃烧通道，微燃烧板上设置有与微混合器-2对应的混合后空气和氢气的进口孔，空气和氢气的燃烧尾气出口孔，与微混合器-2对应的混合后二氧化碳和氢气的出口通孔；除靠近微换热器-1的最底层微燃烧板上混合后空气和氢气的进口孔和靠近微混合器-2的最顶层微燃烧板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微燃烧通道的两端分别与混合后空气和氢气的进口孔、空气和氢气的燃烧尾气出口孔相连通；
所述微换热器-1由两片或三片以上的微换热板叠加组成，微换热板上设有微换热通道，微换热板上设置有与微燃烧器对应的空气和氢气的燃烧尾气或预热后二氧化碳和氢气的进口孔、空气和氢气的燃烧尾气换热后或预热后二氧化碳和氢气的出口孔、与微混合器-2对应的二氧化碳和氢气混合气的进口孔、二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔；除靠近微燃烧器的最顶层微换热板上空气和氢气的燃烧尾气经微换热器-1换热后的出口孔及预热后二氧化碳和氢气经微换热器-1换热后的出口孔、靠近微反应器-1的最底层微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔及二氧化碳和氢气混合气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；相邻微换热板上的微换热通道一个的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气或预热后二氧化碳和氢气的进口孔、空气和氢气的燃烧尾气换热后或预热后二氧化碳和氢气的出口孔相连通，另一个的两端分别与二氧化碳和氢气混合气的进口孔、二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔相连通；
所述微反应器-1由一片或两片以上的微反应板叠加组成，微反应板上设有微反应通道，微反应板上设置有经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔及出口孔、与微换热器-1对应的经微换热器-1换热后二氧化碳和氢气混合气的进口通孔，除靠近微换热器-2的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔、靠近微换热器-1的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微反应通道的两端分别与经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔及出口孔相连通；
所述微换热器-2由两片或三片以上的微换热板叠加组成，微换热板上设有微换热通道，微换热板上设置有空气和氢气的燃烧尾气或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔和出口孔、与微反应器-1对应的二氧化碳和氢气混合气的进口孔和出口孔，除靠近微反应器-1的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔及二氧化碳和氢气混合气的出口孔、靠近微反应器-2的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔及二氧化碳和氢气混合气的进口孔为盲孔外，其余均为通孔；相邻微换热板上的微换热通道一个的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气或经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔及出口孔相连通，另一个的两端分别与二氧化碳和氢气混合气的进口孔及出口孔相连通；
所述微反应器-2由一片或两片以上的微反应板叠加组成，微反应板上设有微反应通道，微反应板上设置有空气和氢气的燃烧尾气进口孔和出口孔、经微换热器-2换热后的二氧化碳和氢气混合气的进口通孔，除靠近下盖板的最底层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔、靠近微换热器-2的最顶层微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔为盲孔外，其余均为通孔；微反应通道的两端分别与空气和氢气的燃烧尾气进口孔及出口孔相连通；
所述下盖板上设置有与微反应器-2对应的空气和氢气的燃烧尾气进口通孔或二氧化碳和氢气的反应尾气出口通孔、与微反应器-2对应的预热后二氧化碳和氢气的出口通孔。
2.根据权利要求1所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述微混合器-1中，微混合板上的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔也作为混合后空气和氢气的出口通孔；
所述微混合器-2中，微混合板上的预热后二氧化碳和氢气的进口通孔也作为混合后空气和氢气的进口通孔；
所述微燃烧器中，空气和氢气的燃烧尾气出口孔也作为预热后二氧化碳和氢气的出口孔，微燃烧板上的混合后空气和氢气的进口孔也作为预热后二氧化碳和氢气的进口孔；
所述微换热器-1中，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔也作为预热后二氧化碳和氢气的进口孔，空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔也作为预热后二氧化碳和氢气的出口孔；
所述微反应器-1中，微反应板上经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔也作为经微换热器-1换热后的预热后二氧化碳和氢气进口孔，经微换热器-1换热后的空气和氢气的燃烧尾气出口孔也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔；
所述微换热器-2中，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气进口孔也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气进口孔，微换热板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔也作为经微反应器-1反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔；
所述微反应器-2中，微反应板上空气和氢气的燃烧尾气出口孔也作为经微反应器-2反应后的二氧化碳和氢气反应尾气出口孔，空气和氢气的燃烧尾气进口孔也作为经微换热器-2换热后的7二氧化碳和氢气反应尾气进口孔；
所述下盖板上空气和氢气的燃烧尾气出口通孔也作为二氧化碳和氢气的反应尾气出口通孔。
3.根据权利要求1所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述微混合器-1中，微混合板的上表面设置有由并行微通道组成的混合腔，混合腔两侧分别连接有入口分布腔和出口集流腔，入口分布腔内设有空气和氢气的进口孔，出口集流腔内设有预热后二氧化碳和氢气的进口通孔；
所述微混合器-2中，微混合板的上表面设置有由并行微通道组成的混合腔，混合腔两侧分别连接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔内设有混合后的二氧化碳和氢气出口通孔，入口分布腔内设有二氧化碳和氢气的进口孔。
4.根据权利要求1所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述微燃烧器中，微燃烧板的上表面设置有由并行微通道组成的燃烧腔，燃烧催化剂以壁载或填充方式置于燃烧腔内，燃烧腔两侧分别连接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔内设有空气和氢气的燃烧尾气出口孔，入口分布腔内设有混合后空气和氢气的进口孔。
5.根据权利要求1所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述微换热器-1中的微换热板包括冷却板和加热板，冷却板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔，换热腔两侧分别连接有冷流体(二氧化碳和氢气的混合气)入口分布腔和冷流体出口集流腔，冷流体入口分布腔内设有二氧化碳和氢气混合气的进口孔，冷流体出口集流腔设有二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔；加热板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔，换热腔两侧分别连接有热流体入口分布腔和热流体出口集流腔，热流体入口分布腔内设有空气和氢气的燃烧尾气进口孔，热流体出口集流腔设有空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔。
6.根据权利要求1所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述微反应器-1中，微反应板的上表面设置有由并行微通道组成的反应腔，甲烷化催化剂以壁载或填充方式置于反应腔内，反应腔两侧分别连接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔，入口分布腔内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔。
7.根据权利要求1所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述微换热器-2中的微换热板包括冷却板和加热板，冷却板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔，换热腔两侧分别连接有冷流体(二氧化碳和氢气的混合气)出口集流腔和冷流体入口分布腔，冷流体出口集流腔内设有二氧化碳和氢气混合气换热后的出口孔，冷流体入口分布腔设有二氧化碳和氢气混合气的入口孔；加热板的上表面设置有由并行微通道组成的换热腔，换热腔两侧分别连接有热流体入口分布腔和热流体出口集流腔，热流体入口分布腔内设有空气和氢气的燃烧尾气进口孔，热流体出口集流腔设有空气和氢气的燃烧尾气换热后出口孔。
8.根据权利要求1所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述微反应器-2中，微反应板的上表面设置有由并行微通道组成的反应腔，甲烷化催化剂以壁载或填充方式置于反应腔内，反应腔两侧分别连接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气出口孔，入口分布腔内设有换热后的空气和氢气的燃烧尾气进口孔。
9.根据权利要求1所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述上盖板的上方连接有用于切换原料气的三通阀门；
所述相邻两个模块间的密封连接具体指模块上除微通道、通孔所占面积之外的其余部分均进行焊接密封。
10.根据权利要求3-9任一所述的用于CO2甲烷化的多层叠加微反应装置，其特征在于：所述并行微通道的当量直径为50～3000μm、截面形状为圆形或长方形或正方形，混合腔的形状为长方形或正方形，入口分布腔和出口集流腔的形状为三角形，进口孔及出口孔的当量直径为2～6mm。
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- 2015-10-26 CN CN201510707175.0A patent/CN106607002B/zh active Active
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