甲醇水制氫設備的重整器及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種甲醇水制氫設備的重整器及其制造工藝，涉及甲醇水制氫設備【技術領域】。其中，本發(fā)明甲醇水制氫設備的重整器包括重整器殼體，所述重整器殼體從內至外依次包括不銹鋼內殼、保溫棉層及云母外殼，所述重整器殼體與不銹鋼內殼的直徑厚度比為150：0.8～150：2.5，所述重整器殼體與保溫棉層的直徑厚度比為150：10～150：20，所述重整器殼體與云母外殼的直徑厚度比為150：1.5～150：3.5。本發(fā)明不僅耐高溫、強度大，而且保溫性能好、耐腐蝕、耐氧化、防水、不導電、重量輕。
【專利說明】甲醇水制氫設備的重整器及其制造工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及甲醇水氫氣制備設備【技術領域】，特別涉及一種甲醇水制氫設備的重整器，與此同時，本發(fā)明還涉及一種重整器的制造工藝。

【背景技術】
[0002]氫，是一種21世紀最理想的能源之一，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的主要是0)2和SO2，可分別產(chǎn)生溫室效應和酸雨。煤和石油的儲量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠不會用完。氫的分布很廣泛，水就是氫的大“倉庫”，其中含有11%的氫。泥土里約有1.5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動植物體內等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲水量很大，因此可以說，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法從制取氫，那么氫也將是一種價格相當便宜的能源。
[0003]目前，世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬噸，制氫方法主要有兩種:其一、絕大部分氫是從石油、煤炭和天然氣中制取，這種方法需要消耗本來就很緊缺的礦物燃料；其二、約有4%的氫是用電解水的方法制取，這種方法消耗電能大，很不劃算。隨著技術的進步，采用甲醇和水重整制氫的技術漸漸得到發(fā)展，其能減少化工生產(chǎn)中的能耗和降低成本，并有望替代電能消耗特別在的電解水制氫工藝。利用先進的甲醇水蒸氣重整技術制取H2與CO2的混合氣體，再經(jīng)鈀膜分離器分離，可分別得到H2和C02。
[0004]參照中國發(fā)明申請201310340475.0 ( 申請人::上海合既得動氫機器有限公司)，甲醇與水蒸氣在350-409°C溫度下、1-5M Pa的壓力條件下通過催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應和一氧化碳的變換反應，生成氫氣和二氧化碳，這是一個多組份、多反應的氣固催化反應系統(tǒng)。反應方程如下:
CH3OH — C0+2H2(I)
H2CHCO — C02+H2(2)
CH30H+H20 — C02+3H2 (3)
重整反應生成的H2和CO2,再經(jīng)過分離室的鈀膜分離器將H2和CO2分離，得到高純氫氣。
[0005]在整個制氫過程中，甲醇水制氫設備的重整器是最為核心的制氫設備，重整器包括重整器殼體及位于重整體器殼體內的燃燒腔和重整腔，一般地，在重整腔中的溫度在350-409°C之間，而燃燒腔中的溫度則在405-570°C之間，當然，若出現(xiàn)異常，重整腔或燃燒腔中的溫度可能會短時間內飚升至1000°C以上?，F(xiàn)有甲醇水制氫設備的重整器殼體及底座采用不銹鋼制成，雖然具有較高的強度和耐高溫性，但是，不銹鋼重整器殼體及底座具有如下缺失:其一、在制氫環(huán)境中，易腐蝕、易氧化；其二、保溫性能差，熱量流失大，由于不銹鋼具有導熱性，使得重整腔及燃燒腔中的熱能易被不銹鋼殼體及底座導出而損失；其三、由于不銹鋼殼體及底座的溫度高，使得甲醇水制氫設備的其他部件(如固態(tài)氫氣儲存器、甲醇水儲存容器、原料輸送裝置等等)易受到重整器殼體及底座的高溫破壞，而降低性能和使用壽命；其四、由于甲醇水制氫設備是醇水發(fā)電系統(tǒng)的重要設備，而醇水發(fā)電系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)、燃料電池(電堆)、逆變器、電磁閥、氣壓調整器等帶電部件，因此，不銹鋼殼體及底座的導電性質，會影響到醇水發(fā)電系統(tǒng)的電路設計，甚至會造成醇水發(fā)電系統(tǒng)的短路；其五、重整器不銹鋼殼體及底座的重量重，給制氫設備的運輸造成不利。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種不僅耐高溫、強度大，而且保溫性能好、耐腐蝕、耐氧化、防水、不導電、重量輕的甲醇水制氫設備的重整器。與此同時，本發(fā)明還要提供一種甲醇水制氫設備的重整器制造工藝。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是:
一種甲醇水制氫設備的重整器，包括重整器殼體，所述重整器殼體從內至外依次包括不銹鋼內殼、保溫棉層及云母外殼，所述重整器殼體與不銹鋼內殼的直徑厚度比為150:0.8?150:2.5，所述重整器殼體與保溫棉層的直徑厚度比為150:10?150:20，所述重整器殼體與云母外殼的直徑厚度比為150:1.5?150:3.5。
[0008]所述重整器殼體與不銹鋼內殼的直徑厚度比為150:1.5?150:2，所述重整器殼體與保溫棉層的直徑厚度比為150:14?150:16，所述重整器殼體與云母外殼的直徑厚度比為 150:2 ?150:3o
[0009]所述重整器還包括重整器底座及排氣裝置，所述重整器底座與重整器殼體底部相連接，該重整器底座為云母底座；所述排氣裝置設置于重整器殼體的上端，該排氣裝置包括排氣管及安裝于排氣管內的止逆閥，該排氣管為云母排氣管，該止逆閥為云母止逆閥。
[0010]所述重整器殼體的云母外殼具有一底沿，該底沿設有若干安裝孔，該若干安裝孔中分別旋入螺栓，使云母外殼固定于重整器底座上。
[0011]一種甲醇水制氫設備的重整器制造工藝，包括重整器殼體之云母外殼制造工藝、重整器殼體之保溫棉層制造工藝及重整器殼體之不銹鋼內殼制造工藝，其中:
所述重整器殼體之云母外殼制造工藝包括如下步驟:
(1)將云母、鋁硅酸鹽、碳酸鹽和高耐火度無機礦物分別破碎、研磨成尺寸為50μ m?300 μ m的粉末，按總重量為100計，依次按比例為35?45:25?35:10?15:5?15取料混合，并攪拌均勻；
(2)加入混合料總重量10?15%的粘合劑將混合料均勻混合粘結；
(3)在壓力為15?25Mpa的靜壓條件下將混合粘結料靜壓成型成云母外殼；
(4)將靜壓成型的云母外殼送入燒烤爐，在60?200°C狀態(tài)下逐步升溫燒烤3?4小時，再經(jīng)600?900°C高溫燒烤I?2小時，出爐自然冷卻，即得云母外殼成品。
[0012]所述重整器制造工藝還包括重整器云母底座、云母排氣管及云母止逆閥的制造工藝，該制造工藝包括如下步驟:
(1)將云母、鋁硅酸鹽、碳酸鹽和高耐火度無機礦物分別破碎、研磨成尺寸為50μπι?300 μ m的粉末，按總重量為100計，依次按比例為35?45:25?35:10?15:5?15取料混合，并攪拌均勻；
(2)加入混合料總重量10?15%的粘合劑將混合料均勻混合粘結；
(3)在壓力為15?25Mpa的靜壓條件下將混合粘結料靜壓成型成云母底座、云母排氣管及云母止逆閥；
(4)將靜壓成型的云母外殼送入燒烤爐，在60?200°C狀態(tài)下逐步升溫燒烤3?4小時，再經(jīng)600?900°C高溫燒烤I?2小時，出爐自然冷卻，即得云母底座、云母排氣管及云母止逆閥成品。
[0013]所述鋁硅酸鹽為高嶺石、葉蠟石、蒙脫石中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0014]所述碳酸鹽為方解石、白云石、菱鎂礦中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0015]所述高耐火度無機礦物為方鎂石、石英、硅石中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0016]所述粘結劑為水玻璃、環(huán)氧樹脂、硅烷中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:其一、具有云母外殼及云母底座的重整器在制氫環(huán)境中，能耐腐蝕，不易氧化；其二、保溫棉層具有良好的保溫性，云母外殼同樣具有良好的保溫性，使得重整器整體保溫性能非常好，重整腔及燃燒腔中的熱能不易被殼體導出而損失；其三、由于云母外殼及云母底座不易導熱，使得其表面溫度低，因而本發(fā)明不會影響甲醇水制氫設備的其他部件(如固態(tài)氫氣儲存器、甲醇水儲存容器、原料輸送裝置等等)的工作和使用壽命；其四、由于云母外殼及云母底座具有良好的絕緣性，因而本發(fā)明在運用到醇水發(fā)電系統(tǒng)中時，一般不會影響控制系統(tǒng)、燃料電池(電堆)、逆變器、電磁閥、氣壓調整器等帶電部件的電路設計，更不會造成醇水發(fā)電系統(tǒng)的短路；其五、云母外殼及云母底座的重量輕，只相當于不銹鋼殼體的1/6，因而為制氫設備的運輸提供了便利；其六、由于云母止逆閥重量輕，因而使得重整器內的氣體排出時，能很容易吹開止逆閥；其六、云母外殼本身強度大，且重整器殼體內層還具有不銹鋼內殼，因而最大程度上保證了重整器的強度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明重整器的分散結構示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明重整器的整體縱剖視結構示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明重整器殼體的局部剖視結構示意圖。
[0021]圖4為圖1中沿A-A向的剖視結構示意圖。
[0022]圖5為一種甲醇水制氫設備的重整器制造工藝功能方框圖。
[0023]圖6為另一種甲醇水制氫設備的重整器制造工藝功能方框圖。
[0024]圖中:1.重整器殼體；11.不銹鋼內殼；12.保溫棉層；13.云母外殼；2.重整器底座；3.排氣裝置；31.排氣管；32.止逆閥；5.重整腔；6.燃燒腔；131.底沿；1311.安裝孔；132.螺栓。

【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發(fā)明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。
[0026]實施例一:
如圖1?圖4所示，一種甲醇水制氫設備的重整器，重整器內設有重整腔5和燃燒腔6，在重整腔5內，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應和一氧化碳的變換反應，生成氫氣和二氧化碳，重整腔5內的溫度在350-409°C之間；在燃燒腔6內，氫氣燃燒，為重整腔5提供熱量，燃燒腔6內的溫度在405-570°C之間。重整器包括重整器殼體1，所述重整器殼體I從內至外依次包括不銹鋼內殼11、保溫棉層12及云母外殼13，所述重整器殼體I與不銹鋼內殼11的直徑厚度比為150:0.8?150:2.5，所述重整器殼體I與保溫棉層12的直徑厚度比為150:10?150:20，所述重整器殼體I與云母外殼13的直徑厚度比為150:1.5?150:3.5，例如，重整器殼體I直徑為150mm，不銹鋼內殼11的厚度為1.5mm，保溫棉層12的厚度為15mm,云母外殼13的厚度為3mm。
[0027]作為重整器殼體I的優(yōu)選方式，所述重整器殼體與不銹鋼內殼的直徑厚度比為150:1.5?150:2，所述重整器殼體與保溫棉層的直徑厚度比為150:14?150:16，所述重整器殼體與云母外殼的直徑厚度比為150:2?150:3，這個直徑厚度比的范圍能最大程度上保證重整器的強度。
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，所述重整器還包括重整器底座2及排氣裝置3，所述重整器底座I與重整器殼體I底部相連接，該重整器底座2為云母底座2 ;所述排氣裝置3設置于重整器殼體I的上端，該排氣裝置3包括排氣管31及安裝于排氣管內的止逆閥32，該排氣管31為云母排氣管31，該止逆閥32為云母止逆閥32。
[0029]如圖1和圖2所示，所述重整器殼體I的云母外殼13具有一底沿131，該底沿131設有若干安裝孔1311，該若干安裝孔1311中分別旋入螺栓132，使云母外殼13固定于重整器底座2上。圖中，底沿131為云母外殼13 —體成型的底沿，底沿131上共設有三個安裝孔1311，這樣能穩(wěn)固地將云母外殼13固定于重整室底座2上。
[0030]實施例二:
如圖5的示，一種甲醇水制氫設備的重整器制造工藝，包括重整器殼體之云母外殼制造工藝、重整器殼體之保溫棉層制造工藝及重整器殼體之不銹鋼內殼制造工藝，其中:
所述重整器殼體之云母外殼制造工藝包括如下步驟:
(1)將云母、鋁硅酸鹽、碳酸鹽和高耐火度無機礦物分別破碎、研磨成尺寸為50μ m?300 μ m的粉末，按總重量為100計，依次按比例為35?45:25?35:10?15:5?15取料混合，并攪拌均勻；
(2)加入混合料總重量10?15%的粘合劑將混合料均勻混合粘結；
(3)在壓力為15?25Mpa的靜壓條件下將混合粘結料靜壓成型成云母外殼；
(4)將靜壓成型的云母外殼送入燒烤爐，在60?200°C狀態(tài)下逐步升溫燒烤3?4小時，再經(jīng)600?900°C高溫燒烤I?2小時，出爐自然冷卻，即得云母外殼成品。
[0031]重整器殼體之保溫棉層制造工藝及重整器殼體之不銹鋼內殼制造工藝采用現(xiàn)有技術即可制成，固，本發(fā)明不再詳述其制造工藝。云母外殼13、保溫棉層12及不銹鋼內殼11分別制得后，將保溫棉層12安裝于云母外殼13之內側，然后將不銹鋼內殼11塞入塞緊，即完成重整器殼體的制造。
[0032]實施例三:
如圖6所示，本實施例與實施例二的區(qū)別是，本實施例重整器制造工藝還包括重整器云母底座、云母排氣管及云母止逆閥的制造工藝，該制造工藝包括如下步驟:
(1)將云母、鋁硅酸鹽、碳酸鹽和高耐火度無機礦物分別破碎、研磨成尺寸為50μ m?300 μ m的粉末，按總重量為100計，依次按比例為35?45:25?35:10?15:5?15取料混合，并攪拌均勻；
(2)加入混合料總重量10?15%的粘合劑將混合料均勻混合粘結；
(3)在壓力為15?25Mpa的靜壓條件下將混合粘結料靜壓成型成云母底座、云母排氣管及云母止逆閥；
(4)將靜壓成型的云母外殼送入燒烤爐，在60?200°C狀態(tài)下逐步升溫燒烤3?4小時，再經(jīng)600?900°C高溫燒烤I?2小時，出爐自然冷卻，即得云母底座、云母排氣管及云母止逆閥成品。
[0033]在上述實施例中，所述鋁硅酸鹽為高嶺石、葉蠟石、蒙脫石中的任意一種或兩種以上的混合物。所述碳酸鹽為方解石、白云石、菱鎂礦中的任意一種或兩種以上的混合物。所述高耐火度無機礦物為方鎂石、石英、硅石中的任意一種或兩種以上的混合物。所述粘結劑為水玻璃、環(huán)氧樹脂、硅烷中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0034]此外，在上述實施例中，所述云母材料可選用白云母和金云母，也可選用人工合成云母，其中，白云母的化學式為 KAl2 (AlSi3O10)〔0H〕2，其中 S12 45.2%, Al2O3 38.5%, K2O
11.8%、H2O 4.5%，此外，含少量恥、0&、]\%、11、0、]\111、？6和？等。金云母的化學式為KMg3〔AlSi3O10)〔F，0H) 2，其中 K2O 7 ?10.3%、MgO 為 21.4 ?29.4%、Al2O3 為 10.8 ?17%、S12為38.7?45%、H2O為0.3?4.5%，含少量Fe、T1、Mn、Na和F等。人工合成云母可由煅燒滑石55%、重體氧化鎂9%、氟硅酸鉀20%、氧化鋁12%、碳酸鉀4%五種原料熔制而成。當然本發(fā)明選用的云母材料并不局限于上述種類。
[0035]以上所述，僅是本發(fā)明較佳實施方式，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術方案對以上的實施方式所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種甲醇水制氫設備的重整器，包括重整器殼體，其特征在于:所述重整器殼體從內至外依次包括不銹鋼內殼、保溫棉層及云母外殼，所述重整器殼體與不銹鋼內殼的直徑厚度比為150:0.8?150:2.5，所述重整器殼體與保溫棉層的直徑厚度比為150:10?150:20，所述重整器殼體與云母外殼的直徑厚度比為150:1.5?150:3.5。
2.根據(jù)權利要求1所述的甲醇水制氫設備的重整器，其特征在于:所述重整器殼體與不銹鋼內殼的直徑厚度比為150:1.5?150:2，所述重整器殼體與保溫棉層的直徑厚度比為150:14?150:16，所述重整器殼體與云母外殼的直徑厚度比為150:2?150:3。
3.根據(jù)權利要求1所述的甲醇水制氫設備的重整器，其特征在于:所述重整器還包括重整器底座及排氣裝置，所述重整器底座與重整器殼體底部相連接，該重整器底座為云母底座；所述排氣裝置設置于重整器殼體的上端，該排氣裝置包括排氣管及安裝于排氣管內的止逆閥，該排氣管為云母排氣管，該止逆閥為云母止逆閥。
4.根據(jù)權利要求3所述的甲醇水制氫設備的重整器，其特征在于:所述重整器殼體的云母外殼具有一底沿，該底沿設有若干安裝孔，該若干安裝孔中分別旋入螺栓，使云母外殼固定于重整器底座上。
5.權利要求1-4中任意一項甲醇水制氫設備重整器的制造工藝，其特征在于:包括重整器殼體之云母外殼制造工藝、重整器殼體之保溫棉層制造工藝及重整器殼體之不銹鋼內殼制造工藝,其中: 所述重整器殼體之云母外殼制造工藝包括如下步驟: (1)將云母、鋁硅酸鹽、碳酸鹽和高耐火度無機礦物分別破碎、研磨成尺寸為50μ m?300 μ m的粉末，按總重量為100計，依次按比例為35?45:25?35:10?15:5?15取料混合，并攪拌均勻； (2)加入混合料總重量10?15%的粘合劑將混合料均勻混合粘結； (3)在壓力為15?25Mpa的靜壓條件下將混合粘結料靜壓成型成云母外殼； (4)將靜壓成型的云母外殼送入燒烤爐，在60?200°C狀態(tài)下逐步升溫燒烤3?4小時，再經(jīng)600?900°C高溫燒烤I?2小時，出爐自然冷卻，即得云母外殼成品。
6.根據(jù)權利要求5所述的甲醇水制氫設備重整器的制造工藝，其特征在于:所述重整器制造工藝還包括重整器云母底座、云母排氣管及云母止逆閥的制造工藝，該制造工藝包括如下步驟: (1)將云母、鋁硅酸鹽、碳酸鹽和高耐火度無機礦物分別破碎、研磨成尺寸為50μ m?300 μ m的粉末，按總重量為100計，依次按比例為35?45:25?35:10?15:5?15取料混合，并攪拌均勻； (2)加入混合料總重量10?15%的粘合劑將混合料均勻混合粘結； (3)在壓力為15?25Mpa的靜壓條件下將混合粘結料靜壓成型成云母底座、云母排氣管及云母止逆閥； (4)將靜壓成型的云母外殼送入燒烤爐，在60?200°C狀態(tài)下逐步升溫燒烤3?4小時，再經(jīng)600?900°C高溫燒烤I?2小時，出爐自然冷卻，即得云母底座、云母排氣管及云母止逆閥成品。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的甲醇水制氫設備重整器的制造工藝，其特征在于:所述鋁硅酸鹽為高嶺石、葉蠟石、蒙脫石中的任意一種或兩種以上的混合物。
8.根據(jù)權利要求5或6所述的甲醇水制氫設備重整器的制造工藝，其特征在于:所述碳酸鹽為方解石、白云石、菱鎂礦中的任意一種或兩種以上的混合物。
9.根據(jù)權利要求5或6所述的甲醇水制氫設備重整器的制造工藝，其特征在于:所述高耐火度無機礦物為方鎂石、石英、硅石中的任意一種或兩種以上的混合物。
10.根據(jù)權利要求5或6所述的甲醇水制氫設備重整器的制造工藝，其特征在于:所述粘結劑為水玻璃、環(huán)氧樹脂、硅烷中的任意一種或兩種以上的混合物。
【文檔編號】C01B3/32GK104229733SQ201410311217
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權日:2014年7月2日
【發(fā)明者】向華 申請人:廣東合即得能源科技有限公司