基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，包括殼體，殼體的右端分別設(shè)有水進(jìn)口管和二甲醚進(jìn)口管，左端設(shè)有產(chǎn)氣出口管，殼體內(nèi)由兩塊隔板分隔成右腔室、中間腔室和左腔室；在右腔室內(nèi)設(shè)有混合器；在中間腔室內(nèi)設(shè)有催化器，中間腔室的管壁上安裝有連通中間腔室的波導(dǎo)管，波導(dǎo)管上設(shè)有磁電管；在左腔室內(nèi)設(shè)有冷凝器；在水進(jìn)口管上安裝有蒸發(fā)器。本發(fā)明由于采用微波輻照加熱反應(yīng)物，可以使物質(zhì)內(nèi)外同時(shí)加熱，體系受熱均勻，避免局部高溫區(qū)和“冷點(diǎn)”的出現(xiàn)，可以提高系統(tǒng)的能量效率，具有節(jié)能減排的雙重效果。
【專利說明】基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及反應(yīng)器，尤其涉及一種基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002] 能源危機(jī)與環(huán)境污染已經(jīng)成為日益嚴(yán)峻的全球性問題。氫氣具有燃點(diǎn)高、燃燒速 度快、稀燃極限低、爆炸極限寬等特點(diǎn)，在燃料中添加氫氣可以有效改善燃燒和排放。氫氣 作為汽車催化凈化裝置的還原氣體，可以降低N0 X排放；氫氣還可以作為燃料電池汽車或者 燃料電池的氫源，故被認(rèn)為是具有發(fā)展前景的清潔車用替代能源。
[0003] 由于氫密度小，易氣化、著火、爆炸，故在氫的儲(chǔ)存、運(yùn)輸及使用方面帶來一些不 便?；剂现卣茪渚哂心芰棵芏雀?、能量轉(zhuǎn)化效率高，容易運(yùn)輸、補(bǔ)充和儲(chǔ)存，在經(jīng) 濟(jì)性、安全性等方面也有明顯的優(yōu)勢(shì)，是最現(xiàn)實(shí)的氫源技術(shù)，成為研究的熱點(diǎn)。二甲醚 DME(Dimethyl Ether)是一種綠色的可再生能源，成本低、無腐蝕性、幾乎無毒，具有高的能 量密度、低含碳量以及運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便等優(yōu)勢(shì)，成為車載制氫的理想燃料。二甲醚重整制氫 的方法主要包括水蒸氣重整制氫，部分氧化重整制氫和自熱重整制氫三種。部分氧化重整 制氫與自熱重整制氫，無須外部供熱，缺點(diǎn)是產(chǎn)物中氫氣含量低，反應(yīng)器操作溫度高，易在 反應(yīng)器中出現(xiàn)"熱點(diǎn)"導(dǎo)致催化劑燒結(jié)。二甲醚水蒸氣重整制氫反應(yīng)溫度低、產(chǎn)物中氫氣含 量高，能量效率高，引起廣泛重視。但是，水蒸氣重整反應(yīng)屬于強(qiáng)吸熱反應(yīng)，需要外部提供熱 源，壁面加熱存在著"冷點(diǎn)溫差"與動(dòng)態(tài)相應(yīng)滯后等技術(shù)瓶頸。
[0004] 微波是一種普遍存在的電磁波，微波的電磁能以波的形式輻射到介質(zhì)內(nèi)部，在介 質(zhì)內(nèi)部引起介質(zhì)的介電損耗而發(fā)熱。與常規(guī)加熱相比，微波加熱不需要熱的傳導(dǎo)和熱對(duì)流， 在微波的作用下，物質(zhì)的介質(zhì)分子在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到活化狀態(tài)，分子的運(yùn)動(dòng)與碰撞加劇， 大大加快了傳質(zhì)傳熱速率與反應(yīng)速率，縮短了反應(yīng)周期，無滯后效應(yīng)；微波加熱可以使物質(zhì) 內(nèi)外同時(shí)加熱，體系受熱均勻，避免局部高溫區(qū)和"冷點(diǎn)"的出現(xiàn)，可以提高系統(tǒng)的能量效 率，具有節(jié)能減排的雙重效果，引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視，隨著計(jì)算機(jī)電磁學(xué)的發(fā)展和 計(jì)算機(jī)硬件的不斷升級(jí)，復(fù)雜電磁場(chǎng)受計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力限制的瓶頸逐漸被打破。但是微波 輻照下，水蒸氣重整反應(yīng)所蘊(yùn)含的物理、化學(xué)機(jī)制更趨復(fù)雜，對(duì)其熱物理與輸運(yùn)規(guī)律理論進(jìn) 行更為深入的探索對(duì)解決能源危機(jī)與環(huán)境污染具有特別重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種基于微波輻照的二甲醚重整制 氫反應(yīng)器。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種基于微波輻照的二甲醚重 整制氫反應(yīng)器，包括殼體，殼體的右端分別設(shè)有水進(jìn)口管和二甲醚進(jìn)口管，左端設(shè)有產(chǎn)氣出 口管，殼體內(nèi)由兩塊隔板分隔成右腔室、中間腔室和左腔室；在右腔室內(nèi)設(shè)有混合器；在中 間腔室內(nèi)設(shè)有催化器，中間腔室的管壁上安裝有連通中間腔室的波導(dǎo)管，波導(dǎo)管上設(shè)有磁 電管；在左腔室內(nèi)設(shè)有冷凝器；在水進(jìn)口管上安裝有蒸發(fā)器。
[0007] 所述催化器內(nèi)裝填有⑶/Ni/Al203催化劑。
[0008] 所述⑶/Ni/Al203催化劑做成ImmX 1mm的圓柱體形。
[0009] 所述催化器與殼體之間設(shè)有間隔，形成微波腔體。
[0010] 所述蒸發(fā)器包括沿水進(jìn)口管管壁設(shè)置的電控加熱套。
[0011] 所述混合器包括用電機(jī)帶動(dòng)的攪拌器，攪拌器額定轉(zhuǎn)速為l〇〇〇r/min。
[0012] 所述催化器材料為氧化鋁陶瓷。
[0013] 本發(fā)明基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器由于采用微波輻照加熱反應(yīng)物，可 以使物質(zhì)內(nèi)外同時(shí)加熱，體系受熱均勻，避免局部高溫區(qū)和"冷點(diǎn)"的出現(xiàn)，可以提高系統(tǒng)的 能量效率，具有節(jié)能減排的雙重效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 參見圖1，本發(fā)明基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，包括殼體1，殼體的右 端分別設(shè)有水進(jìn)口管2和二甲醚進(jìn)口管3,左端設(shè)有產(chǎn)氣出口管4,殼體內(nèi)由兩塊隔板分隔 成右腔室、中間腔室和左腔室；在右腔室內(nèi)設(shè)有混合器5 ;在中間腔室內(nèi)設(shè)有催化器6,中間 腔室的管壁上安裝有連通中間腔室的波導(dǎo)管7,波導(dǎo)管上設(shè)有磁電管8 ;在左腔室內(nèi)設(shè)有冷 凝器9 ;在水進(jìn)口管上安裝有蒸發(fā)器10。
[0016] 本發(fā)明中的催化器內(nèi)裝填有CU/Ni/Al203催化劑，該催化劑做成ImmX 1mm的圓柱 體形。催化器材料為氧化鋁陶瓷。
[0017] 本發(fā)明中的催化器與殼體之間設(shè)有間隔，形成微波腔體11。
[0018] 本發(fā)明中的蒸發(fā)器包括沿水進(jìn)口管管壁設(shè)置的電控加熱套。
[0019] 本發(fā)明中的混合器包括用電機(jī)帶動(dòng)的攪拌器，攪拌器額定轉(zhuǎn)速為l〇〇〇r/min。
[0020] 本發(fā)明的工作原理是，水經(jīng)過蒸發(fā)器蒸發(fā)成水蒸氣經(jīng)氣體流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入混合 器內(nèi)與經(jīng)過氣體流量計(jì)計(jì)量后的二甲醚混合。混合器內(nèi)的攪拌器轉(zhuǎn)速可達(dá)到l〇〇〇r/min，可 確保氣體充分混合。二甲醚與水蒸氣的混合氣體進(jìn)入催化器進(jìn)行反應(yīng)，催化劑床層置于反 應(yīng)器中裝填銅基催化劑，微波由磁電管產(chǎn)生，波導(dǎo)管把電磁波能引導(dǎo)到微波腔體中對(duì)混合 氣體進(jìn)行加熱，促進(jìn)制氫反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)產(chǎn)氣經(jīng)冷凝器進(jìn)行氣水分離后排出。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，其特征在于：包括殼體，殼體的右端 分別設(shè)有水進(jìn)口管和二甲醚進(jìn)口管，左端設(shè)有產(chǎn)氣出口管，殼體內(nèi)由兩塊隔板分隔成右腔 室、中間腔室和左腔室；在右腔室內(nèi)設(shè)有混合器；在中間腔室內(nèi)設(shè)有催化器，中間腔室的管 壁上安裝有連通中間腔室的波導(dǎo)管，波導(dǎo)管上設(shè)有磁電管；在左腔室內(nèi)設(shè)有冷凝器；在水 進(jìn)口管上安裝有蒸發(fā)器。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，其特征在于：所述催 化器內(nèi)裝填有CU/Ni/Al20 3催化劑。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，其特征在于：所述CU/ Ni/Al203催化劑做成ImmX 1mm的圓柱體形。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，其特征在于：所述催 化器與殼體之間設(shè)有間隔，形成微波腔體。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，其特征在于：所述蒸 發(fā)器包括沿水進(jìn)口管管壁設(shè)置的電控加熱套。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，其特征在于：所述混 合器包括用電機(jī)帶動(dòng)的攪拌器，攪拌器額定轉(zhuǎn)速為l〇〇〇r/min。
7. 如權(quán)利要求1所述的基于微波輻照的二甲醚重整制氫反應(yīng)器，其特征在于：所述催 化器材料為氧化鋁陶瓷。
【文檔編號(hào)】C01B3/32GK104140079SQ201410382308
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】李聰, 高顏, 任洪娟 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)