一种用于甲醇转换氢能源的反应装置

技术领域

本发明属于制氢技术领域，特别是涉及一种用于甲醇转换氢能源的反应装置。

背景技术

甲醇转换氢能源的反应过程是一种制取纯氢和富含CO2的混合气体的反应过程，并最终经过进一步的后处理，可同时得到氢气和二氧化碳气体。

专利号为CN113772624B，提供了一种甲醇转换氢能源装置，该甲醇转换氢能源装置，通过设置感应装置使得甲醇投放比例与催化剂的投放比例始终都保持着成正比关系，从而达到提高对催化剂的利用率，降低了对催化剂的浪费，同时进一步提升了该装置对氢能源的提取效果。

然而上述的整个技术方案仍存在以下缺点：

(1)甲醇与脱盐水的汽化混合物的混合度不够均匀，导致最终的制取效率低下；

(2)甲醇与脱盐水的汽化混合物与液态催化剂之间的催化反应，可能导致其他有害气体的产生，并对外部环境造成一定的污染；

(3)反应过后的混合气体产物中的CO2气体去除不够彻底，且混合气体产物可能存在未充分反应的甲醇汽态产物，导致最终的氢气的纯度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于甲醇转换氢能源的反应装置，通过对进料机构、反应机构和除杂机构的设计，解决了上述中所述的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种用于甲醇转换氢能源的反应装置，包括进料机构、反应机构和除杂机构，所述反应机构与进料机构通过螺栓固定连接；所述除杂机构与反应机构通过螺栓固定连接。

所述进料机构由进料组件、搅拌组件和汽化组件组成；所述搅拌组件位于进料组件内部，且两者通过螺母固定连接；所述汽化组件位于进料组件内部，且两者通过螺母固定连接。

所述进料组件包括有固定基座；所述固定基座顶部固定有混合箱体；所述固定基座内顶部固定有第一卡孔；所述固定基座内顶部开设有第一密封槽；所述混合箱体顶部开设有第二卡孔；所述混合箱体顶部开设有第二密封槽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述搅拌组件包括有第一固定座；所述第一固定座一侧固定有卡环；所述第一固定座一侧固定有第一卡柱；所述第一固定座另一侧固定有伺服电机；所述伺服电机输出轴固定有搅拌滤筒；所述搅拌滤筒周侧面转动配合有若干搅拌扇叶；所述搅拌扇叶周侧面开设有若干流通孔；所述第一卡柱与第二卡孔卡接配合；所述第二密封槽与卡环卡接配合。

所述混合箱体顶部固定有若干第一插接柱。

所述第一固定座一侧开设有若干第一插接孔；所述第一插接孔与第一插接柱插接配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述汽化组件包括有圆盘卡座；所述圆盘卡座一侧固定有第二卡柱；所述圆盘卡座另一侧面固定有加热电机；所述加热电机输出轴固定有加热铜管；所述圆盘卡座与第一密封槽卡接配合；所述第二卡柱与第一卡孔卡接配合。

所述圆盘卡座一侧开设有若干第二插接孔；所述固定基座内底部固定有若干第二插接柱；所述第二插接柱与第二插接孔插接配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述混合箱体相对两侧面均连通有原料筒；两所述原料筒顶部连通有进料管；所述进料管周侧面设置有第一电磁阀。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反应机构由反应组件、催化组件和封盖组成；所述催化组件位于反应组件内部，且两者卡接配合；所述封盖位于反应组件外顶部，且两者之间螺纹转动连接。

所述反应组件包括有反应筒；所述反应筒周侧面靠近顶端连通有第一连接管；所述第一连接管周侧面固定有第一法兰盘。

所述混合箱体一侧靠近顶部连通有第二连接管；所述第二连接管一端固定有连接环；所述连接环一侧开设有第三密封槽；所述连接环一侧固定有若干第三插接柱；所述第三插接柱与第一法兰盘插接配合；所述第一连接管与第三密封槽卡接配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反应筒外周侧面靠近顶部固定有第二法兰盘。

所述催化组件包括有固定盖筒；所述固定盖筒底部固定有第三法兰盘；所述第三法兰盘底部开设有第四密封槽；所述第三法兰盘与第二法兰盘通过螺栓固定连接；所述第四密封槽与反应筒顶部相互卡接配合。

所述固定盖筒顶部连通有进料筒；所述进料筒内部固定有带孔固定块。

所述封盖与带孔固定块螺纹转动配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述进料筒底部固定有放置滤筒；所述固定盖筒顶部固定有加热电元件；所述加热电元件输出轴固定有加热盘管；所述固定盖筒顶部固定有温度感应仪器。

所述反应筒外底部连通有出水管；所述出水管周侧面设置有第二电磁阀。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反应筒外周侧面靠近顶部连通有出气管；所述出气管周侧面固定有过滤筒；所述过滤筒内壁固定有若干卡轨；所述过滤筒一端固定有若干第四插接柱。

作为本发明的一种优选技术方案，所述除杂机构包括有除杂筒；所述除杂筒一侧固定有密封盖；所述除杂筒周侧面开设有若干卡槽；所述密封盖一侧开设有若干第三插接孔；所述除杂筒内部连通有除杂套管。

所述卡槽与卡轨滑动配合；所述第三插接孔与第四插接柱插接配合；所述除杂套管与出气管套接配合。

所述密封盖一侧连通有出气导管；所述出气导管周侧面设置有第三电磁阀。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过对进料机构中进料组件、搅拌组件和汽化组件的设计，以及各个组件之间的配合连接关系，增加了混合原材料在混合箱体中的流动性，以便对甲醇与脱盐水的汽化混合物进行有效的混合，使得两者之间汽化混合物的混合度更加均匀，提高了最终的反应效率。

2、本发明通过对反应机构中反应组件、催化组件和封盖的设计，以及各个组件之间的配合连接关系，代替了原有的液态催化剂，避免其它有害气体的产生，对外部环境造成污染。

3、本发明通过对除杂机构的设计，以及除杂机构与反应机构之间的配合连接关系，以便进行二氧化碳气体和未充分反应的甲醇汽态产物的去除，提高了氢气的纯度。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的内部结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为进料机构的正视图。

图4为进料组件的结构示意图。

图5为进料组件的仰视图。

图6为搅拌组件的结构示意图。

图7为搅拌组件的正视图。

图8为汽化组件的结构示意图。

图9为汽化组件的正视图。

图10为反应机构的内部结构示意图。

图11为反应组件的内部结构示意图。

图12为催化组件的结构示意图。

图13为催化组件的仰视图。

图14为除杂机构的结构示意图。

图15为除杂机构的内部结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-进料机构，2-反应机构，3-除杂机构，4-进料组件，5-搅拌组件，6-汽化组件，7-反应组件，8-催化组件，9-封盖，301-除杂筒，302-密封盖，303-卡槽，304-第三插接孔，305-除杂套管，306-出气导管，307-第三电磁阀，401-固定基座，402-混合箱体，403-第一卡孔，404-第一密封槽，405-第二卡孔，406-第二密封槽，407-第一插接柱，408-第二插接柱，409-原料筒，410-进料管，411-第一电磁阀，412-第二连接管，413-连接环，414-第三密封槽，501-第一固定座，502-卡环，503-第一卡柱，504-伺服电机，505-搅拌滤筒，506-搅拌扇叶，507-流通孔，508-第一插接孔，601-圆盘卡座，602-第二卡柱，603-加热电机，604-加热铜管，605-第二插接孔，701-反应筒，702-第一连接管，703-第一法兰盘，704-第二法兰盘，705-出水管，706-出气管，707-过滤筒，708-卡轨，708-第四插接柱，801-，802-固定盖筒，803-第三法兰盘，804-进料筒，805-带孔固定块，806-放置滤筒，807-加热电元件，808-加热盘管，809-温度感应仪器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例一：

请参阅图1-7所示，本发明为一种用于甲醇转换氢能源的反应装置，1、包括进料机构1、反应机构2和除杂机构3，反应机构2与进料机构1通过螺栓固定连接；除杂机构3与反应机构2通过螺栓固定连接；进料机构1由进料组件4、搅拌组件5和汽化组件6组成；搅拌组件5位于进料组件4内部，且两者通过螺母固定连接；汽化组件6位于进料组件4内部，且两者通过螺母固定连接；进料组件4包括有固定基座401；固定基座401顶部固定有混合箱体402；固定基座401内顶部固定有第一卡孔403；固定基座401内顶部开设有第一密封槽404；混合箱体402顶部开设有第二卡孔405；混合箱体402顶部开设有第二密封槽406；搅拌组件5包括有第一固定座501；第一固定座501一侧固定有卡环502；第一固定座501一侧固定有第一卡柱503；第一固定座501另一侧固定有伺服电机504；伺服电机504输出轴固定有搅拌滤筒505；搅拌滤筒505周侧面转动配合有若干搅拌扇叶506；搅拌扇叶506周侧面开设有若干流通孔507；第一卡柱503与第二卡孔405卡接配合；第二密封槽406与卡环502卡接配合；混合箱体402顶部固定有若干第一插接柱407；第一固定座501一侧开设有若干第一插接孔508；第一插接孔508与第一插接柱407插接配合；汽化组件6包括有圆盘卡座601；圆盘卡座601一侧固定有第二卡柱602；圆盘卡座601另一侧面固定有加热电机603；加热电机603输出轴固定有加热铜管604；圆盘卡座601与第一密封槽404卡接配合；第二卡柱602与第一卡孔403卡接配合；圆盘卡座601一侧开设有若干第二插接孔605；固定基座401内底部固定有若干第二插接柱408；第二插接柱408与第二插接孔605插接配合；混合箱体402相对两侧面均连通有原料筒409；两原料筒409顶部连通有进料管410；进料管410周侧面设置有第一电磁阀411。

本实施例的一个具体应用为：

将密封垫放入第一密封槽404内，通过圆盘卡座601与第一密封槽404之间的卡接，第二卡柱602与第一卡孔403之间的卡接，将第二插接孔605插接在第二插接柱408周侧面，通过外接螺母与第二插接柱408之间的螺纹转动连接，将汽化组件6固定连接在进料组件4内部，然后将密封垫放入第二密封槽406内部，通过第二密封槽406与卡环502之间的卡接，第一卡柱503与第二卡孔405之间的卡接，将第一插接孔508插接到第一插接柱407内部，通过外接螺母与第一插接孔508之间的螺纹转动连接，将搅拌组件5固定连接在进料组件4内部，固定完成后，打开两进料管410上的两第一电磁阀411，分别将甲醇液与脱盐水从两进料管410通入两原料筒409内部，并最终流向混合箱体402内，启动加热电机603，通过加热铜管604对混合箱体402内原材料进行加热汽化处理，加热的过程中，启动伺服电机504，带动搅拌滤筒505连同着转动配合在搅拌滤筒505周侧面的若干搅拌扇叶506对混合箱体402内原材料进行混合搅拌，搅拌的过程中通过搅拌扇叶506周侧面开设的若干流通孔507，以及搅拌滤筒505上所设置的滤孔，增加了混合原材料在混合箱体402中的流动性，以便对甲醇与脱盐水的汽化混合物进行有效的混合，使得两者之间汽化混合物的混合度更加均匀，提高了最终的反应效率。

具体实施例二：

在具体实施例一的基础上，本实施例的不同点在于：

如图1-15所示，反应机构2由反应组件7、催化组件8和封盖9组成；催化组件8位于反应组件7内部，且两者卡接配合；封盖9位于反应组件7外顶部，且两者之间螺纹转动连接；反应组件7包括有反应筒701；反应筒701周侧面靠近顶端连通有第一连接管702；第一连接管702周侧面固定有第一法兰盘703；混合箱体402一侧靠近顶部连通有第二连接管412；第二连接管412一端固定有连接环413；连接环413一侧开设有第三密封槽414；连接环413一侧固定有若干第三插接柱415；第三插接柱415与第一法兰盘703插接配合；第一连接管702与第三密封槽414卡接配合；反应筒701外周侧面靠近顶部固定有第二法兰盘704；催化组件8包括有固定盖筒801；固定盖筒801底部固定有第三法兰盘802；第三法兰盘802底部开设有第四密封槽803；第三法兰盘802与第二法兰盘704通过螺栓固定连接；第四密封槽803与反应筒701顶部相互卡接配合；固定盖筒801顶部连通有进料筒804；进料筒804内部固定有带孔固定块805；封盖9与带孔固定块805螺纹转动配合；进料筒804底部固定有放置滤筒806；固定盖筒801顶部固定有加热电元件807；加热电元件807输出轴固定有加热盘管808；固定盖筒801顶部固定有温度感应仪器809。

本实施例的一个具体应用为：

将密封垫放入第四密封槽803中，然后将反应筒701顶部卡接在第四密封槽803中，并通过螺栓将第三法兰盘802与第二法兰盘704固定连接，以便将催化组件8固定连接在反应组件7内部，固定完成后，将固体催化剂从进料筒804倒入放置滤筒806中(此处固体催化剂的直径大于放置滤筒806中滤的大小)，装填完毕后，在封盖9内部放置一块密封垫，将封盖9螺纹转动连接在带孔固定块805上，以便形成一个相对密封的反应环境，最后将密封垫放置在第三密封槽414内，将第一连接管702与第三密封槽414卡接，第三插接柱415与第一法兰盘703插接，通过外接螺母与第三插接柱415之间的螺纹转动连接，将进料机构1与反应机构2相互连接固定，启动加热电元件807对加热盘管808进行加热，并通过观察温度感应仪器809，将反应温度控制在220-280℃之间，使得汽化过后的反应原材料经连接管412进入反应机构2内部，并与放置在放置滤筒806内部的固定催化剂相互接触，进行催化反应，代替了原有的液态催化剂，避免其它有害气体的产生，对外部环境造成污染。

具体实施例三：

在具体实施例二的基础上，本实施例的不同点在于：

如图1-15所示，反应筒701外底部连通有出水管705；出水管705周侧面设置有第二电磁阀710；反应筒701外周侧面靠近顶部连通有出气管706；出气管706周侧面固定有过滤筒707；过滤筒707内壁固定有若干卡轨708；过滤筒707一端固定有若干第四插接柱709；除杂机构3包括有除杂筒301；除杂筒301一侧固定有密封盖302；除杂筒301周侧面开设有若干卡槽303；密封盖302一侧开设有若干第三插接孔304；除杂筒301内部连通有除杂套管305；卡槽303与卡轨708滑动配合；第三插接孔304与第四插接柱709插接配合；除杂套管305与出气管706套接配合；密封盖302一侧连通有出气导管306；出气导管306周侧面设置有第三电磁阀307。

本实施例的一个具体应用为：

将卡轨708卡接在卡槽303内部，第四插接柱709插接到第三插接孔304内部，通过外接螺母与第四插接柱709之间的螺纹转动配合，以及除杂套管305与出气管706之间的套接，将除杂机构3固定连接在过滤筒707的内部，当除杂机构3固定连接在过滤筒707的内部时，将过滤筒707一端与密封盖302之间的连接处，放置一块密封垫，以防止反应后的气体外泄，向除杂筒301内注入二氧化碳去除液，以便对甲醇制氢中的最终产物进行二氧化碳气体和未充分反应的甲醇汽态产物进行有效去除，并最终打开出气导管306上的第三电磁阀307，对反应制的氢气进行有效的收集，而反应过程中留在反应机构2中的水，可通过打开出水管705周侧面设置的第二电磁阀710进行排出，提高了甲醇制氢过程中氢气的纯度。

本发明的工作原理为：

打开两进料管410上的两第一电磁阀411，分别将甲醇液与脱盐水从两进料管410通入两原料筒409内部，并最终流向混合箱体402内，启动加热电机603，通过加热铜管604对混合箱体402内原材料进行加热汽化处理，加热的过程中，启动伺服电机504，带动搅拌滤筒505连同着转动配合在搅拌滤筒505周侧面的若干搅拌扇叶506对混合箱体402内原材料进行混合搅拌，搅拌的过程中通过搅拌扇叶506周侧面开设的若干流通孔507，以及搅拌滤筒505上所设置的滤孔，增加了混合原材料在混合箱体402中的流动性，混合箱体402中汽化的混合原材料经第二连接管412进入反应机构2中后，启动加热电元件807对加热盘管808进行加热，并通过观察温度感应仪器809，将反应温度控制在220-280℃之间，使得汽化过后的反应原材料经连接管412进入反应机构2内部，并与放置在放置滤筒806内部的固定催化剂相互接触催化反应，催化反应过后，其最终产物经出气管706进入除杂套管305内，并通入除杂筒301内的二氧化碳去除液内，进行二氧化碳气体和未充分反应的甲醇汽态产物的去除，而反应过程中留在反应机构2中的水，可通过打开出水管705周侧面设置的第二电磁阀710进行排出。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。