一种碳基燃料重整制氢装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于氢能源技术领域，特别涉及一种碳基燃料重整制氢装置。
【背景技术】
[0002]氢气具有广泛的用途，氢是十分理想的载能体，与传统的能源物质相比，氢能作为二次能源具有能量密度高、热转化效率高、输送成本低、对环境零污染等诸多优点，是未来最具竞争力的能源。对燃料电池汽车所用氢源来说，直接用氢作为燃料有存储难、体积大、加氢既费时又危险等缺点，而车载制氢技术能够克服直接用氢作燃料的缺点，将成为以燃料电池为动力的汽车的必然选择。目前，制氢的常规反应器有大型重整炉、小型再生重整器、螺旋重整器、集约化重整器等。这些重整器在技术上都比较成熟，但由于常规尺度下传热与传质过程速率的提高有一定的限度，导致设备体积庞大、启动慢、催化剂用量大、反应速度和效率也难以大幅度提高以及催化剂床层存在“冷点”等问题而难以实现等温操作。然而，为了开发与车载燃料电池匹配的小型可移动燃料重整制氢反应器，必须满足体积小、重量轻、启动和负荷响应时间短以及可靠性高和成本低的特殊要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种碳基燃料重整制氢装置，该装置结构紧凑，设计小巧，加工方便，成本较低，适合应用推广。
[0004]本发明提出的一种碳基燃料重整制氢装置，其特点如下:
[0005]本发明重整制氢装置，采用集成式结构设计，使得加热、气化、重整、分散等多功能部件有机的结合在一起，大大减小了装置的设计尺寸，减小了装置占有空间，降低了装置成本，实现了小型、微型化的目的，便于移动、便携式制氢装置的推广。
【附图说明】
[0006]图1是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置整体结构外观示意图；
[0007]图2是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置整体结构分解示意图；
[0008]图3是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置中列管反应器的俯视图；
[0009]图4是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置中列管反应器全剖侧视图；
[0010]图5是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置中上端盖板的俯视图；
[0011]图6是图5所示的上端盖板的侧视图；
[0012]图7是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置中环形套管的俯视图；
[0013]图8是图7所示的环形套管的侧视图；
[0014]图9是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置中下端盖板的俯视图；
[0015]图10是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置中气化装置的俯视图；
[0016]图11是图10所示的气化装置的全剖侧视图；
[0017]图12是本发明提出的碳基燃料重整制氢装置的剖视图及工作原理图。
[0018]图13是590度下甲烷水蒸气重整制氢的结果图。
[0019]各图中:1为列管反应器，2为上端盖板，3为环形套管，4为下端盖板，5为气化装置，6为加热装置，11为反应管，12为气体混合腔，13为安装孔，14为气体分散腔，15为气体聚集腔，16为重整气体出口管，17为重整催化剂装载区，21为气体物料进口管，31为热电偶插入管一，32为热电偶插入管二，33为热电偶插入管三，34为热电偶插入管四，41为加热装置插入孔，51为液态物料进口管，52为液态物料气化腔，53为气体出口，54为加热装置腔室。
【具体实施方式】
[0020]本发明提出的一种碳基燃料重整制氢装置结合附图及实施例说明如下:
[0021]本发明提出的一种碳基燃料重整制氢装置，如图1和2所示，该装置包括列管反应器1、上端盖板2、环形套管3、下端盖板4、气化装置5、加热装置6 ;其中，气化装置5嵌在列管反应器1的内部，加热装置6安装在气化装置5内；环形套管3套在列管反应器1的外部；上端盖板2、下端盖板4分别连接在列管反应器1的上下两端。
[0022]本实施例中各器件的功能和【具体实施方式】说明如下:
[0023]本碳基燃料重整制氢装置实施例为圆柱形，整体结构如图1所示，外形尺寸为?100mm*100mm ;上端和下端连接有7根Φ6的不锈钢管，为进出燃料和热电偶连接通道；
[0024]该装置由六部分组成，结构如图2所示，其中包括列管反应器1、上端盖板2、环形套管3、下端盖板4、气化装置5、加热装置6 ;
[0025]本发明中所述的列管反应器1实施例结构，如图3和图4所示，包括20个反应管11、气体混合腔12、安装孔13、气体分散腔14、气体聚集腔15、重整气体出口管16、重整催化剂装载区17 ;其中，气体分散腔14为上端敞开，下端设置有底板的圆筒所围成的区域，该底板中心开有安装孔13和在安装孔周围开有多个反应管11的连接孔，气体混合腔12为与气体分散腔14圆筒同心设置在中心大孔圆周的内圆筒形成的区域，气体聚集腔15为下端敞开，上端设置有底板的圆筒围成的区域，该底板与气体分散腔14相应位置开有安装孔和多个反应管11的连接小孔，该圆筒的侧壁与重整气体出口管16连通；侧壁的另一侧开有通孔，多根反应管11的两端分别连接在气体分散腔14、气体聚集腔15底板之间，多根反应管11的内腔与气体分散腔14、气体聚集腔15相通形成重整催化剂装载区17。其中，反应管为长度为(54mm)，内径为(8mm)的空心管件。
[0026]本实施例中，，气体分散腔14、气体聚集腔15、气体混合腔12的容积为:150ml、150ml、30ml ；
[0027]重整气体出口管16，出口管为长度为60mm，外径为6mm的空心管件；
[0028]每根反应管的容积为2.0-3.0ml，重整催化剂装载区17总容积为50ml左右，同气体分散腔14的体积比约为1:3 ;
[0029]列管反应器各部件材料均为316不锈钢。
[0030]本发明所述的上端盖板2实施例结构，如图5和图6所示，是装配于列管反应器气体分散腔14圆筒上端，为一圆盘，直径为100mm，圆盘表面中心安装有与气体分散腔14相通的气体物料进口管21，用于向气体分散腔14输送物料；气体物料进口管为长度为60mm，夕卜径为6mm的空心管件，以满足所需物料的输送要求即可；该部件材料为316不锈钢。
[0031]本发明所述的环形套管3实施例结构，如图7和图8所示，为四周安装有四个热电偶插入管31、32、33、34的圆筒，套装于列管反应器之外，两端分别与气体分散腔14、气体聚集腔15下、上底板固定，圆环的四周均匀设有四个小圆孔，孔中安装热电偶插入管，其中按照热电偶31、32、33、34的次序，安装