CN216785723U - 一种制氢器用带有热交换室的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于氢能源技术领域，尤其涉及一种制氢器用带有热交换室的反应器，包括内管、外管、加热结构、热交换室、进液管和出气管，内管设置于外管内，加热结构与外管连接，内管与外管均装填有催化剂层，热交换室包括可实现热量交换的气化吸热低温区和由盘管结构形成的排气高温区，进液管与气化吸热低温区连通，盘管结构与出气管连通。相对于现有技术，本实用新型可充分利用反应器的热量及排气高温区的热量对甲醇液体进行气化，实现少的热损失，同时，可以对产气进行有效的降温，同时盘管结构还可以延长高温气体的停留时间，达到更好的换热效果，所以，整个结构能够大大提高热量利用率。此外，由于不需要额外的出气管路，因此可以节省体积。

Description

一种制氢器用带有热交换室的反应器

技术领域

本实用新型属于氢能源技术领域，尤其涉及一种制氢器用带有热交换室的反应器。

背景技术

氢气是一种重要的工业产品，广泛应用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药等领域。近年来，氢气还被尝试用于汽车领域，例如，氢气被用在氢能源汽车的氢电堆中；再如，氢气还被用在汽车发动机的积碳清除工艺中，通过加氢提高燃烧效率，从而将积碳烧掉。此外，氢气还被用在粮食、蔬菜、水果等食品的保鲜领域，氢气的使用可以锁水、减少新陈代谢并能耗掉氧气，从而起到延长食品保质期、保障食品质量的作用。

氢气的制备方法有很多种，如电解水制氢工艺、煤制气分离制氢工艺和甲醇制氢工艺等，其中甲醇制氢工艺因其成本较低、生产方便、安全等优点成为目前主流的制氢工艺。该工艺的主要过程为：将液态的甲醇从加液口加入制氢系统中，在加热结构的加热作用下气化，然后甲醇气体与水蒸汽混合物在催化剂的作用下完成转化反应，生成氢气和二氧化碳。

此外，现有技术中的反应器中，高温出气管需要较长的距离后才能有降温效，管路会占据一定空间；而且现有技术中高温出气管排空后，设备的热能会白白损失掉。

有鉴于此，本实用新型旨在提供一种制氢器用带有热交换室的反应器，其可充分利用反应器的热量及排气高温区的热量对甲醇液体进行气化，实现少的热损失，同时，由于甲醇进入气化吸热低温区时气化吸热，温度较低，且由于气化吸热低温区与排气高温区能够进行有效的热量交换，因此可以对产气进行有效的降温，同时盘管结构还可以延长高温气体的停留时间，达到更好的换热效果，所以，整个结构能够大大提高热量利用率。此外，由于不需要额外的出气管路，因此可以节省体积。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种制氢器用带有热交换室的反应器，其可充分利用反应器的热量及排气高温区的热量对甲醇液体进行气化，实现少的热损失，同时，由于甲醇进入气化吸热低温区时气化吸热，温度较低，且由于气化吸热低温区与排气高温区能够进行有效的热量交换，因此可以对产气进行有效的降温，同时盘管结构还可以延长高温气体的停留时间，达到更好的换热效果，所以，整个结构能够大大提高热量利用率。此外，由于不需要额外的出气管路，因此可以节省体积。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种制氢器用带有热交换室的反应器，包括内管、外管、加热结构、热交换室、进液管和出气管，所述内管设置于所述外管内，所述加热结构与所述外管连接，所述内管与所述外管均装填有催化剂层，所述热交换室包括可实现热量交换的气化吸热低温区和由盘管结构形成的排气高温区，所述进液管与所述气化吸热低温区连通，所述盘管结构与所述出气管连通。

作为本实用新型制氢器用带有热交换室的反应器的一种改进，所述进液管和所述出气管设置于所述反应器的同一端部。

作为本实用新型制氢器用带有热交换室的反应器的一种改进，所述内管和所述外管的一端部通过密封结构密封连接。

作为本实用新型制氢器用带有热交换室的反应器的一种改进，所述密封结构包括下法兰、密封法兰、密封垫和固定螺栓套件，所述密封垫设置于所述下法兰和所述密封法兰之间，所述下法兰和所述密封法兰通过所述固定螺栓套件固定连接，所述下法兰与所述外管连接。

作为本实用新型制氢器用带有热交换室的反应器的一种改进，所述外管靠近所述下法兰的一侧设置有下网孔板。

作为本实用新型制氢器用带有热交换室的反应器的一种改进，所述外管的另一端部连接有上法兰，所述出气管固定于所述上法兰上。

作为本实用新型制氢器用带有热交换室的反应器的一种改进，所述进液管通过卡接套头固定于所述上法兰内。

作为本实用新型制氢器用带有热交换室的反应器的一种改进，所述盘管结构设置于所述内管内。

作为本实用新型制氢器用带有热交换室的反应器的一种改进，所述气化吸热低温区设置于所述内管和所述外管之间。

相对于现有技术，本实用新型包括内管、外管、加热结构、热交换室、进液管和出气管，所述内管设置于所述外管内，所述加热结构与所述外管连接，所述内管与所述外管均装填有催化剂层，所述热交换室包括可实现热量交换的气化吸热低温区和由盘管结构形成的排气高温区，所述进液管与所述气化吸热低温区连通，所述盘管结构与所述出气管连通，至少具有如下优点：

第一，由于甲醇进入气化吸热低温区时气化时吸热，导致该区域的温度较低，同时由于气化吸热低温区和由盘管结构形成的排气高温区能够进行有效的热量交换，因此可以对产气进行有效的降温，而无需在反应器外设置冗长的出气管结构。因此，整个结构能够大大提高热量利用率。实际制作时，使用一定长度的管子，将管子按照圆柱形盘圈，盘管置于内管内。由于由盘管结构制成的排气高温区能近距离接触气化吸热低温区，因此达到良好的换热效果，即产气的高温对甲醇进行加热气化，而甲醇气化带来的低温又能对产气进行降温，同时盘管结构还可以延长高温气体的停留时间，达到更好的换热效果，从而充分利用热量，达到高的热量转换率。

第二，由于本实用新型合理使用了反应器的内部空间，不需要额外的出气管路，因此可以节省体积。而且盘管结构装配简单，制备成本低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围内。

如图1所示，本实用新型提供了一种制氢器用带有热交换室的反应器，包括内管1、外管2、加热结构3、热交换室4、进液管5和出气管6，内管1设置于外管2内，形成套管结构，加热结构3与外管2连接，以实现对内管1和外管2及其内部物质的加热；内管1与外管2均装填有催化剂层7，热交换室4包括可实现热量交换的气化吸热低温区41和由盘管结构形成的排气高温区42，进液管5与气化吸热低温区41连通，盘管结构与出气管6连通。

使用时，甲醇从进液管5进入，然后通入到气化吸热低温区41中，管内的热量对其进行加热，使其气化，然后进入到催化剂层7内，在加热和催化剂的作用下，与水蒸汽混合物完成转化反应，生成氢气和二氧化碳，并从盘管结构进入到出气管6并排出，在反应源源不断进行的过程中，盘管结构与气化吸热低温区41进行热量交换，即产气的高温对甲醇进行加热气化，而甲醇气化带来的低温又能对产气进行降温，同时盘管结构还可以延长高温气体的停留时间，达到更好的换热效果，从而充分利用热量，达到高的热量转换率。

进液管5和出气管6设置于反应器的同一端部，便于进一步的减小体积。

内管1和外管2的一端部通过密封结构8密封连接。其中，密封结构8包括下法兰81、密封法兰82、密封垫83和固定螺栓套件84，密封垫83设置于下法兰81和密封法兰82之间，下法兰81和密封法兰82通过固定螺栓套件84固定连接，下法兰81与外管2连接，从而实现内管1和外管2的密封。

外管2靠近下法兰81的一侧设置有下网孔板9。

外管2的另一端部连接有上法兰10，出气管6固定于上法兰10上。进液管5通过卡接套头11固定于上法兰10内，上法兰10用于实现对进液管5和出气管6的固定。

盘管结构设置于内管1内，气化吸热低温区41设置于内管1和外管2之间，从而气化吸热低温区41与盘管结构可以实现有效、良好的热交换。总之，本实用新型至少具有如下优点：

第一，由于甲醇进入气化吸热低温区41时气化时吸热，导致该区域的温度较低，同时由于气化吸热低温区41和由盘管结构形成的排气高温区42能够进行有效的热量交换，因此可以对产气进行有效的降温，而无需在反应器外设置冗长的出气管结构。因此，整个结构能够大大提高热量利用率。实际制作时，使用一定长度的管子，将管子按照圆柱形盘圈，盘管置于内管1内。由于由盘管结构制成的排气高温区42能近距离接触气化吸热低温区，因此达到良好的换热效果，即产气的高温对甲醇进行加热气化，而甲醇气化带来的低温又能对产气进行降温，同时盘管结构还可以延长高温气体的停留时间，达到更好的换热效果，从而充分利用热量，达到高的热量转换率。

第二，由于本实用新型合理使用了反应器的内部空间，不需要额外的出气管路，因此可以节省体积。而且盘管结构装配简单，制备成本低。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.一种制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：包括内管、外管、加热结构、热交换室、进液管和出气管，所述内管设置于所述外管内，所述加热结构与所述外管连接，所述内管与所述外管均装填有催化剂层，所述热交换室包括可实现热量交换的气化吸热低温区和由盘管结构形成的排气高温区，所述进液管与所述气化吸热低温区连通，所述盘管结构与所述出气管连通。

2.根据权利要求1所述的制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：所述进液管和所述出气管设置于所述反应器的同一端部。

3.根据权利要求1所述的制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：所述内管和所述外管的一端部通过密封结构密封连接。

4.根据权利要求3所述的制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：所述密封结构包括下法兰、密封法兰、密封垫和固定螺栓套件，所述密封垫设置于所述下法兰和所述密封法兰之间，所述下法兰和所述密封法兰通过所述固定螺栓套件固定连接，所述下法兰与所述外管连接。

5.根据权利要求4所述的制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：所述外管靠近所述下法兰的一侧设置有下网孔板。

6.根据权利要求3所述的制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：所述外管的另一端部连接有上法兰，所述出气管固定于所述上法兰上。

7.根据权利要求6所述的制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：所述进液管通过卡接套头固定于所述上法兰内。

8.根据权利要求1所述的制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：所述盘管结构设置于所述内管内。

9.根据权利要求1所述的制氢器用带有热交换室的反应器，其特征在于：所述气化吸热低温区设置于所述内管和所述外管之间。

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