应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器的制作方法

本发明属于甲醇制氢技术领域，尤其涉及一种应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器。

背景技术：

现有的甲醇制氢工艺中，在进料过程中，原料经蒸发为气体后通过管道输送至反应器中，这样在预处理过程中可能会使原料中混有铁、钴、镍等杂质，导致甲醇裂解后产生较多的甲烷气体，从而氢气转化率降低。

例如，中国实用新型专利公开了一种甲醇制氢装置[申请号：201720057475.3]，该实用新型专利包括反应釜和底架，所述底架的上方一侧通过安装在底架上方的固定座固定有贮存罐，所述贮存罐的内部底部安装有液位传感器，所述电磁阀的顶端连接有进料管，所述燃烧器通过管道分别与进料管、反应釜和贮存罐连接，所述反应釜安装在底架的上方另一侧，所述抽液泵的一侧通过管道与贮存罐连接，另一侧通过管道与反应釜连接，所述反应釜前表面上靠近观察窗的下方位置处安装有控制面板，且反应釜的后方设置有变压吸附器，所述反应釜右侧靠近变压吸附器的前方位置处安装有尾气缓冲罐，所述反应釜与变压吸附器通过管道连接，同时管道中间位置处安装有冷凝器，所述冷凝器的下端连接有冷凝液管，并且冷凝液管的另一端与进料管连接，所述尾气缓冲罐通过管道分别与变压吸附器、燃烧器连接，所述变压吸附器的内部设置有吸附剂，且变压吸附器的右端连接有氢气出口，所述氢气出口上方靠近变压吸附器的右侧位置处安装有气体流量计，所述电磁阀、气体流量计、抽液泵、燃烧器和液位传感器均与控制面板电性连接。

该实用新型专利中的反应釜即为现有技术中常用的反应釜，并且针对该裂解反应进行专门的结构设计，故仍具有上述的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器，包括夹套反应釜，所述夹套反应釜包括内部具有反应腔室的反应釜本体，所述反应釜本体外表面设有夹套层，所述夹套层上段设有导热油出口，下段设有导热油入口，所述夹套反应釜上具有出料口，底部具有放料阀，还包括一端贯通过反应釜本体侧壁并与反应腔室连通的进料管道，所述进料管道外表面设有一层磁性包覆层，反应釜本体内表面具有一层搪瓷层。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，所述反应腔室还连通有真空源和惰性气体源，真空源和惰性气体源与夹套反应釜之间分别设有一个控制阀门。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，所述夹套反应釜上还设有一端与反应腔室相连通的三通阀，所述三通阀的其余两端分别与真空源和惰性气体源连通。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，所述进料管道远离反应腔室的一端连通有甲醇蒸发器和/或去离子水蒸发器，甲醇储罐通过第一输送泵与甲醇蒸发器连通，去离子水储罐通过第二输送泵与去离子水蒸发器连通，所述夹套反应釜顶部具有与反应腔室相连通的催化剂加料管，催化剂储瓶可拆卸连接在催化剂加料管上，还包括后处理组件和导热油管，所述后处理组件与出料口连通，所述导热油管的两端分别与导热油出口和导热油入口连通，太阳能加热器设置在导热油管上。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，所述太阳能加热器包括依次电连接的太阳能电池板、稳压器和电热圈，所述电热圈位于导热油加热箱内，导热油加热箱连通在导热油管上。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，所述电热圈还通过备用电线与外接电源电连接。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，所述导热油加热箱底部还设有可发生相对导热油加热箱转动运动的搅拌转子。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，甲醇蒸发器和去离子水蒸发器上均设有压力表。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，所述后处理组件包括依次连通的冷凝器、氢气吸附装置和废气储仓，所述冷凝器通过出料口与夹套反应釜连通。

在上述的应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器中，所述氢气吸附装置为变压吸附器。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明反应釜本体内表面具有一层搪瓷层，并且在进料管道外表面设有一层磁性包覆层，这样可以杜绝反应体系中含有铁、钴和镍，故可以防止甲烷副产物的生成，从而提高氢气的转化率。

2、本发明利用太阳能发电为甲醇裂解制氢提供初始能源，降低了整体的能源消耗，从而相应的降低了生产成本。

3、本发明利用真空源和惰性气体源配合除去夹套反应釜内的空气，故可防止反应产生氧化杂质，从而提高氢气的转化率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是甲醇制氢装置的结构示意图；

图3是太阳能加热器的结构示意图；

图4是加热箱的结构示意图；

图中：甲醇储罐1、去离子水储罐2、第一输送泵3、甲醇蒸发器4、第二输送泵5、去离子水蒸发器6、夹套反应釜7、催化剂储瓶8、出料口9、后处理组件10、导热油管11、太阳能加热器12、太阳能电池板13、稳压器14、电热圈15、导热油加热箱16、备用电线17、搅拌转子18、进料管道19、磁性包覆层20、压力表21、真空源22、惰性气体源23、控制阀门24、冷凝器25、氢气吸附装置26、废气储仓27、反应釜本体71、反应腔室72、夹套层73、导热油出口74、导热油入口75、放料阀76、搪瓷层77、催化剂加料管78、三通阀79。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，一种应用于太阳能供电辅助甲醇制氢装置的甲醇裂解反应器，包括夹套反应釜7，所述夹套反应釜7包括内部具有反应腔室72的反应釜本体71，所述反应釜本体71外表面设有夹套层73，所述夹套层73上段设有导热油出口74，下段设有导热油入口75，所述夹套反应釜7上具有出料口9，底部具有放料阀76，所述夹套反应釜7顶部具有与反应腔室72相连通的催化剂加料管78，催化剂储瓶8可拆卸连接在催化剂加料管78上，还包括一端贯通过反应釜本体71侧壁并与反应腔室72连通的进料管道19，所述进料管道19外表面设有一层磁性包覆层20，反应釜本体71内表面具有一层搪瓷层77。

本发明，使用时，甲醇气体和去离子水蒸气通过外表面设有一层磁性包覆层20的进料管道19进入反应腔室72内，催化剂储瓶8内的催化剂加入至反应腔室72内，导热油从导热油入口75流入夹套层73，再从导热油出口74流出夹套层73，从而对反应腔室72内的气态甲醇和气态去离子水进行加热，使得甲醇裂解，反应后的混合气体通过出料口9排出，冷凝液及催化剂可从放料阀76排出，故本发明在反应釜本体71内表面设有一层搪瓷层77，并且在进料管道19外表面设有一层磁性包覆层20，这样可以杜绝反应体系中含有铁、钴和镍，故可以防止甲烷副产物的生成，从而提高氢气的转化率。

结合图1和图2所示，所述反应腔室72还连通有真空源22和惰性气体源23，真空源22和惰性气体源23与夹套反应釜7之间分别设有一个控制阀门24，其中，惰性气体源23提供的惰性气体可以是氩气，也可以是氦气，这样可利用真空源22和惰性气体源23配合除去夹套反应釜7内的空气(主要是氧气)，故可防止反应产生氧化杂质，从而提高氢气的转化率。

优选地，所述夹套反应釜7上还设有一端与反应腔室72相连通的三通阀79，所述三通阀79的其余两端分别与真空源22和惰性气体源23连通，三通阀79能方便除去反应腔室72内空气的操作。

结合图1和图2所示，所述进料管道19远离反应腔室72的一端连通有甲醇蒸发器4和/或去离子水蒸发器6，甲醇储罐1通过第一输送泵3与甲醇蒸发器4连通，去离子水储罐2通过第二输送泵5与去离子水蒸发器6连通，还包括后处理组件10和导热油管11，所述后处理组件10与出料口9连通，所述导热油管11的两端分别与导热油出口74和导热油入口75连通，太阳能加热器12设置在导热油管11上。

使用时，甲醇储罐1中的甲醇和去离子水储罐2中的去离子水分别通过第一输送泵3和第二输送泵5输送至甲醇蒸发器4和水蒸发器6，由液态蒸发为气态，气态甲醇和气态去离子水通过进料管道19进入夹套反应釜7中，催化剂储瓶8内的催化剂加入至夹套反应釜7中，导热油管11中经太阳能加热器12加热的高温导热油从夹套反应釜7夹套层的底部进入，从顶部流出，并对夹套反应釜7内的气态甲醇和气态去离子水进行加热，使得夹套反应釜7内的甲醇裂解，反应完成后混合气体经后处理组件10后处理得到氢气，故本发明利用太阳能加热器12为甲醇裂解制氢提供初始能源，降低了整体的能源消耗，从而相应的降低了生产成本。

优选地，甲醇蒸发器4和去离子水蒸发器6上均设有压力表21，这样能较好的控制夹套反应釜7内气态甲醇和气态去离子水的分压，从而保证反应的转化率。

具体的说，所述后处理组件10包括依次连通的冷凝器25、氢气吸附装置26和废气储仓27，所述冷凝器25通过出料口9与夹套反应釜7连通。

后处理时，混合气体中的去离子水蒸气和甲醇蒸气在冷凝器25中冷凝成液态被除去，剩余的富氢气体中的氢气被吸附至氢气吸附装置26中，剩余废气转移至废气储仓27，其中，氢气吸附装置26可以是变压吸附器，利用变压吸附法从富氢气流中吸附和提纯氢气，也可以是申请号为201521056228.9的中国发明专利中提供的氢气提纯变压吸附装置。

结合图3和图4所示，所述太阳能加热器12包括依次电连接的太阳能电池板13、稳压器14和电热圈15，所述电热圈15位于导热油加热箱16内，导热油加热箱16连通在导热油管11上，太阳能电池板13将太阳能转变为电能，并通过稳压器14电加热电热圈15，使电热圈15对流经导热油加热箱16的导热油进行加热升温。

优选地，所述电热圈15还通过备用电线17与外接电源电连接，这样在太阳能电池板13供电不足的情况下可利用外接电源供电，从而保证装置工作的稳定性。

优选地，所述导热油加热箱16底部还设有可发生相对导热油加热箱16转动运动的搅拌转子18，这样能提高导热油加热箱16内的导热油温度的均匀性。

本发明的工作原理是：使用时，甲醇储罐1中的甲醇和去离子水储罐2中的去离子水分别通过第一输送泵3和第二输送泵5输送至甲醇蒸发器4和水蒸发器6，由液态蒸发为气态，利用压力表21监控其中的气体压强，利用真空源22和惰性气体源23配合除去反应腔室72内的空气，甲醇气体和去离子水蒸气通过外表面设有一层磁性包覆层20的进料管道19进入反应腔室72内，催化剂储瓶8内的催化剂加入至反应腔室72内，导热油管11中经导热油加热箱16内的电热圈15加热的高温导热油从导热油入口75流入夹套层73，再从导热油出口74流出夹套层73，从而对反应腔室72内的气态甲醇和气态去离子水进行加热，使得甲醇裂解，反应后的混合气体通过出料口9排出，其中的去离子水蒸气和甲醇蒸气在冷凝器25中冷凝成液态被除去，剩余的富氢气体中的氢气被吸附至氢气吸附装置26中，剩余废气转移至废气储仓27，反应过程中产生的冷凝液及加入的催化剂可从放料阀76排出，故本发明在反应釜本体71内表面设有一层搪瓷层77，并且在进料管道19外表面设有一层磁性包覆层20，这样可以杜绝反应体系中含有铁、钴和镍，故可以防止甲烷副产物的生成，从而提高氢气的转化率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了甲醇储罐1、去离子水储罐2、第一输送泵3、甲醇蒸发器4、第二输送泵5、去离子水蒸发器6、夹套反应釜7、催化剂储瓶8、出料口9、后处理组件10、导热油管11、太阳能加热器12、太阳能电池板13、稳压器14、电热圈15、导热油加热箱16、备用电线17、搅拌转子18、进料管道19、磁性包覆层20、压力表21、真空源22、惰性气体源23、控制阀门24、冷凝器25、氢气吸附装置26、废气储仓27、反应釜本体71、反应腔室72、夹套层73、导热油出口74、导热油入口75、放料阀76、搪瓷层77、催化剂加料管78、三通阀79等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。