专利名称：一种能把醇完全裂解成醇氢的方法
技术领域：
本发明涉及一种在工程机械设备中，利用工程机械内燃机排出废气的被浪费的热能，能把甲醇或乙醇完全裂解和/或重整成清洁能源醇氢的方法。
背景技术：
醇氢是一种可再生的、不污染环境的、热值和爆炸力都比汽油、柴油大的、价格少于汽油、柴油价的三分之一的新能源。可代替汽油、柴油用于内燃机做燃料，也可用于工业和民用。但现有技术不能把醇完全裂解成醇氢，未裂解的醇蒸汽会腐蚀内燃机的汽缸，造成该技术不能使用。
发明内容
本发明的目的是提供在“一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统”内使用的能把醇完全裂解成醇氢的方法。本发明所述的能把醇完全裂解成醇氢的方法，是利用原有的工程机械设备的热废气将醇完全裂解成醇氢，供给内燃机做燃料，在调温裂解器中，热废气直通，而醇蒸汽迂回曲折，其流动方向与热废气的流动方向垂直，醇蒸汽从进入裂解器催化剂的头到醇氢气离开裂解器催化剂的尾，催化剂都处于同一加热温度面上。在所述的裂解器的前、后、左、右的催化剂内的四个角上分别装上测温仪，在显示屏上显示温度，移动调温板，可以调整4个温度都在裂解温度范围内。本发明所述的把醇完全裂解成醇氢的方法，具体是
1、把裂解器安排在最佳加热温度区，吸收最佳加热温度，从而使裂解器内的全部催化剂的温度都达到裂解温度；
2、要在醇蒸汽达到最佳裂解温度之后，才让达到最佳裂解温度的醇蒸汽进入裂解器内，边吸热边裂解成醇氢；
3、能使裂解器内的测温仪检测出裂解器催化剂内的任何一处的温度，并在显示屏上显示出来；
4、如果在显示屏上看到裂解器内某一点的温度不是适合醇蒸汽裂解的温度，则有办法将其调整为适合醇蒸汽裂解的温度，并在显示屏上显示出来，使裂解器内的全部温度都是适合醇蒸汽裂解的温度；
5、裂解器内的醇蒸汽裂解通道长度和催化剂数量都通过试验，在满足醇蒸汽边吸热边完全裂解成醇氢的条件之后，再增加一倍。
图1是本发明的原理图。图2是等温裂解器的结构示意图。
图3是等温裂解器的结构示意图。图4是等温裂解器的结构示意图。图5是等温裂解器的A-B-C-D-E-F剖示图。图6是等温裂解器的G-H剖示图。图7是等温裂解器的K向示图。图8是等温裂解器的西侧局部剖示图。图中，1-储醇箱，2-供醇泵，3-单向阀，4-储压罐，5-压力传感器，6-电磁阀， 7-低温醇液管，8-低温醇氢气管，9-压力传感器，10-空气管，11-是醇氢用空气调节阀， 12-电磁阀，13-储氢筒，14-高温醇氢气管，15-冷却管，16-冷却室，17-防回火装置， 18-稳压器，19-高温醇液管，20-电磁阀，21-氢氧配比器，22-放低温配比醇氢出去的门及管，23-废气导流阀，24-导入管，25-调温裂解器，26-压力传感器，27-醇液开关，28-醇氢转化器，29-余温热废气出气口，30-蒸发室，31-中热室，32-电磁阀，33-测温仪，34-排废气管，35-消声器，36-高温醇蒸汽管，37-测温仪，38-高热室，39-汽车原有的内燃机， 40-氢油混合器，41-节气门，42-控油阀，43-化油器，44-电源总开关，45-电器，46-显示屏，50-西南角测温探针，51-进醇蒸汽口，52西北角测温探针，53-西边调温螺栓，54传热管，55-进料口，56-料盖，57-锁紧螺母，58-东边调温螺栓，59-出醇氢口，60-东北角测温探针，61-东南角测温探针，62-西面墙板，63-上隔板，64-下底板，65-下隔板，66-上盖板， 67-东面墙板，68-东面过气筛，70-南面多孔板，71-北面多孔板，72-调温板，73-进气管， 74-底板，75-碱性溶液，76-液面，77-空腔，78-出气管。
具体实施例方式现在市场上有化油器和电喷两种类型的汽油车和柴油车，有各式各样的工程建设机械设备，对随车制氢而言，都是利用它们的内燃机排放的热废气加热“一种把
醇裂解成醇氢做燃料的系统”内的“醇氢转化装置”，都是随制随用，代替汽油或柴油供给内燃机燃烧，都是一样的，为了讨论方便，本发明只讨论化油器汽油车，因为醇氢类似汽油、柴油、天然气是一种燃料，本发明只讨论怎样把醇液完全裂解成醇氢，而不讨论醇氢如何进入内燃机燃烧以及其他问题，本发明把醇裂解成醇氢的装置见图1，其工作原理如下
在汽车原有的内燃机(39)的出废气口后面，按图1安装上高热室(38)及测温仪(37)， 紧接高热室(38)，安装上废气导流阀(23)及原汽车的消声器(35)，在废气导流阀(23)的旁边安装裂解器(25)及测温仪(33)、中热室(31)及压力传感器(26)、蒸发室(30)及醇液开关(27)、电磁阀(32)，在汽车原有的节气门(41)与汽车原有的化油器(43)的中间，装上控油阀(42)，在汽车原有的内燃机(39)与汽车原有的节气门(41)的中间，装上氢油混合器(40)，在混合器(40)的旁边，安装氢氧配比器(21)，在氢氧配比器(21)的上面安装电磁阀(12)及醇氢用空气调节阀(10)，在汽车底盘或其它空闲处，按图1安装各个零、部件，则 “一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统”就安装完成了，“一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统”主要由供醇、吸热、裂解、掺烧、显示、电器、确保安全等七个部分构成，本发明是该系统中的一部分。醇蒸汽能完全裂解成醇氢的条件是
1、裂解器内的全部催化剂的温度必须都达到裂解温度，才能让达到裂解温度的醇蒸汽进入裂解器内，边吸热边裂解成醇氢；
2、裂解器内的测温仪必须能检测出裂解器的催化剂内的任何一处的温度，并在显示屏上显示出来；
3、如果在显示屏上看到裂解器内某一点的温度不是适合醇蒸汽裂解的温度，则有办法将其调整为适合醇蒸汽裂解的温度，并在显示屏上显示出来，使裂解器内的全部温度都是适合醇蒸汽裂解的温度；
4、裂解器内的醇蒸汽裂解通道长度和催化剂数量适合醇蒸汽完全裂解成醇氢。下面重点说明怎样满足以上4条醇能完全裂解成醇氢的条件。假设我们选用中国科学院山西煤炭化学研究院的铜基催化剂，该催化剂的温度达到200°C时即可以裂解甲醇蒸汽，当温度超过300°C时该催化剂就会失去活性，因此，我们将该催化剂裂解甲醇蒸汽的最佳温度规定为230°C至280°C，则设定的最佳裂解温度的上限是280°C，设定的最佳裂解温度的下限是230°C，
(一)用什么方法使醇蒸汽的温度达到最佳裂解温度
众所周知，要把醇液裂解和/或重整成醇氢，需要吸收4种热量
①常温醇液吸热，变成沸点醇液，
②沸点醇液吸热，变成沸点醇蒸汽，即低温醇蒸汽，
③低温醇蒸汽吸热，变成达到最佳裂解温度的醇蒸汽，
④在裂解器内，达到裂解温度的醇蒸汽接触达到裂解温度的催化剂， 边吸热，
边裂解成醇氢。醇液吸热变成达到裂解温度的醇蒸汽的方法，其过程如图1 :
①、从裂解器(25)出来的醇氢的温度很高，我们让醇氢进入冷却室(16)内强制冷却， 冷却室(16)内的冷却管(15)内是醇氢，管外是醇液，这样，醇液就从醇氢内吸收了热能，把常温醇液变成接近沸点的高温醇液。②、接近沸点的高温醇液进入蒸发室(30)内吸热、蒸发，变成沸点醇蒸汽即低温醇蒸汽。③、低温醇蒸汽进入中热室(31)内吸热，变成接近裂解温度的中温醇蒸汽。④、接近裂解温度的中温醇蒸汽进入高热室(38)内吸热，变成最佳裂解温度的醇蒸汽。⑩、最佳裂解温度的醇蒸汽进入裂解器，边吸热，边裂解成醇氢。(二)用什么方法使催化剂的温度达到最佳裂解温度
为了使催化剂的温度达到最佳裂解温度，同时能让醇多吸热，产生更多的醇蒸汽，我们采取了以下方法
1、把裂解器安排在最佳加热温度区，使催化剂的温度成为最佳裂解温度。高温热废气的加热温度有时会很高，会烧坏催化剂，某些现有技术就把它从废气导流阀排入大气，我们是在内燃机(39)排废气口的温度最高的高温区，第一线，安排高热室(38)，在高热室(38)内最靠近内燃机排废气口处气温最高的醇蒸汽管内安装测温仪 (37)，当测温仪(37)检测到内燃机排出的高温热废气的加热温度能使醇蒸汽产生的温度^ 280°C时，测温仪(37)就开通电磁阀(32)，把中热室内的中温醇蒸汽放进高热室内，立即使醇蒸汽的温度> 280°C，立即放进裂解器内，边吸热边裂解成醇氢，这样，醇蒸汽就吸走了能使醇蒸汽产生的温度> 280°C的高温热废气的热量，剩下的高温热废气只能使醇蒸汽产生的温度<280°C，当热废气的加热温度能使醇蒸汽产生的温度< 280°C不会烧坏催化剂、成为最佳加热温度时，再让它进入第二线的最佳加热温度区的裂解器(25)内，使裂解器 (25)内的催化剂吸收最佳加热温度的热能，使催化剂的温度成为最佳裂解温度，此时，把达到裂解温度的醇蒸汽放入裂解器，醇蒸汽必然会边吸热，边裂解成醇氢，此后的热废气进入第三线中温区的中热室(31)内，经中热室(31)吸热后的低温热废气，进入第四线低温区蒸发室(30)内，甲、乙醇都是在几十度时就蒸发了，醇液蒸发时，大量吸热，在蒸发室(30)内吸收不完的余温热废气的热量才排入大气，这样，就能最大限度的吸收热废气的热量。因为裂解器位于最佳加热温度区，就能把裂解器内的催化剂加热成最佳裂解温度，就能使醇蒸汽在最佳裂解温度的条件下，边吸热边进行裂解，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。2、等温加热
本发明采用的调温裂解器(25)，有东、西、南、北、上、下六个面，其特征是热废气由北向南直通，而醇蒸汽由西向东迂回曲折移动，图3是调温裂解器的A-B-C-D-E-F剖示图，打开料盖(56)，将催化剂从进料口( 55)加入，填满M、N、P、Q、R、S等通道之后，将料盖(56)盖严，不能漏气，因催化剂被东面过气筛(68)和西面过气筛(69)挡住，所以，L和T是空腔，高温醇蒸汽从西面进醇蒸汽口( 51)进入空腔L，穿过西面过气筛(69)的筛孔，在通道M、N、P、 Q、R、S移动中，醇蒸汽边在催化剂的空隙中迂回曲折的穿行，与催化剂接触，边吸收传热管 (54)传来的热废气的最佳加热温度的热能，边裂解成醇氢，之后，穿过东面过气筛(68)的筛孔，进入空腔T，从东面出醇氢口(59)流出，从图4可看出热废气从北面通过传热管(54) 内，不转弯，直接向南面流动，把热量传给管外的催化剂，醇蒸汽从西面(51)进入裂解器的头，迂回曲折移动到东面(59)，离开裂解器的尾的流动方向都与热废气的流动方向垂直，催化剂和醇蒸汽都处于同一温度加热线上，我们尽量缩小裂解器南、北向的尺寸，南北向的温差就很小，而东、西向及其上、下是在同一温度加热面上，理论上没有温差，这样，整个裂解器内的温差就很小，基本上是等温加热，因为裂解器位于最佳加热温度区，就能把裂解器内的催化剂加热成最佳裂解温度，就能使醇蒸汽在最佳裂解温度的条件下，边吸热边进行裂解，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。3、调温加热。裂解器的北面，有调温板(72)，图7是调温裂解器的K向示图，从图7可看出调温板(72)上有许多小孔，板的两侧和西面墙板(62)及东面墙板(67)之间是空挡，热废气从北面通过空挡和小孔，进入传热管(54)内，向南流动，如果两边的空挡一样大，流过的热废气量相等，那么，裂解器(25)的头、尾的温差应该接近于零，如果裂解器(25)的头、尾即东、西方向有温差，我们可以将锁紧螺母(57)松开，移动调温板(72)，如图6，改变东、西两空挡的大小，控制东、西两空挡的热废气流量，使头、尾的温差达到理想值，认为满意之后，将锁紧螺母(57)锁紧，由于醇蒸汽从进入裂解器的头到离开裂解器的尾，不仅都处于同一温度面上，而且，温差可调，使裂解器(25)内头、尾的催化剂的温差达到理想值，而且，都在裂解温度范围内，这样，就不会出现此处裂解，彼处不裂解的情况，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。4、四温监控，调温裂解
从图2-7可看出，在裂解器(25)的前、后、左、右的催化剂内的四个角上分别装上测温仪，共有四个测温仪(50)、(52)、(60)、(61)，其温度情况可在显示屏(45)上显示出来，其中一个测温仪是(33)，和(37)—起与电磁阀(32)组成“或门”结构，移动调温板，可以调整裂解器(25)内的东、西、南、北、上、下的催化剂的温度都是最佳加热温度，此时，把达到裂解温度的醇蒸汽放入裂解器，就能使醇蒸汽在最佳裂解温度的条件下，边吸热边进行裂解，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。5、双温控裂解。如图1，我们用安装在裂解器(25)催化剂内的测温仪(33)和安装在高热室(38) 醇蒸汽管内的测温仪(37)的电器与电磁阀(32)的电器联合组成“或门”结构，用催化剂的温度和醇蒸汽的温度控制电磁阀(32)的开通与关断，自控醇蒸汽的裂解。当①位于高热室(38)内的醇蒸汽管内的测温仪(37)测到的醇蒸汽的温度<280°C，②位于裂解器(25)的催化剂内的测温仪(33)测到的催化剂温度<230°C，两条同时出现时，电磁阀(32)关闭，不让醇蒸汽进入裂解器，当①(37)测到的醇蒸汽管内的汽温> 280°C，或者②(33)测到的催化剂温度> 230°C，内中出现1条时，电磁阀(32)开通，将中热室(31)内的中温醇蒸汽放进高热室(38)内，立即加热到最佳裂解温度上线280°C左右，进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢，由于严格控温，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。6、通道足够长，催化剂量足够多。众所周知，醇蒸汽进入裂解器后，是在催化剂的空隙内，一边向前移动，一边吸热， 一边裂解，醇蒸汽外部的汽流的醇分子CH3OH, CH3CH2OH遇到了催化剂，就可以裂解成醇氢， CH3OH — C0+2H2CH3CH20H+H20 — 4H2+2C0
醇蒸汽中间的汽流未遇到催化剂，未裂解，就继续向前移动，到前面去遇催化剂，如果裂解器的通道长度不够，醇蒸汽中未裂解的醇分子CH3OH, CH3CH2OH汽流在继续向前移动的过程中，到前面去还未遇到催化剂，还未裂解完，就离开裂解器，则该裂解器的裂解率就不高，本发明采用等温裂解器的醇蒸汽通道，迂回曲折，我们在实验室内做试验，检测出能保证醇蒸汽完全裂解成醇氢的管道长度和催化剂用量，在实际使用时，我们按此增加一倍，这就是通道足够长，催化剂量足够多，例如图4中的M-N-P-Q-R-S，使所有的醇蒸汽中的醇分子(CH30H，CH3CH20H)都有机会遇到催化剂，完全裂解之后，还有富裕，这就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。
权利要求
1.一种能把醇完全裂解成醇氢的方法，是利用原有的工程机械设备的热废气将醇完全裂解成醇氢，供给内燃机做燃料，其特征在于，在调温裂解器中，热废气直通，而醇蒸汽迂回曲折，其流动方向与热废气的流动方向垂直，醇蒸汽从进入裂解器催化剂的头到醇氢气离开裂解器催化剂的尾，催化剂都处于同一加热温度面上。
2.根据权利要求1说述的能将醇完全裂解成醇氢装置，其特征在于，在裂解器的前、 后、左、右的催化剂内的四个角上分别装上测温仪，在显示屏上显示温度，移动调温板，调整 4个温度都在裂解温度范围内。
全文摘要
一种能把醇完全裂解成醇氢的方法，是在“一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统”内使用的方法，其特征是①在裂解器内，热废气流动的方向与醇蒸汽流动的方向垂直，醇蒸汽从进入裂解器时，开头碰上的催化剂与醇氢气离开裂解器时，末尾的催化剂都处于同一等温加热线上，②在裂解器的前、后、左、右的催化剂内的四个角上分别装上测温仪，在显示屏上显示温度，移动调温板，可以调整4个温度都在裂解范围内，③当催化剂温度≥230℃或醇蒸汽管内的汽温≥280℃，内中出现1条时，电磁阀才开通，才把醇蒸汽放进高热室内，立即加热之后，进入裂解器，边吸热，边裂解，④裂解器的通道足够长，内装催化剂的量足够多，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。
文档编号C01B3/32GK102320567SQ20111014700
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者严婧兢, 全凤文, 肖国新, 胜锦, 邓文思 申请人:中国云南路建集团股份公司, 李咏激