基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器的制造方法
【专利摘要】一种基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，包括壳体，壳体的右端分别设有水进口管和二甲醚进口管，左端设有产气出口管，壳体内由两块隔板分隔成右腔室、中间腔室和左腔室；在右腔室内设有混合器；在中间腔室内设有催化器，中间腔室的管壁上安装有连通中间腔室的波导管，波导管上设有磁电管；在左腔室内设有冷凝器；在水进口管上安装有蒸发器。本发明由于采用微波辐照加热反应物，可以使物质内外同时加热，体系受热均匀，避免局部高温区和“冷点”的出现，可以提高系统的能量效率，具有节能减排的双重效果。
【专利说明】基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及反应器，尤其涉及一种基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器。
【背景技术】
[0002] 能源危机与环境污染已经成为日益严峻的全球性问题。氢气具有燃点高、燃烧速 度快、稀燃极限低、爆炸极限宽等特点，在燃料中添加氢气可以有效改善燃烧和排放。氢气 作为汽车催化净化装置的还原气体，可以降低N0 X排放；氢气还可以作为燃料电池汽车或者 燃料电池的氢源，故被认为是具有发展前景的清洁车用替代能源。
[0003] 由于氢密度小，易气化、着火、爆炸，故在氢的储存、运输及使用方面带来一些不 便。化石燃料重整制氢具有能量密度高、能量转化效率高，容易运输、补充和储存，在经 济性、安全性等方面也有明显的优势，是最现实的氢源技术，成为研究的热点。二甲醚 DME(Dimethyl Ether)是一种绿色的可再生能源，成本低、无腐蚀性、几乎无毒，具有高的能 量密度、低含碳量以及运输和储存方便等优势，成为车载制氢的理想燃料。二甲醚重整制氢 的方法主要包括水蒸气重整制氢，部分氧化重整制氢和自热重整制氢三种。部分氧化重整 制氢与自热重整制氢，无须外部供热，缺点是产物中氢气含量低，反应器操作温度高，易在 反应器中出现"热点"导致催化剂烧结。二甲醚水蒸气重整制氢反应温度低、产物中氢气含 量高，能量效率高，引起广泛重视。但是，水蒸气重整反应属于强吸热反应，需要外部提供热 源，壁面加热存在着"冷点温差"与动态相应滞后等技术瓶颈。
[0004] 微波是一种普遍存在的电磁波，微波的电磁能以波的形式辐射到介质内部，在介 质内部引起介质的介电损耗而发热。与常规加热相比，微波加热不需要热的传导和热对流， 在微波的作用下，物质的介质分子在极短的时间内达到活化状态，分子的运动与碰撞加剧， 大大加快了传质传热速率与反应速率，缩短了反应周期，无滞后效应；微波加热可以使物质 内外同时加热，体系受热均匀，避免局部高温区和"冷点"的出现，可以提高系统的能量效 率，具有节能减排的双重效果，引起了国内外学者的广泛重视，随着计算机电磁学的发展和 计算机硬件的不断升级，复杂电磁场受计算机运算能力限制的瓶颈逐渐被打破。但是微波 辐照下，水蒸气重整反应所蕴含的物理、化学机制更趋复杂，对其热物理与输运规律理论进 行更为深入的探索对解决能源危机与环境污染具有特别重要的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种基于微波辐照的二甲醚重整制 氢反应器。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于微波辐照的二甲醚重 整制氢反应器，包括壳体，壳体的右端分别设有水进口管和二甲醚进口管，左端设有产气出 口管，壳体内由两块隔板分隔成右腔室、中间腔室和左腔室；在右腔室内设有混合器；在中 间腔室内设有催化器，中间腔室的管壁上安装有连通中间腔室的波导管，波导管上设有磁 电管；在左腔室内设有冷凝器；在水进口管上安装有蒸发器。
[0007] 所述催化器内装填有⑶/Ni/Al203催化剂。
[0008] 所述⑶/Ni/Al203催化剂做成ImmX 1mm的圆柱体形。
[0009] 所述催化器与壳体之间设有间隔，形成微波腔体。
[0010] 所述蒸发器包括沿水进口管管壁设置的电控加热套。
[0011] 所述混合器包括用电机带动的搅拌器，搅拌器额定转速为l〇〇〇r/min。
[0012] 所述催化器材料为氧化铝陶瓷。
[0013] 本发明基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器由于采用微波辐照加热反应物，可 以使物质内外同时加热，体系受热均勻，避免局部高温区和"冷点"的出现，可以提高系统的 能量效率，具有节能减排的双重效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的基本结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 参见图1，本发明基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，包括壳体1，壳体的右 端分别设有水进口管2和二甲醚进口管3,左端设有产气出口管4,壳体内由两块隔板分隔 成右腔室、中间腔室和左腔室；在右腔室内设有混合器5 ;在中间腔室内设有催化器6,中间 腔室的管壁上安装有连通中间腔室的波导管7,波导管上设有磁电管8 ;在左腔室内设有冷 凝器9 ;在水进口管上安装有蒸发器10。
[0016] 本发明中的催化器内装填有CU/Ni/Al203催化剂，该催化剂做成ImmX 1mm的圆柱 体形。催化器材料为氧化铝陶瓷。
[0017] 本发明中的催化器与壳体之间设有间隔，形成微波腔体11。
[0018] 本发明中的蒸发器包括沿水进口管管壁设置的电控加热套。
[0019] 本发明中的混合器包括用电机带动的搅拌器，搅拌器额定转速为l〇〇〇r/min。
[0020] 本发明的工作原理是，水经过蒸发器蒸发成水蒸气经气体流量计计量后进入混合 器内与经过气体流量计计量后的二甲醚混合。混合器内的搅拌器转速可达到l〇〇〇r/min，可 确保气体充分混合。二甲醚与水蒸气的混合气体进入催化器进行反应，催化剂床层置于反 应器中装填铜基催化剂，微波由磁电管产生，波导管把电磁波能引导到微波腔体中对混合 气体进行加热，促进制氢反应的进行。反应产气经冷凝器进行气水分离后排出。
【权利要求】
1. 一种基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，其特征在于：包括壳体，壳体的右端 分别设有水进口管和二甲醚进口管，左端设有产气出口管，壳体内由两块隔板分隔成右腔 室、中间腔室和左腔室；在右腔室内设有混合器；在中间腔室内设有催化器，中间腔室的管 壁上安装有连通中间腔室的波导管，波导管上设有磁电管；在左腔室内设有冷凝器；在水 进口管上安装有蒸发器。
2. 如权利要求1所述的基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，其特征在于：所述催 化器内装填有CU/Ni/Al20 3催化剂。
3. 如权利要求2所述的基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，其特征在于：所述CU/ Ni/Al203催化剂做成ImmX 1mm的圆柱体形。
4. 如权利要求1所述的基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，其特征在于：所述催 化器与壳体之间设有间隔，形成微波腔体。
5. 如权利要求1所述的基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，其特征在于：所述蒸 发器包括沿水进口管管壁设置的电控加热套。
6. 如权利要求1所述的基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，其特征在于：所述混 合器包括用电机带动的搅拌器，搅拌器额定转速为l〇〇〇r/min。
7. 如权利要求1所述的基于微波辐照的二甲醚重整制氢反应器，其特征在于：所述催 化器材料为氧化铝陶瓷。
【文档编号】C01B3/32GK104140079SQ201410382308
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】李聪, 高颜, 任洪娟 申请人:上海工程技术大学