专利名称：一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种甲醇的裂解反应装置，尤其是涉及一种利用发动机排气余热 裂解甲醇的反应装置。
背景技术：
目前能源危机与环境污染日趋严重，节能减排成为人们关注的焦点，而甲醇是可 再生资源且来源广泛、储量丰富，从石油、煤、植物中均可提取甲醇。甲醇裂解后产生的CO 与H2是重要的化工、制药、材料加工及冶金原料，同时甲醇裂解气还是优良的内燃机燃料， 以其作为燃料的内燃机具有良好的贫油燃烧性能，可提高燃烧效率，经实验对比得到甲醇 裂解气的燃烧效率比未裂解的甲醇高34%，比汽油高60%;此外，甲醇裂解气的燃烧可大幅 度改善发动机的排气性能，属于无烟燃烧，NOx排放可降低一个数量级，一氧化碳和烃类排 放也有所降低。且由于甲醇裂解为吸热反应，因此也可利用发动机的尾气废热为裂解反应 提供热量。传统的利用发动机的排气余热裂解甲醇的工艺主要存在以下几个问题(1)发动机的排气温度随工况的变化幅度较大，特别在低负荷运行或刚启动机时， 排气温度较低，难以满足甲醇裂解反应对温度的要求；(2)排气温度与甲醇裂解要求温度之间的温差较大，排气余热的回收效率较低；(3)传统的利用发动机排气余热裂解甲醇的工艺对甲醇加料速度控制较困难，对 装置具有较高的保温要求，同时甲醇裂解效率较低，产气量较小，难以满足实际需求；(4)传统的利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置需要有单独的甲醇蒸发室， 从而导致整个装置大，工艺复杂，实际应用不方便。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、应用方便、余热利用率高、 甲醇裂解气产气量大的利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为一种利用发动机排气余热 裂解甲醇的反应装置，包括甲醇储存箱、排气余热吸收器和甲醇裂解反应器，所述的排气余 热吸收器与所述的甲醇裂解反应器相连通，所述的甲醇储存箱与所述的排气余热吸收器之 间通过第一甲醇连接管连通，所述的排气余热吸收器与所述的甲醇裂解反应器之间连接有 第二甲醇连接管，所述的第一甲醇连接管和第二甲醇连接管上均设置有脉冲流量计和电磁 阀，所述的甲醇裂解反应器上设置有裂解气出口。所述的排气余热吸收器包括第一壳体和设置在所述的第一壳体内的第一排气管， 所述的第一排气管的一端与所述的第一壳体上的排气出口连通，所述的第一壳体上设置有 甲醇进口和甲醇出口，所述的甲醇进口与所述的第一甲醇连接管连接，所述的甲醇出口与 所述的第二甲醇连接管的一端连接。所述的甲醇裂解反应器包括第二壳体和设置在所述的第二壳体内的第二排气管
3和甲醇滴加管，所述的甲醇滴加管的上端与所述的第二甲醇连接管的另一端连接，所述的 甲醇滴加管的下端部设置有多个滴加孔，所述的第二壳体内固定设置有两片上下排列且具 有一定间隔的透气隔膜，处于下方的透气隔膜设置在所述的滴加孔的上方，所述的第二排 气管的上端与所述的第一排气管的另一端连通，所述的第二排气管的下端与所述的第二壳 体上的排气进口连通，所述的裂解气出口设置在所述的第二壳体上。所述的第二壳体内设置有热电偶，所述的第二壳体外固定套设有电加热器，所述 的热电偶和所述的电加热器分别与温控仪电连接，通过采用排气余热结合热电温控的方式 进行甲醇裂解，增强了甲醇裂解反应器的反应温度的可控性。所述的第一甲醇连接管上设置有过滤器，所述的过滤器设置在所述的电磁阀的前方。所述的排气余热吸收器与所述的甲醇储存箱之间设置有电磁计量泵，所述的第一 甲醇连接管与所述的电磁计量泵连接，所述的电磁计量泵与所述的甲醇储存箱之间通过第 三甲醇连接管连接，所述的第三甲醇连接管上设置有截止阀。所述的第二甲醇连接管上的电磁阀为脉冲电磁阀。与现有技术相比，本实用新型的优点是通过本装置可提高发动机排气余热的利用 率和甲醇裂解气的产气量，由于甲醇裂解反应器的第二壳体内固定设置有两片上下排列且 具有一定间隔的透气隔膜，将反应器分成了甲醇蒸发区、裂解区、缓冲区，并根据各反应区 的反应特性填入不同的催化剂，使得各催化组分的催化效果得到充分的发挥，使甲醇裂解 反应器的裂解效果得到提高；而排气余热吸收器对进行裂解前的甲醇先进行升温，提高了 发动机排气余热的利用率，同时也增强了对甲醇加料速度的可控性，增大了甲醇的进料速 度，提高了裂解反应器的产气量；此外，采用脉冲信号控制的电磁阀进行甲醇的定时间断喷 射加料，改变了传统的甲醇连续加料方式，增强了甲醇加料速度的可控性，也提高了裂解反 应器的产气效率；整个装置结构紧凑，占空间少，适合实际应用。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的排气余热吸收器的结构示意图；图3为本实用新型的排气余热吸收器的横截面示意图；图4为本实用新型的甲醇裂解反应器的结构示意图；图5为本实用新型的甲醇裂解反应器的横截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。如图所示，一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，包括甲醇储存箱1、电 磁计量泵2、排气余热吸收器4和甲醇裂解反应器5，电磁计量泵2与甲醇储存箱1之间通过 第三甲醇连接管11连接，第三甲醇连接管11上设置有截止阀12，排气余热吸收器4包括第 一壳体41和设置在第一壳体41内的第一排气管42，第一排气管42的一端与第一壳体41 上的排气出口 411连通，第一壳体41上设置有甲醇进口 43和甲醇出口 44，电磁计量泵2与 甲醇进口 43之间通过第一甲醇连接管45连通，甲醇裂解反应器5包括第二壳体51和设置
4在第二壳体51内的第二排气管52和甲醇滴加管53，甲醇滴加管53的上端与甲醇出口 44 之间通过第二甲醇连接管46连通，甲醇滴加管53的下端部设置有多个滴加孔531，第二壳 体51内固定设置有两片上下排列且具有一定间隔的透气隔膜54，处于下方的透气隔膜54 设置在滴加孔531的上方，第二排气管52的上端与第一排气管42的另一端连通，第二排气 管52的下端与第二壳体51上的排气进口 511连通，第二壳体51内设置有热电偶56，第二 壳体51外固定套设有电加热器57，热电偶56和电加热器57分别与温控仪58电连接，第二 壳体51上设置在裂解气出口 55，第一甲醇连接管45和第二甲醇连接管46上均设置有脉 冲流量计6和电磁阀7，且第二甲醇连接管46上的电磁阀7为脉冲电磁阀，第一甲醇连接管 45上设置有过滤器8，过滤器8设置在电磁阀7的前方。本装置的甲醇裂解过程为将本装置的排气进口 511安装在发动机的排气出口 上，打开截止阀12，让甲醇经电磁计量泵2流入排气余热吸收器4的第一壳体41中，甲醇在 第一壳体41中预热升温后，打开第二甲醇连接管46上的脉冲电磁阀7，通过脉冲电磁阀7 喷入甲醇滴加管53中，而甲醇裂解反应器5被透气隔膜54自下而上分成蒸发裂解区、裂解 主反应区和裂解缓冲区，在每个区域中填入相应的催化剂，甲醇从甲醇滴加管53的滴加孔 531喷入蒸发裂解区，在该区催化剂的作用下形成初步甲醇裂解气，初步甲醇裂解气在裂解 主反应区催化剂的作用下进行充分裂解，小部分未裂解的甲醇蒸汽在裂解缓冲区进行再裂 解，最后甲醇经过三个区的充分裂解后甲醇裂解气从裂解气出口 55流出甲醇裂解反应器 5，而甲醇裂解气(即裂解甲醇所产生的氢气等)可送入发动机助燃，使发动机达到节能减 排的目的。上述裂解过程中，当甲醇裂解反应器5在发动机刚启动或小负荷运行时，主要利 用电加热器57对甲醇裂解反应器5供热，当发动机在中高负荷稳定运行时，电加热器57停 止供热，甲醇裂解反应器5靠吸收发动机的排气余热进行甲醇裂解，而裂解后的甲醇裂解 气也可作为内燃机的燃料使用，还可提纯后用于工业应用。
权利要求一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，其特征在于包括甲醇储存箱、排气余热吸收器和甲醇裂解反应器，所述的排气余热吸收器与所述的甲醇裂解反应器相连通，所述的甲醇储存箱与所述的排气余热吸收器之间通过第一甲醇连接管连通，所述的排气余热吸收器与所述的甲醇裂解反应器之间连接有第二甲醇连接管，所述的第一甲醇连接管和第二甲醇连接管上均设置有脉冲流量计和电磁阀，所述的甲醇裂解反应器上设置有裂解气出口。
2.如权利要求1所述的一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，其特征在于所 述的排气余热吸收器包括第一壳体和设置在所述的第一壳体内的第一排气管，所述的第一 排气管的一端与所述的第一壳体上的排气出口连通，所述的第一壳体上设置有甲醇进口和 甲醇出口，所述的甲醇进口与所述的第一甲醇连接管连接，所述的甲醇出口与所述的第二 甲醇连接管的一端连接。
3.如权利要求2所述的一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，其特征在于所 述的甲醇裂解反应器包括第二壳体和设置在所述的第二壳体内的第二排气管和甲醇滴加 管，所述的甲醇滴加管的上端与所述的第二甲醇连接管的另一端连接，所述的甲醇滴加管 的下端部设置有多个滴加孔，所述的第二壳体内固定设置有两片上下排列且具有一定间隔 的透气隔膜，处于下方的透气隔膜设置在所述的滴加孔的上方，所述的第二排气管的上端 与所述的第一排气管的另一端连通，所述的第二排气管的下端与所述的第二壳体上的排气 进口连通，所述的裂解气出口设置在所述的第二壳体上。
4.如权利要求3所述的一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，其特征在于所 述的第二壳体内设置有热电偶，所述的第二壳体外固定套设有电加热器，所述的热电偶和 所述的电加热器分别与温控仪电连接。
5.如权利要求1所述的一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，其特征在于所 述的第一甲醇连接管上设置有过滤器，所述的过滤器设置在所述的电磁阀的前方。
6.如权利要求1所述的一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，其特征在于所 述的排气余热吸收器与所述的甲醇储存箱之间设置有电磁计量泵，所述的第一甲醇连接管 与所述的电磁计量泵连接，所述的电磁计量泵与所述的甲醇储存箱之间通过第三甲醇连接 管连接，所述的第三甲醇连接管上设置有截止阀。
7.如权利要求1所述的一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，其特征在于所 述的第二甲醇连接管上的电磁阀为脉冲电磁阀。
专利摘要本实用新型公开了一种利用发动机排气余热裂解甲醇的反应装置，特点是包括甲醇储存箱、排气余热吸收器和甲醇裂解反应器，排气余热吸收器与甲醇裂解反应器相连通，甲醇储存箱与排气余热吸收器之间通过第一甲醇连接管连通，排气余热吸收器与甲醇裂解反应器之间连接有第二甲醇连接管，第一甲醇连接管和第二甲醇连接管上均设置有脉冲流量计和电磁阀，甲醇裂解反应器上设置有裂解气出口；优点是通过本装置可提高发动机排气余热的利用率和甲醇裂解气的产气量；且采用脉冲信号控制的电磁阀进行甲醇的定时间断喷射加料，改变了传统的甲醇连续加料方式，增强了甲醇加料速度的可控性，也提高了裂解反应器的产气效率；整个装置结构紧凑，占空间少。
文档编号F02M25/12GK201679586SQ201020165680
公开日2010年12月22日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者励金祥, 杨成, 王炳辉, 胡海刚, 郑道昌, 陈福洲 申请人:宁波大学