專利名稱：熱翅板式化學(xué)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的化學(xué)反應(yīng)器，是燃料電池系統(tǒng)制氫、化工廠原料氣制備的重要裝置。
背景技術(shù)：
目前的石油化工廠用化學(xué)反應(yīng)器，如管式制氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，具有效率低、體積巨大的缺點(diǎn)。熱管式化學(xué)反應(yīng)器效率較高、成本高、體積較大、空間布置困難的缺點(diǎn)。先進(jìn)運(yùn)載工具的燃料電池系統(tǒng)對(duì)制氫裝置具有很高的要求更高的轉(zhuǎn)化效率、更小的體積以及高的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述存在的問題，提出一種熱翅板式化學(xué)反應(yīng)器，該反應(yīng)器的主體是由帶催化劑(或不帶催化劑)板翅通道和真空充液通道間隔疊置而成，傳熱面積大，反應(yīng)效率高，具有體積小、重量輕，空間布置方便的優(yōu)點(diǎn)，材料采用不銹鋼或高溫合金時(shí)，還能承受高溫、高壓和耐腐蝕，比管式反應(yīng)器和熱管反應(yīng)器的性能、成本都有很大的改進(jìn)與提高。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)熱翅板式化學(xué)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)包括真空充液封頭和芯體兩部分。真空充液封頭設(shè)在真空充液通道兩側(cè)，其中一側(cè)封頭上設(shè)有接管，用以將真空充液通道抽成真空并充裝工作液體。芯體有若干個(gè)板翅通道和真空充液通道構(gòu)成，芯體組裝時(shí)真空充液通道和板翅通道間隔疊置。板翅通道由一封條分隔成加熱或冷卻(視吸熱或放熱反應(yīng)而定)通道和反應(yīng)介質(zhì)通道。在反應(yīng)介質(zhì)通道，采用噴涂工藝使催化劑附著在板翅通道的翅片和板片上。加熱(或冷卻)介質(zhì)通道和反應(yīng)介質(zhì)通道都具有翅片，翅片上、下設(shè)有隔板(密封隔板)，通道側(cè)邊設(shè)有封條。真空充液通道內(nèi)可以設(shè)置翅片，翅片上、下設(shè)有隔板(密封隔板)，真空充液通道側(cè)封條設(shè)置在介質(zhì)側(cè)(進(jìn)、出口側(cè))的真空充液通道兩側(cè)。按實(shí)際需要由多個(gè)板翅通道與真空充液通道間隔疊置，整體呈水平傾斜α角布置或垂直布置，以保證真空通道內(nèi)的工作液體從冷介質(zhì)段自然回流到熱介質(zhì)段。
本發(fā)明將板翅通道和真空充液通道間隔疊置，熱(冷)介質(zhì)通道和反應(yīng)介質(zhì)通道并列布置，真空通道內(nèi)工作液體通過內(nèi)部相變進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)移，使熱流體和冷流體之間形成準(zhǔn)逆流型流動(dòng)，同時(shí)由真空通道相變傳熱所致的良好等溫性能，使得催化劑得到最佳利用，具有傳熱面積大、反應(yīng)收率高、存在體積小、重量輕、空間布置方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)。用于甲醇制氫系統(tǒng)的不銹鋼熱翅板式化學(xué)反應(yīng)器，還具有耐高溫(可達(dá)900℃)、耐高壓(可達(dá)15MPa)、抗腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，與熱管化學(xué)反應(yīng)器相比，成本下降50％，所占空間縮小50％。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是熱翅板式化學(xué)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1、7-封頭；8-接管；5-隔板；2-板翅通道翅片；3-板翅通道封條；6-真空充液通道翅片；4-真空充液通道封條。
圖2是熱翅板式化學(xué)反應(yīng)器的冷、熱介質(zhì)通道和反應(yīng)介質(zhì)通道結(jié)構(gòu)示意圖。其中，5-隔板；2-板翅通道翅片；3-板翅通道封條。
圖3是熱翅板化學(xué)反應(yīng)器真空充液通道結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，5-隔板；6-真空充液通道翅片；4-真空充液通道封條。
圖4-a和圖4-b是吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)熱翅板化學(xué)反應(yīng)器布置示意圖。
其中α為板翅通道和真空充液通道組裝時(shí)整體呈水平傾斜的角度；其他同
圖1。
具體實(shí)施方式
參照附
圖1-4，熱翅板式化學(xué)反應(yīng)器主要結(jié)構(gòu)具有封頭1、7和芯體兩部分。封頭1、7設(shè)置在真空充液通道兩側(cè)，其中一側(cè)封頭7上設(shè)有接管8，用以將真空充液通道抽成真空并充裝工作液體。芯體由若干個(gè)板翅通道和真空充液通道間隔疊置、真空釬焊而成。板翅通道上下設(shè)有隔板5，兩側(cè)設(shè)有封條3，通道內(nèi)設(shè)有翅片2。每個(gè)板翅通道由一封條3分隔成兩并列的熱介質(zhì)(或冷介質(zhì))通道和反應(yīng)介質(zhì)通道，實(shí)現(xiàn)熱流體和冷流體的逆流流動(dòng)。熱介質(zhì)通道和冷介質(zhì)通道及反應(yīng)介質(zhì)通道都具有翅片，翅片2上、下設(shè)有隔板5(密封隔板)，翅片側(cè)設(shè)有封條3，形成若干通道，便于充分換熱。板翅通道內(nèi)的翅片形式為平直、多孔、鋸齒、波紋或百葉窗形。真空充液通道上下設(shè)有隔板5，兩側(cè)設(shè)有封條4，通道內(nèi)可以設(shè)置翅片。真空充液通道翅片都采用多孔形，翅片6上、下設(shè)有隔板5(密封隔板)，翅片側(cè)設(shè)有封條4。芯體按實(shí)際需要設(shè)置多個(gè)板翅通道和真空充液通道，組裝時(shí)板翅通道和真空充液通道間隔疊置，整體呈水平傾斜α角(一般取15°左右)布置或垂直布置。工作時(shí)，真空充液通道內(nèi)的工作液體在熱介質(zhì)段吸收熱量，蒸發(fā)成為蒸汽，運(yùn)動(dòng)到冷介質(zhì)段冷凝放熱成為液體，將熱量傳給冷介質(zhì)后自然回流到熱介質(zhì)段。如此循環(huán)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)傳熱和強(qiáng)化反應(yīng)目的。
參照附圖4-a，吸熱化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)催化劑裝填于熱板翅的冷卻端，熱流體的熱量通過熱板翅傳送到反應(yīng)側(cè)。
參照附圖4-b，放熱化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)催化劑裝填于熱板翅的吸熱端，反應(yīng)熱通過熱板翅傳送到冷流體側(cè)。
權(quán)利要求1.一種熱翅板反應(yīng)器，其特征是熱翅板反應(yīng)器包括真空充液封頭(1)和(7)及芯體，真空充液封頭(1)和(7)設(shè)在真空充液通道兩側(cè)，其中一側(cè)真空充液封頭(7)設(shè)有接管(8)，芯體包括若干個(gè)板翅通道和真空充液通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是芯體組裝時(shí)真空充液通道和板翅通道間隔疊置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是真空充液通道上下設(shè)有隔板(5)，兩側(cè)設(shè)有封條(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是真空充液通道內(nèi)可設(shè)置翅片(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是板翅通道上下設(shè)有隔板(5)，兩側(cè)設(shè)有封條(3)，通道內(nèi)設(shè)有翅片(2)，每個(gè)板翅通道中間由一封條(3)分隔成兩并列的熱介質(zhì)或冷介質(zhì)通道和反應(yīng)介質(zhì)通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是熱介質(zhì)或冷介質(zhì)通道和反應(yīng)介質(zhì)通道并列布置在板翅通道內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是板翅通道的翅片形式為平直、多孔、鋸齒、波紋或百葉窗形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是真空充液通道的翅片形式為多孔形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是整體呈水平傾斜布置或垂直布置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱翅板反應(yīng)器，其特征是整體水平傾斜角為15°。
專利摘要本實(shí)用新型熱翅板反應(yīng)器涉及的是一種新型的化學(xué)反應(yīng)器，是燃料電池系統(tǒng)制氫、化工廠原料氣制備的重要裝置。結(jié)構(gòu)具有真空充液封頭和芯體，真空充液封頭設(shè)在真空充液通道兩側(cè)，其中一側(cè)真空充液封頭設(shè)有接管，芯體由真空充液通道和若干個(gè)板翅通道間隔疊置而構(gòu)成。板翅通道由一封條分隔成加熱或冷卻(視吸熱和放熱反應(yīng)而定)通道和反應(yīng)介質(zhì)通道。在反應(yīng)介質(zhì)通道，采用噴涂工藝使催化劑附著在板翅通道的翅片和板片上。加熱(或冷卻)介質(zhì)通道和反應(yīng)介質(zhì)通道都具有翅片，翅片上、下設(shè)有隔板(密封隔板)，通道側(cè)邊設(shè)有封條。真空充液通道內(nèi)可以設(shè)置翅片，翅片上、下設(shè)有隔板(密封隔板)，真空充液通道側(cè)封條設(shè)置在介質(zhì)側(cè)(進(jìn)、出口側(cè))的真空充液通道兩側(cè)。
文檔編號(hào)B01J8/06GK2657762SQ0325552
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者涂善東, 王正東, 凌祥, 裴云生 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 上海灝德?lián)Q熱裝備有限公司