一种甲烷自热重整的高效重整器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109748241A(43)申请公布日2019.05.14(21)申请号201910174620.X(22)申请日2019.03.08(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人党政龚小炜席光(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人田洲(51)Int.Cl.C01B3/38(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种甲烷自热重整的高效重整器(57)摘要本发明公开一种用于甲烷自热重整的高效重整器，包括外筒体和内筒体；外筒体和内筒体为同心设置的圆柱筒；外筒体和内筒体之间的环形空间包括位于上部用于燃烧供热的燃烧腔和位于下部的燃烧缓冲腔；内筒体内部的圆柱形空间包括位于上部的重整缓冲腔和位于重整缓冲腔下部用于重整制氢的重整腔。该反应器外燃烧腔截面小，重整腔截面大，既减小了燃烧腔向重整腔传热热阻，又增加了重整气在重整腔停留时间，充分吸收燃烧强热量，而且相对于一般内燃烧外重整形式来说，还增加了燃烧腔和重整腔换热面积，使得换热效率更高。CN109748241ACN109748241A权利要求书1/1页1.一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，包括外筒体(100)和内筒体(200)；外筒体(100)和内筒体(200)为同心设置的圆柱筒；外筒体(100)和内筒体(200)之间的环形空间包括位于上部用于燃烧供热的燃烧腔(8)和位于下部的燃烧缓冲腔(7)；内筒体(200)内部的圆柱形空间包括位于上部的重整缓冲腔(10)和位于重整缓冲腔(10)下部用于重整制氢的重整腔(9)。2.根据权利要求1所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，燃烧缓冲腔(7)的底部两端设有燃烧原料入口(1、2)；燃烧原料入口(1、2)连通燃烧缓冲腔(7)；燃烧供热的燃烧腔(8)上方设有连通燃烧腔(8)的燃烧气出口(5、6)。3.根据权利要求2所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，燃烧原料入口(1、2)的入口方向垂直于外筒体(100)的轴线方向；燃烧气出口(5、6)的出口方向平行于外筒体(100)的轴线方向。4.根据权利要求2所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，重整缓冲腔(10)上方设有连通重整缓冲腔(10)的重整原料入口(3)；重整腔(9)的底部设有出口。5.根据权利要求4所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，重整腔(9)设置多个出口，沿圆环均匀布置；重整腔(9)的出口穿过燃烧缓冲腔(7)至外筒体(100)外侧；重整原料入口(3)的入口方向平行于外筒体(100)的轴线方向。6.根据权利要求4所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，燃烧腔(8)和重整腔(9)内装填有催化剂。7.根据权利要求4所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，重整缓冲腔(10)和重整腔(9)通过带多孔的隔板相连，使重整原料气能够均匀进入重整腔(9)；燃烧缓冲腔(7)和和燃烧腔(8)通过带多孔的隔板相连，使燃烧原料气能够均匀进入燃烧腔。8.根据权利要求1所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，所述用于甲烷自热重整的高效重整器中燃烧气流动方向与重整气流动方向相反。9.根据权利要求1所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，燃烧腔(8)截面积小于重整腔(9)截面积。10.根据权利要求4所述的一种用于甲烷自热重整的高效重整器，其特征在于，重整原料从重整入口(3)由上至下进入重整缓冲腔(10)，然后在重整缓冲腔(10)中充分混合，之后由重整缓冲腔(10)与重整腔(9)中间隔板小孔均匀进入重整腔(9)进行甲烷蒸汽重整，再之后通过重整腔的出口流出；燃烧原料从燃烧入口(1、2)进入，然后在燃烧缓冲腔(7)中充分混合，之后由燃烧缓冲腔(70与燃烧腔(8)中间隔板小孔由下至上均匀进入燃烧腔(8)进行催化燃烧供热，所放出热量传给重整腔(9)，再之后通过顶部的燃烧出口(5、6)流出。2CN109748241A说明书1/4页一种甲烷自热重整的高效重整器技术领域[0001]本发明属于甲烷制氢技术领域，特别涉及一种甲烷自热重整的高效重整器。背景技术[0002]氢燃料电池由于具有与传统发电厂相当的效率，低噪音和高纯度废气等优点，因此对固定式发电厂而言是一项很有前途的技术。尽管固定式燃料电池的终端燃料是氢气，但供给燃料可以是甲烷，天然气，生物气体或合成气。燃料灵活性需要将原始燃料转化为氢气。蒸汽重整是从甲烷气体生产氢气，一氧化碳和其他有用产物的一种方法。与其他甲烷转化相比，蒸汽转化具有高生产效率的优点。生产氢气的最具成本效益和工业化方法之一是通过蒸汽甲烷重整(SMR)，占全