TWM650433U - 產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置 - Google Patents
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Abstract
一種產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其能夠在對燃料水進行預熱的同時，也能夠令該甲烷化裝置內的甲烷化觸媒進行消除一氧化碳的工作。該產氫裝置是運用導熱油來做為熱量的傳遞。該導熱油在對流經預熱裝置的預熱管內的燃料水加熱而汽化的同時，也能夠提供熱量給甲烷化裝置，使甲烷化觸媒能夠在高溫下進行消除一氧化碳的工作。
Description
本創作為有關於一種產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其能夠在高溫導熱油對流經預熱裝置內的燃料水做預熱汽化的同時，也能夠提供熱量給甲烷化裝置，進行消除一氧化碳的工作。
氫能源載具是使用氫燃料作為動力的載具。這類載具是把氫的化學能轉換為機械能。或通過在內燃機中燃燒氫氣，以產生機械能；或通過在燃料電池中的氧與氫反應來產生電能，以驅動電動機運轉。使用氫為能源的最大好處是能夠有效減少了其他石油燃料載具所造成的空氣污染問題。目前在運輸車輛上已經有使用氫為動力源了。
我國發明第I465393號「氫氣產生器及其應用」專利，其由一第一介質所構成。該第一介質包含：一重組區、一氧化區、及一預熱區、及一氧化碳去除區。該重組區容置重組觸媒，供產氫原料在其內進行蒸氣重組反應以產生氫氣。該氧化區存在氧化觸媒，供進行放熱氧化反應，以對該第一介質加熱。該預熱區能夠對產氫原料進行預熱汽化。該重組區、氧化區與預熱區之安置，使得該氧化區進行之氧化反應所產生的熱係供應該預熱區及該重組區，以使該產氫原料先於該預熱區預熱，接著於該重組區進行分子重組反應。
該發明第I465393號專利中是以該第一介質作為熱傳導的介質。則該第一介質的體積大小，也就決定了該重組區、氧化區、預熱區的空間大小。同時，也就限定了產氫量的大小。該第一介質可以是鋁合金製成，在該第一介質上成型重組區、氧化區、預熱區的加工也較複雜，會增加製作成本。且該第一介質的體積也不宜太大，致產氫量不足以構成一個產業所必須的規模。
本創作主要目的在提供一種產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其用於以導熱油作為傳遞熱量的介質的產氫裝置上。該預熱裝置能夠在對燃料水加熱而產生汽化作用的同時，也能夠提供熱能給甲烷化裝置，使甲烷化觸媒能夠在高溫下進行消除一氧化碳的工作，有一舉兩得的效果。
本創作再一目的在提供一種產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其以不銹鋼材料製成，加工容易，製作成本低。
為達到以上的目的，乃提供一種產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其主要使用在傳遞熱能的介質為導熱油的產氫裝置上。該結合甲烷化裝置的預熱裝置包含設置有：一桶體、一甲烷化裝置、及一預熱管。該桶體的兩端呈封閉狀。該桶體設置有一進油口、及出油口。該甲烷化裝置包含設置有：一直線狀延伸的管體、及多數個甲烷化觸媒。該甲烷化觸媒設置在該管體內。該甲烷化裝置的管體由上而下貫穿該預熱裝置的桶體的中央。該管體的內部空間與該預熱裝置的桶體內部空間之間為互不連通的分隔狀，致該桶體的內部空間形成為一環形空間。該預熱管為一螺
旋狀管。該預熱管設置在該桶體內部的環形空間內。
該桶體的進油口能夠容許導熱油流入該桶體內。該桶體內的導熱油能夠經該出油口，流出該桶體外。該預熱管的一端為進料口，另一端為出料口。該進料口與該出料口分別穿出該桶體外。
該甲烷化裝置的管體的兩端分別設置有一進氣口與一出氣口。該甲烷化裝置的管體的進氣口與出氣口的內部分別設置有鋼絲絨球。
該桶體、該甲烷化裝置、該預熱管皆是以不銹鋼材料製成。
10:加熱裝置
11:筒狀殼體
12:進氣口
13:排氣管
14:導熱油輸送管
141:進油口
142:出油口
143:螺旋狀管
144:中空艙體
15:加熱觸媒
16:板式熱交換器
161:空間
162:空間
17:環狀空間
20:空氣輸入裝置
21:氣泵
22:空氣輸入管路
23:逆止閥
30:燃料輸入裝置
31:燃料儲桶
32:第一液泵
33:燃料輸入管路
34:逆止閥
40:導熱油輸送裝置
41:儲油桶
42:第二液泵
43:第一導熱油輸送管路
44:第二導熱油輸送管路
45:第三導熱油輸送管路
46:第四導熱油輸送管路
50:預熱裝置
51:預熱後燃料水輸送管路
511:第一氫氣輸送管路
5111:散熱器
5112:卻水器
512:第二氫氣輸送管路
513:第三氫氣輸送管路
52:桶體
521:進油口
522:出油口
523:環形空間
53:預熱管
531:進料口
532:出料口
60:燃料水輸入裝置
61:燃料水儲桶
62:第三液泵
63:燃料水輸入管路
631:熱交換器
632:輸入口
633:輸出口
70:重組裝置
71:重組觸媒
72:立式桶身
721:進油口
722:出油口
73:上封板
731:上網狀板
74:下封板
741:下網狀板
75:直立狀管體
76:封閉空間
77:進料口
771:多孔承板
772:陶瓷球
78:出氣口
80:氫氣純化裝置
81:回收管路
90:甲烷化裝置
91:管體
92:甲烷化觸媒
93:進氣口
931:鋼絲絨球
94:出氣口
941:鋼絲絨球
95:氫氣儲桶
第1圖為本創作的結構示意圖。
第2圖為預熱裝置的剖示圖一。
第3圖為預熱裝置的剖示圖二。
第4圖為第3圖的A-A剖面放大圖。
請參閱第1圖。本創作所提供的產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其使用在以導熱油作為傳遞熱能的介質的產氫裝置上。該預熱裝置50需要在高溫環境下吸收熱能，而對燃料水(例如：甲醇水)加熱，產生汽化作用，而有利於後續的分子重組作業，以產生產氫。該甲烷化裝置90需要在高溫環境下吸收熱能，而對含有微量一氧化碳的氫氣，進行甲烷化，以消除一氧化碳。
該產氫裝置除了該預熱裝置50、甲烷化裝置90以外，還包含設置有：一加熱裝置10、一空氣輸入裝置20、一燃料輸入裝置30、一導熱
油輸送裝置40、一燃料水輸入裝置60、一重組裝置70、一預熱後燃料水輸送管路51、一氫氣純化裝置80、一第一氫氣輸送管路511、一第二氫氣輸送管路512、一氫氣儲桶95、一第三氫氣輸送管路513。其中，該加熱裝置10能夠對導熱油加熱。該經過加熱升溫的導熱油送入該預熱裝置50內，以對燃料水做預熱的汽化處理。該高溫的導熱油會進而送入該重組裝置70內，使該重組裝置70內的重組觸媒71能夠在高溫下，對汽化的燃料水進行分子重組，以產生含有氫氣的氣體。該氫氣純化裝置80可篩出含有氫氣99.999%與微量的一氧化碳的氣體。該甲烷化裝置90能夠去除一氧化碳，而產生不含一氧化碳的氫氣。
該結合甲烷化裝置90的預熱裝置50包含設置有：一桶體52、一甲烷化裝置90、及一預熱管53。該桶體52兩端呈封閉狀。該桶體52設置有一進油口521、及一出油口522。該進油口521能夠容許導熱油流入該桶體52內。該出油口522能夠容許該桶體52內的導熱油流出該桶體52外。該甲烷化裝置90包含設置有：一直線狀延伸的管體91、及多數個設置在該管體91內的甲烷化觸媒92。該甲烷化裝置90的管體91為由上而下貫穿該預熱裝置50的桶體52的中央。該管體91的內部空間與該預熱裝置50的桶體52內部空間之間為互不連通的分隔狀，致該桶體52的內部空間形成為一環形空間523。預熱管53為一螺旋狀管。該預熱管53設置在該桶體52內部的環形空間523內。該預熱管53的一端為進料口531，另一端為出料口532。該進料口531與該出料口532分別穿出該桶體52外。該管體91的兩端分別設置有一進氣口93與一出氣口94。該進氣口93容許經氫氣純化裝置80所篩出含有微量一氧化碳的氫氣流入該管體91內。該出氣口94容許該管體91內已經消除一氧化
碳的氫氣流出。亦即，該預熱裝置50與該甲烷化裝置90同時憑藉該導熱油所攜帶的熱能，分別進行對燃料水的預熱汽化，以及消除一氧化碳的甲烷化作業。
該桶體52、該甲烷化裝置90、該預熱管53皆是以不銹鋼材料製成，加工容易，能夠降低製作成本。該甲烷化裝置90的管體91的進氣口93與出氣口94的內部各設置有鋼絲絨球931、941，以防止該甲烷化觸媒92掉出該管體91外。該鋼絲絨球931、941不會阻礙氣體的流動。該甲烷化觸媒92可以是稀土氧化鋁觸媒。
該加熱裝置10包含設置有：一筒狀殼體11、一進氣口12、一能夠排出廢氣的排氣管13、及一導熱油輸送管14。該進氣口12設置在該筒狀殼體11的底部。該排氣管13設置在筒狀殼體11的頂端。該導熱油輸送管14設置在該筒狀殼體11的內部。該導熱油輸送管14設置有一進油口141與一出油口142。該筒狀殼體11內部設置有多數個加熱觸媒15。該加熱觸媒可以是白金觸媒。
該空氣輸入裝置20包含設置有：一氣泵21、一空氣輸入管路22、及一逆止閥23。該空氣輸入管路22與該加熱裝置10的進氣口12之間呈連通狀。燃料輸入裝置30包含設置有：一燃料儲桶31、一第一液泵32、一燃料輸入管路33、及一逆止閥34。該第一液泵32能夠將有機燃料(例如：甲醇)送入該加熱裝置10內。實作中，該燃料輸入管路33的末端與該空氣輸入管路22之間呈連通狀。該第一液泵32作動時，能夠將該有機燃料噴入該空氣輸入管路22內，再憑藉該氣泵21將有機燃料與空氣混合而成的含氧燃料，一同送入該加熱裝置10內。該含氧燃料遇到加熱觸媒15會產生氧化
的放熱作用。
該導熱油輸送裝置40，其包含設置有：一儲油桶41、一第二液泵42、一第一導熱油輸送管路43、一第二導熱油輸送管路44、一第三導熱油輸送管路45、及一第四導熱油輸送管路46。該第一導熱油輸送管路43的兩端分別與該儲油桶41、該加熱裝置的導熱油輸送管14連通。即該第一導熱油輸送管路43的一端與該加熱裝置10內的導熱油輸送管14的進油口141之間呈連接狀。該第二液泵42設置在該第一導熱油輸送管路43上。
當該加熱裝置10內的溫度到達設定溫度時，表示該加熱裝置10內的導熱油輸送管14內的導熱油溫度已達到作業上所需的溫度。該第二液泵42即作動，令該加熱裝置10內導熱油輸送管14內的導熱油沿該第二導熱油輸送管路44送入該預熱裝置50的桶體52內，以對該預熱管53加熱。該預熱裝置50的進油口521與該第二導熱油輸送管路44連接。
該燃料水輸入裝置60包含設置有：一燃料水儲桶61、一第三液泵62、一燃料水輸入管路63、及一逆止閥64。該燃料水輸入管路63的末端與該預熱裝置50內的預熱管53的進料口531連接。則該預熱裝置50的桶體52內的導熱油對該預熱管53加熱時，能夠令該預熱管53的燃料水汽化。該第三液泵62能夠將燃料水(例如：甲醇水溶液)沿該燃料水輸入管路63送入該預熱裝置50內的預熱管53內。
該重組裝置70包含設置：一立式桶身72、一上封板73、一下封板74、以及若干數量的直立狀管體75。該上封板73與下封板74設置在該立式桶身72內，令該上封板73與該下封板74之間呈一封閉空間76。該各直立狀管體75的上、下端分別貫穿該上封板73與下封板74，且該各直立狀管
體75內設置有多數個重組觸媒71。該重組觸媒71可以是銅鋅觸媒。該第三導熱油輸送管路45的一端與該預熱裝置50的桶體52內部連通，另一端與該重組裝置70內的該封閉空間76連通。該預熱裝置50的出油口522與該第三導熱油輸送管路45的一端連接。該封閉空間76內的導熱油能夠對各直立狀管體75加熱。該重組裝置70的下封板74的下方設置有一下網狀板741。該上封板73的上方設置有一上網狀板731。該上網狀板731與該下網狀板741能夠防止該重組觸媒71由該直立狀管體75內脫出。
該重組裝置70的立式桶身72設置有：一進油口721、一出油口722、一進料口77、及一出氣口78。該進油口721與該第三導熱油輸送管路45的另一端連接。該出油口722與該第四導熱油輸送管路46連接。該進料口77的內側設置有一多孔承板771。該多孔承板771的上方設置了多數陶瓷球772。該汽化後的燃料水在經過該各陶瓷球772後，能夠產生均勻分布的作用，而均勻地進入各直立狀管體75內，進行分子重組作用。
該預熱後燃料水輸送管路51的一端與該預熱裝置50內的預熱管53的出料口532連接，另一端與該重組裝置70的進料口77連接，而能夠將汽化後的燃料水送入各直立狀管體75內。該汽化後的燃料水在該各直立狀管體75內，經該重組觸媒71的作用下進行分子重組，而產生含有氫氣與其他氣體的混合氣體。該第四導熱油輸送管路46的一端與該重組裝置70內的封閉空間76連通，另一端與該儲油桶41連通。則溫度逐漸下降的導熱油，能夠沿該第四導熱油輸送管路46送回該儲油桶41內。
該氫氣純化裝置80為一分子篩裝置(PSA)。該第一氫氣輸送管路511的一端與該重組裝置70的各直立狀管體75連通，另一端與該氫氣
純化裝置80連通。該重組所產生的含有氫氣的混合氣體，能夠沿該第一氫氣輸送管路511送至該氫氣純化裝置80內。該重組裝置70的出氣口78與該第一氫氣輸送管路511連接。該氫氣純化裝置80能夠混合氣體中的氫氣與一氧化碳的篩出。該氫氣純化裝置80作用時所產生的廢氣，能夠經一回收管路81送至該加熱裝置10內，將廢棄的熱能作再利用。該第一氫氣輸送管路511上可設置有散熱器5111與卻水器5112。
第二氫氣輸送管路512的一端與該氫氣純化裝置80連通，另一端與該甲烷化裝置90的管體91的進氣口93連接。該氫氣純化裝置80所篩出的氫氣與一氧化碳，沿該第二氫氣輸送管路512送至該甲烷化裝置90的管體91內。在該甲烷化觸媒92的作用下，去除一氧化碳氣體，產生純氫氣。該第三氫氣輸送管路513的一端與該甲烷化裝置90的管體91的出氣口94連接，另一端與該氫氣儲桶95連通。則該純氫氣能夠沿該第三氫氣輸送管路513輸送到該氫氣儲桶95內儲藏。
該產氫裝置更包含設置一板式熱交換器16。該板式熱交換器16設置有二個各自獨立的空間161、162。該燃料輸入管路33會流經該板式熱交換器16的一空間161。該排氣管13會流經該板式熱交換器16的另一空間162。則該排氣管13所排出廢氣的熱量能夠對燃料產生初步的加熱作用。
該加熱裝置10內的導熱油輸送管14包含：向上攀升的螺旋管狀143及一中空艙體144。該中空艙體144設置在該螺旋狀管143的中央位置。該螺旋狀管143的末端與該中空艙體144連通。該中空艙體144設置有一導出管，能夠將該中空艙體144內的導熱油導出該加熱裝置10外。該導出管的末端即為該出油口142。該加熱裝置10的筒狀殼體11的下半部的周壁為雙
層式壁面。該雙層式壁面的內、外層之間即形成一環狀空間17。該進油口141即與該環狀空間17之間呈連通狀。該導熱油輸送管14的螺旋狀管143與該雙層式周壁的內部空間之間呈連通狀。該進氣口12設置在該筒狀殼體11的底部，則大部分的含氧燃料在該筒狀殼體11下半部空間內即產生氧化的放熱作用，使該筒狀殼體11的下半部的溫度較高。該雙層式壁面設計，主要是讓尚未進入該筒狀殼體11內的相對低溫的導熱油，略為降低該筒狀殼體11下半部的溫度。
該燃料水輸入管路63上更包含設置有一熱交換器631。該熱交換器631為一體構成的環狀容器。該熱交換器631設置一燃料水的輸入口632、及一有機燃料水的輸出口633。該第一氫氣輸送管路511及該第三氫氣輸送管路513皆穿入並穿出該熱交換器631的內部，以對該燃料水進行初步的加熱，同時降低含氫氣體與純氫氣體的溫度。
綜上所陳，本創作所提供的產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其是以不銹鋼材料製成，材料成本低，加工容易，製作成本低。又，本創作的預熱裝置50在對燃料水作加熱汽化的同時，能夠令該甲烷化裝置90進行消除一氧化碳的甲烷化作業，有一舉兩得的效果。
50:預熱裝置
52:桶體
521:進油口
522:出油口
523:環形空間
53:預熱管
531:進料口
532:出料口
90:甲烷化裝置
91:管體
92:甲烷化觸媒
93:進氣口
931:鋼絲絨球
94:出氣口
941:鋼絲絨球
Claims (5)
- 一種產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其使用在以高溫導熱油作為傳遞熱能的介質的產氫裝置上；該結合甲烷化裝置的預熱裝置包含：一桶體，其兩端呈封閉狀；該桶體設置有一進油口、及出油口；該進油口能夠容許導熱油流入該桶體內；該桶體內的導熱油能夠經該出油口，流出該桶體外；一甲烷化裝置，其包含設置有：一直線狀延伸的管體、及多數個設置在該管體內的甲烷化觸媒；該管體由上而下貫穿該預熱裝置的桶體的中央；該管體的內部空間與該預熱裝置的桶體內部空間之間為互不連通的分隔狀，致該桶體的內部空間形成為一環形空間；該管體的兩端分別設置有一進氣口與一出氣口；以及，一預熱管，其為一螺旋狀管；該預熱管設置在該桶體內部的環形空間內；該預熱管的一端為進料口，另一端為出料口。該進料口與該出料口分別穿出該桶體外。
- 如請求項1所述之產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其中，該桶體為不銹鋼材料製成。
- 如請求項1所述之產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其中，甲烷化裝置為不銹鋼材料製成。
- 如請求項1所述之產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其中，該預熱管為不銹鋼材料製成。
- 如請求項1所述之產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置，其中，該甲烷化裝置的管體的進氣口與出氣口的內部分別設置有鋼絲絨球。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW112208480U TWM650433U (zh) | 2023-08-10 | 2023-08-10 | 產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| TW112208480U TWM650433U (zh) | 2023-08-10 | 2023-08-10 | 產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM650433U true TWM650433U (zh) | 2024-01-11 |
Family
ID=90456038
Family Applications (1)
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| TW112208480U TWM650433U (zh) | 2023-08-10 | 2023-08-10 | 產氫裝置之結合甲烷化裝置的預熱裝置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM650433U (zh) |
-
2023
- 2023-08-10 TW TW112208480U patent/TWM650433U/zh unknown
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