CN201338941Y

CN201338941Y - 一种用微波裂解醇类制氢装置

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Publication number: CN201338941Y
Application number: CNU2009201108709U
Authority: CN
Inventors: 曾立敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2019-01-20

Abstract

本实用新型一种用微波裂解醇类制氢装置。其特征在于主要由蒸发室、过热室、裂解室、醇箱、醇泵和喷嘴开关电磁阀、加醇喷嘴、微波发生器、冷凝器、连接管道组成；蒸发室连接过热室、过热室通过管道连接裂解室、裂解室通过醇氢输出管与冷凝器连接，醇箱连接醇泵、醇泵通过喷嘴输入管连接喷嘴开关电磁阀，喷嘴开关电磁阀通过加醇喷嘴与蒸发室连接，冷凝器置于醇箱内，微波发生器置于下座底部，蒸发室、过热室、裂解室都置于下座内。本实用新型的装置可放在汽车的行李箱内或其他合适的地方，它可以不改变汽车结构，不管什么车型都可以用同一装置。它与汽车速度无关，可以随时用微波加热制氢。

Description

一种用微波裂解醇类制氢装置

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，具体地说是一种用微波裂解醇类制氢装置。

背景技术

能源问题是目前摆在人类面前的重大问题，为了摆脱能源对石油资源的依赖，人们正在寻找新的代替能源，所以太阳能、风能、潮汐能、核能等正在我国蓬勃发展。近年来把醇类当做一种新能源的研究也成为热门，出现许多新技术，如乙醇汽油、甲醇汽油、乙醇裂解制氢、甲醇裂解制氢、汽车余热制氢等等。把醇类裂解制氢的研究不乏人在，而用醇类制氢有两个关键问题，一是加热问题，二是催化剂问题。目前国内所有用醇裂解制氢加热的方法基本上都是用加热载体(如热油或带热气体)加热有醇的蒸发室，变为醇的蒸气。然后让它通过装有催化剂的裂解室并且也用带热载体加热达到醇的裂解温度。即所谓用水蒸气重整的方法，再经过后处理而得到氢气和其他副产品的，可以看出都是采用间接加热的方式，所不同的只是加热的热源不同而已，在工业上一般采用被加热了的热油，对醇类和裂解器加热，因为它们都是采用间接加热的方法，加热效率不会很高。也有用汽车尾气加热醇类和裂解器，称为“用余热制氢”，也有许多相关的专利。利用汽车尾气对醇裂解制氢，无疑是一个很有创意的方法；它的优点是可以节约加热成本，变废为宝，而且可以替代一部份汽油，汽车动力可以增加，污染可以减少，给醇类作为新能源又开辟了一个新的用途。缺点是：1)汽车的尾气温度是随汽车功率(即汽车速度)变化而变化的，汽车速度达到每小时几百公里时，汽车尾气温度可以达到300～400℃，完全可以达到醇的裂解温度，有时甚至温度过高，会烧坏催化剂，还得让尾气旁路放空，不经过裂解器，但是汽车温度太低或在怠速时，汽车尾气温度很低，不足200℃，经测试，汽车速度若高于每小时60公里时才能达到这个温度，若汽车尾气达不到这个温度，就无法对醇进行裂解制氢。在城市里这种情况可能经常出现。2)要利用汽车尾气加热，就必须要在汽车排气管与消声器之间串上一个体积不会太小的裂解器，(因为体积太小了，产出的氢也少)另外，除裂解器外，还必须装上其它一些附属设备(如醇箱、储气筒等)。不同的汽车类型，其底盘下的结构是不同的，所用的裂解器是不同的，这就意味着对于不同的汽车要用不同的裂解器，不能大批量生产，产业化低。3)汽车底盘要装上一些设备，必然要改变原有汽车结构，改变了结构的汽车，能否通过城市交通管理部门的年审，适用性成问题。4)目前国内所有使用醇制氢的化油器汽车是属于淘汰的产品，实用价值不大，只有这些技术能真正在电喷车上使用，才有实际意义。综上所述，只有解决了以上四个问题，用汽车尾气加热醇类裂解制氢，才能在汽车上大面积应用推广。

发明内容

本实用新型的目的就室克服现有技术的不足，提供一种用微波裂解醇制氢的装置，它可以直接加热醇类和裂解室，其热效率比任何间接加热方式都高。

本实用新型的具体技术方案为：本装置主要由蒸发室、过热室、裂解室、醇箱、醇泵和喷嘴开关电磁阀、加醇喷嘴、微波发生器、冷凝器、连接管道组成；蒸发室连接过热室、过热室通过管道连接裂解室、裂解室通过醇氢输出管与冷凝器连接，醇箱连接醇泵、醇泵通过喷嘴输入管连接喷嘴开关电磁阀，喷嘴开关电磁阀通过加醇喷嘴与蒸发室连接，冷凝器置于醇箱内，微波发生器置于下座底部，蒸发室、过热室、裂解室都置于下座内。

冷凝器的输出端通过管道连接有三通，三通分别连接电磁阀和压缩机，电磁阀的另一端连接压缩机的输出端，压缩机通过单向阀连接储气筒，储气筒连接功率阀向外输出醇氢，储气筒上装有一压力传感器。

本装置的蒸发室由能穿透微波的材料制成使微波能直接加热醇，由于甲醇和乙醇都是强极性化合物，微波很容易把它们加热至沸点而蒸发，经实验证明，用功率为500W，频率为2.45KHZ的微波，辐照一分钟，就可以使甲醇加热到65℃使乙醇加热到78℃的沸点而蒸发，使用其他方法都是很难达到的。蒸发后的醇，被引入用能穿透微波材料制成的U型过热室，再次被微波加热成过热醇蒸气。蒸发室与过热室之间装有金属隔板，使微波反射，让微波比较均匀的对蒸发室和过热室进行辐照。过热室中的醇蒸气通过醇蒸气输出管进入由四个串联而成的裂解室，目的是加长醇裂解时的反应长度使醇充分反应以及可多装催化剂加大醇氢气的产量。裂解室同样用能穿透微波的材料制成，并且形状为扁方体，让微波容易穿透。裂解室之间装有金属隔板，让微波反射，均匀的向四个裂解室辐照。裂解室内填满催化剂和装有温度传感器，当醇蒸气通过它们时逐渐转化为醇氢(即含氢气和其他气体)。加热温度由电脑自动控制到最佳裂解温度，产出的醇氢由与裂解室相连的醇氢输出管输出。为了避免微波从这里泄露，在醇氢输出管内装有金属丝网，只让醇氢通过，而不让微波通过而泄露。醇氢输出总管出口连有用不锈钢盒子组成的冷凝器并把它置于醇箱内，只起热交换的作用，它把盒内的醇氢温度降低，增加醇氢的密度，把醇液预热，减少微波加热醇液时的消耗。如果开动压缩机，可把醇氢加压至3～5kg/cm²可供电喷车使用，一通与电磁阀进口相连，电磁阀出口通过单向阀与储气筒进口相连，当压缩机停止，电磁阀打开时，由冷凝器出来的醇氢，以常压进入储气筒，储气筒上装有压力传感器，由它的压力高低，通过电脑来控制是否需要打开喷嘴供醇制氢。最后储气筒的出口与一个功率阀的入口相连，功率阀的输出由电脑或手动进行控制。

如在汽车上的应用，可将这些设备装在一个可移动的柜子内，它可放在汽车的行李箱内或其他合适的地方，因此它可以不改变汽车结构，不管什么车型都可以用同一装置。又因为它与汽车速度无关，可以随时用微波加热制氢。它采用了压缩机，把用微波不断制造出来的醇氢气压缩至3～5kg/cm²，为电喷车采用醇氢气创造了许多有利条件。由此可见用微波裂解醇类制氢的新装置，在工业上使用有能直接加热的优越性，特别是把微波用于甲醇催化分解时(其反应式为CH₃OH→2H₂+C0)更显示优点。因为此时得到的产品为氢气和一氧化

而这两种气体都是很好的可燃气体，可把它们作为厨具的燃料，它们燃烧时火焰无色，温度极高。在汽车上应用也是完全可能的。目前采用的微波发生器，其电源都是用交流220V50HZ的，在汽车上使用可采用逆变器(把直流变为交流的装置)即可把蓄电池直流24V的电源变为交流220∨的电源，供微波器使用。还可以专门设计使用直流24V的微波发生器。

附图说明

图1是本实用新型的整机结构示意图(主视图)。

图2是图1中的A-A剖视示意图。

图3是本实用新型的电脑控制示意图。

图4是本实用新型的冷凝器结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图中，1-醇进口管，2-醇过滤器，3-醇泵，4-醇分流管，5-针型阀，6-醇回流管，7-醇泵输出管，8-喷嘴开关电磁阀，9-喷嘴输入管，10-加醇喷嘴，11-箱盖，12-蒸发室，13-蒸发室与过热室连接管，14-过热室，15-过热室与裂解室I连接管，16-第I裂解室，17-第I裂解室与第II裂解室连接管兼催化剂加入口，18-第II裂解室，19-第II裂解室与第III裂解室连接管兼催化剂加入口，20-第III裂解室，21-第III裂解室与第IV裂解室连接管兼催化剂加入口，22-第IV裂解室，23-醇氢输出管，24-金属丝网，25-醇氢输出管，26-冷凝器，27-冷凝器输出管，28-三通，29-压缩机输入，30-压缩机，1-压缩机输出口，32-电磁阀输入口，33-电磁阀，34-电磁阀输出口，35-单向阀输入，36-单向阀，37-储气筒输入口，38-储气筒，39-压力传感器，40-储气筒输出口，41-功率阀，42-醇氢对外输出管，43-温度传感器，44-醇箱，45-醇液面指示器，46-下座，47-第I微波发生器，48-第II微波发生器，49-金属隔板，50-电脑，51-催化剂。

具体实施方式

如图1所示，本装置主要由蒸发室12、过热室14、裂解室16、18、20、22、醇箱44、醇泵3和喷嘴开关电磁阀8、加醇喷嘴10、微波发生器47、48、冷凝器26、连接管道等组成；蒸发室连接过热室、过热室通过管道13连接第I裂解室16、第I裂解室通过连接管兼催化剂加入口17与第II裂解室18连接，第II裂解室通过连接管兼催化剂加入口19与第III裂解室20连接，第III裂解室通过连接管兼催化剂加入口21与第IV裂解室22连接，第IV裂解室通过醇氢输出管25与冷凝器26连接，醇箱44连接醇泵3、醇泵通过醇泵输入管7连接喷嘴开关电磁阀8，喷嘴开关电磁阀8通过加醇喷嘴10与蒸发室连接，冷凝器置于醇箱内，微波发生器47、48置于下座46的底部，蒸发室、过热室、裂解室都置于下座内。

每个裂解室形状为扁方体，其中充有催化剂51。蒸发室与过热室之间、过热室与裂解室之间、裂解室之间有金属隔板49。在醇氢输出管23内装有金属丝网24。冷凝器由几个不锈钢盒子组成(如图4、5所示)。醇箱44连接有醇过滤器2，醇过滤器连接醇泵3，醇泵的前端连接醇分流管4、针型阀5、醇回流管6，醇回流管6再回到醇箱。冷凝器的输出端通过冷凝器输出管27连接三通28，三通28分别连接电磁阀33和压缩机30，电磁阀33的另一端连接压缩机的输出端31，压缩机又通过单向阀36连接储气筒38，储气筒连接功率阀41向外输出醇，储气筒上装有一压力传感器39。

其走向和工作原理为：

蒸发室12的入口处装有喷嘴10，当醇泵3开动时，电磁阀8关闭，此时抽出的醇由管道4通过可调节的针形阀5管道6回流到醇箱44中，当电磁阀8打开时，带一定压力的醇液经管道9、喷嘴10、喷入至蒸发室12内，如此时微波发生器48已开动，进入蒸发室10的醇立即被微波加热，当加热温度达到醇的沸点时，醇被蒸发成醇蒸汽，它通过管道13进入呈U形状的过热室14，醇蒸汽再度被加热成过热蒸汽，它通过管道15进入装满催化剂的第I裂解室16，通过催化剂由管道19直入第II裂解室18，又通过催化剂和管道19进入第III裂解室20，再通过催化剂和管道21直入第IV裂解室22，最后通过催化剂进入醇氢输出总管23，因为输出总管内装有金属丝网24，微波被反射回来，而醇氢则可进入管道25，进入冷凝器入口26，经过热交换从管道27输出至三通28，如果此时电磁阀33关闭，醇氢只能在三通输出端29处，如果开动压缩机30，醇氢通过管道35、单向阀36、管道37、进入储气筒38，如果压缩机一直工作，功率阀41又关闭，则可把醇氢加压至3～5kg/cm²。当功率阀打开，带高压的醇氢通过管道40、功率阀、从管道42输出。如果压缩机处于停止状态，电磁阀33打开，则醇氢通过管道32，电磁阀，管道34，单向阀直入储气筒中存储，如果此时打开功率阀41，则管道42中有常压的醇氢输出。究竟由哪路输出醇氢可由电脑进行控制，使用起来简单方便。

裂解室都是采用微波能穿透的材料制成的(如玻璃、陶瓷或其他化工原料等)，形状为扁长方体，让微波能够穿透。当微波发生器47开动时，微波可直接加热裂解器内的催化剂和醇蒸汽，而且可以根据温度传咸器43发出温度信号，及时控制微波发生器的功率(即加热温度)，使醇得到最佳裂解温度。

Claims

1、一种用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于主要由蒸发室、过热室、裂解室、醇箱、醇泵和喷嘴开关电磁阀、加醇喷嘴、微波发生器、冷凝器、连接管道组成；蒸发室连接过热室、过热室通过管道连接裂解室、裂解室通过醇氢输出管与冷凝器连接，醇箱连接醇泵、醇泵通过喷嘴输入管连接喷嘴开关电磁阀，喷嘴开关电磁阀通过加醇喷嘴与蒸发室连接，冷凝器置于醇箱内，微波发生器置于下座底部，蒸发室、过热室、裂解室都置于下座内。

2、根据权利要求1所述的用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于裂解室为四个依次串连连接，每个裂解室形状为扁方体，其中充有催化剂。

3、根据权利要求1所述的用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于裂解室中装有温度传感器。

4、根据权利要求1所述的用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于蒸发室与过热室之间、过热室与裂解室之间有金属隔板，裂解室之间有金属隔板。

5、根据权利要求1所述的用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于醇箱连接有醇过滤器，醇过滤器连接醇泵，醇泵的前端连接醇分流管、针型阀、醇回流管，醇回流管再回到醇箱。

6、根据权利要求1所述的用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于冷凝器的输出端通过管道连接有三通，三通分别连接电磁阀和压缩机，电磁阀的另一端连接压缩机的输出端，压缩机通过单向阀连接储气筒，储气筒连接向外输出醇的功率阀。

7、根据权利要求1所述的用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于在醇氢输出管内装有金属丝网。

8、根据权利要求1所述的用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于储气筒内装有一个压力传感器。

9、根据权利要求1所述的用微波裂解醇类制氢装置，其特征在于冷凝器由几个不锈钢盒子组成。