专利名称：电启动叠板式自动热重整器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将低碳醇转化成重整产品的自动热重整器，具体是一种电启动叠板式自动热重整器。
背景技术：
氢能源因其是一种清洁燃料并且燃烧热值高而受到广泛关注。近年来燃料电池作为一类氢能源电池已经进入实际应用的阶段。目前，氢能源的需求量在不断增大，制氢方法呈现多元化的格局。其中，将低碳醇(如甲醇，乙醇等)重整制备氢气的方法是研究的热点。
目前，将低碳醇重整制备氢气的方法一般有水蒸气重整法、部分氧化重整法和自动热重整法。水蒸气重整法，使用该方法容易制得纯度较高的氢，但水蒸气重整为强吸热反应，需要外部热源并且热效率较低。部分氧化重整法，使用该方法制氢的产品气纯度较低，一氧化碳浓度过高。将水蒸气重整和氧化重整结合在一起的自动热重整是目前低碳醇重整制氢的发展方向，目前自动热重器一般选用固定床反应器，其中管式反应器研究得比较多。后来板式反应器因其较高的传热效率和紧凑的结构引起了广泛关注。但目前研制的自动热重整器存在结构复杂、体积庞大、启动时间长的缺点。韩国Taedok Institute ofTechnology，SK研制了3kw电动车用甲醇重整器，体积达3.9L，重量5.7kg。日本Toyota公司研制了25kw的电动车用燃料电池甲醇水蒸气重整器，长600mm，直径300mm，启动时间为10～20min。
发明内容
本发明的目的就是为了克服目前自动热重整器存在结构复杂、体积庞大、启动时间长的问题，研究发明一种将低碳醇转化成重整产品的电启动叠板式自动热重整器。
本发明的目的通过如下技术方案实现一种电启动叠板式自动热重整器，分别带有催化剂载体和开口的水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板配合组成自动热重整反应系统，所述系统与带有电加热体和反应气体进口或出口的固定加热板连接。所述自动热重整反应系统包括至少一对水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板相互交替叠合在一起，板之间构成流道，板外端带有密封垫圈。所述自动热重整反应系统另一种形式是水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板构成一体。水蒸气重整反应板、部分氧化重整反应板与固定加热板通过固定螺栓连接成一体。
上述发明中水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板至少为1对，或者是自动热重整反应系统包括两块水蒸气重整反应板和一块部分氧化重整反应板，所述部分氧化重整反应板位于两块水蒸气重整反应板之间，或者是自动热重整反应系统包括两块部分氧化重整反应板和一块水蒸气重整反应板，所述水蒸气重整反应板位于两块部分氧化重整反应板之间。所述水蒸气重整反应板和部分氧化重整板的形状包括方形、圆形、椭圆形，或者根据设计需要的其它形状。所述电加热体包括圆柱型电加热棒、方型加热块、U型加热管，或者根据设计需要的其它形状加热块。
本发明与现有的自动热重整器相比具有以下优点(1)整个自动热重整器体积小，结构紧凑，拆卸和组装灵活方便。
(2)可根据需要增加或减少水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板的数目，克服了管式反应器扩大规模的局限性。
(3)薄板相互交替叠合在一起，部分氧化反应促使水蒸气重整反应进行，从而达到自动热平衡。
(4)采用电加热启动方式，升温速度快，启动时间约1～5分钟。达到热平衡后，停止电加热。因此整个重整器耗电量少。
图1是本发明实施例1的电启动叠板式自动热重整器结构示意图；图2是图1沿A-A线的剖面图；图3是图1中安装在固定加热板上长方形加热块的结构示意图；图4是本发明实施例6的电启动叠板式自动热重整器结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明，但本发明的实施例1如图1、2所示，电启动叠板式自动热重整器主要包括水蒸气重整反应板1、部分氧化重整反应板2、固定加热板3、催化剂载体4、催化剂载体5、电加热体6、反应气体进口7、固定螺栓8、密封垫圈9和重整气体出口10。本实施例中，两块方形水蒸气重整反应板1和两块方形部分氧化重整反应板2相互交替叠合在一起，位于两块固定加热板3之间，各个板之间构成流道，通过密封垫圈9密封，并通过固定螺栓8连接在一起。在一端的固定加热板3安装两个反应气体进口7，另一端的固定加热板3安装有两个重整气体出口10。固定加热板3上各安装有用作电加热体6的两根发热棒。水蒸气重整反应板1主要用于发生低碳醇的水蒸气重整反应，部分氧化重整反应板2主要用于发生低碳醇的部分氧化重整反应。其中水蒸气重整反应板1和部分氧化重整反应板2中都设有催化剂承载孔，分别用于放置催化剂载体4和催化剂载体5，在催化剂载体4、5上分别粘固有用于发生水蒸气重整反应和部分氧化重整反应的催化剂。分别带有催化剂载体4、5和开口的水蒸气重整反应板1和部分氧化重整反应板2配合组成自动热重整反应系统，固定加热板3上的电加热体6用于启动水蒸气重整反应和部分氧化重整反应所需要的温度。
反应进行时，水蒸气重整的反应气体从固定加热板3上其中一个反应气体进口7流入第一块水蒸气重整反应板1进行反应，反应后气体经水蒸气重整反应板和部分氧化重整的反应板上的开口形成的流道进入第二块水蒸气重整反应板1继续进行反应，后经其中一个重整气体出口10流出。水蒸气重整的反应气体流动时在部分氧化重整反应板2上不停留。同样地部分氧化重整的反应气体从固定加热板3上另一个反应气体进口7，穿过第一块水蒸气重整反应板1，进入第一块部分氧化重整反应2板进行反应，反应后气体经部分氧化重整反应板2和第二块水蒸气重整反应板1的开口形成的流道进入第二块部分氧化重整反应板2继续进行反应，后经固定加热板3上另一个重整气体出口10流出。部分氧化重整的反应气体流动时在水蒸气重整反应板1上也不停留。反应进行时，部分氧化重整反应板2所释放出的热量传递到水蒸气重整反应板1，即部分氧化反应促使水蒸气重整反应进行，从而达到自动热平衡。使用该电启动叠板式自动热重整器，启动时间只需2分钟。
制造该电启动叠板式自动热重整器时，首先利用铣削或电火花或其他加工工艺在水蒸气重整反应板1和部分氧化重整反应板2加工出催化剂承载孔和开口。然后把水蒸气重整反应和部分氧化重整反应各自的催化剂分别粘固在各自的片状催化剂载体上。然后把催化剂载体粘固在催化剂承载孔中。再利用铣削或线切割或其他加工工艺加工出固定加热板，把电加热体6固定在固定加热板3上。然后利用固定螺栓8把水蒸气重整反应板1、部分氧化重整反应板2、固定加热板3和密封垫圈9固定在一起。
实施例2自动热重整反应系统的水蒸气重整反应板1和部分氧化重整板2为1对。水蒸气重整反应板1和部分氧化重整板2为圆形、固定加热板3也为圆形。电加热体6为方型加热块，其它同实施例1。
实施例3水蒸气重整反应板1和部分氧化重整板2为5对。水蒸气重整反应板1和部分氧化重整板2为椭圆形、固定加热板3也为椭圆形。电加热体6为U型加热管。其它同实施例1。
实施例4自动热重整反应系统包括两块水蒸气重整反应板1和一块部分氧化重整反应板2，所述部分氧化重整反应板2位于两块水蒸气重整反应板1之间。水蒸气重整反应板1和部分氧化重整板2为长方形形、固定加热板3也为长方形。电加热体6为方型加热块，其它同实施例1。
实施例5自动热重整反应系统包括两块部分氧化重整反应板2和一块水蒸气重整反应板1，所述水蒸气重整反应板1位于两块部分氧化重整反应板2之间。水蒸气重整反应板1和部分氧化重整板2为长方形形、固定加热板3也为长方形。电加热体6为方型加热块，其它同实施例1。
实施例6如图4所示，将水蒸气重整反应板1与部分氧化重整反应板2合并成同一块反应板12。在反应板12上设有2个催化剂承载孔，分别位于板12的左右两侧，用于放置催化剂载体4和催化剂载体5，在催化剂载体4、5上分别粘固有用于发生水蒸气重整反应和部分氧化重整反应的催化剂。反应进行时，部分氧化重整反应的热量直接在同一块板12上传递，促使水蒸气重整反应进行，减少了板片之间热量传递的热阻。并可根据需要，增加或减少板12的数量，其连接主要也是靠固定螺栓8来固定。
权利要求
1.一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于分别带有催化剂载体和开口的水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板配合组成自动热重整反应系统，所述系统与带有电加热体和反应气体进口或出口的固定加热板连接。
2.根据权利要求1所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于所述自动热重整反应系统包括至少一对相互交替叠合在一起的水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板，各板之间构成流道，板外端之间带有密封垫圈。
3.根据权利要求2所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于所述水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板为2对。
4.根据权利要求2所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于所述水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板为5对。
5.根据权利要求2所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于所述自动热重整反应系统包括两块水蒸气重整反应板和一块部分氧化重整反应板，所述部分氧化重整反应板位于两块水蒸气重整反应板之间。
6.根据权利要求2所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于所述自动热重整反应系统包括两块部分氧化重整反应板和一块水蒸气重整反应板，所述水蒸气重整反应板位于两块部分氧化重整反应板之间。
7.根据权利要求1所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于所述水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板连接成一体。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于所述水蒸气重整反应板和部分氧化重整板的形状包括方形、圆形或椭圆形。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于所述电加热体包括圆柱型电加热棒、方型加热块或U型加热管。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的一种电启动叠板式自动热重整器，其特征在于水蒸气重整反应板、部分氧化重整反应板与固定加热板通过固定螺栓连接成一体。
全文摘要
本发明涉及一种电启动叠板式自动热重整器，分别带有催化剂载体和开口的水蒸气重整反应板和部分氧化重整反应板配合组成自动热重整反应系统，所述系统与带有电加热体和反应气体进口或出口的固定加热板连接。反应进行时，部分氧化反应板所释放出的热量传递到水蒸气重整反应板，即部分氧化反应促使水蒸气重整反应进行，从而达到自动热平衡。本发明采用电加热启动方式，升温速度快；达到热平衡后，停止电加热，整个重整器耗电量少。整个自动热重整器体积小，结构紧凑，拆卸和组装灵活方便。
文档编号B01J8/02GK1695785SQ200510033759
公开日2005年11月16日 申请日期2005年3月25日 优先权日2005年3月25日
发明者汤勇, 潘敏强, 刘小康, 万珍平, 陆龙生, 陈平 申请人:华南理工大学