本發(fā)明涉及制氫，特別是涉及一種制氫反應(yīng)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、氫能作為一種清潔、高效、可再生的能源，受到了越來越多的關(guān)注。盡管氫能具有巨大的潛力，但目前許多相關(guān)技術(shù)仍處于研發(fā)和示范階段。在傳統(tǒng)的甲烷制氫技術(shù)領(lǐng)域，存在著諸多亟待解決的問題。其一，傳統(tǒng)甲烷制氫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠合理，其催化燃燒腔供熱后的尾氣直接由催化燃燒腔的出氣口排出至反應(yīng)器外，未考慮對催化燃燒腔內(nèi)的產(chǎn)物進行利用，需向重整反應(yīng)腔重新通入較多原料，進而增加了碳排放量，降低了能量利用效率，增加了能源消耗和成本，各反應(yīng)腔室之間的耦合性較差，難以實現(xiàn)高效的能量傳遞和物質(zhì)循環(huán)利用。其二，對于反應(yīng)過程中產(chǎn)生的co等有毒性副產(chǎn)物，缺乏有效的處理和回收機制，不僅造成了資源的浪費，還對終端用氫設(shè)備有較大的毒害作用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種制氫反應(yīng)裝置及方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，有利于減少碳排放量，提高能量利用效率，實現(xiàn)了高效的能量傳遞和物質(zhì)循環(huán)利用，降低能源消耗和成本；降低了毒性副產(chǎn)物對終端用氫設(shè)備的毒害作用。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供一種制氫反應(yīng)裝置，包括燃燒室、重整室和co脫除室，其中：

4、所述燃燒室設(shè)置有用于供碳氫化合物和空氣進入所述燃燒室的第一進料口；

5、所述重整室設(shè)置于所述燃燒室內(nèi)；所述重整室設(shè)置有第二進料口和第一通道，所述重整室能夠通過所述第一通道與所述燃燒室連通，所述第二進料口用于供碳氫化合物進入所述重整室；

6、所述co脫除室設(shè)置于所述燃燒室內(nèi)；所述co脫除室設(shè)置有第三進料口、第二通道和出料口，所述co脫除室能夠通過所述第二通道與所述重整室連通，所述co脫除室用于去除來自所述重整室的反應(yīng)產(chǎn)物中的co。

7、優(yōu)選的，所述第一通道設(shè)置于所述重整室的側(cè)壁上并沿所述重整室的長度方向延伸，所述第一通道靠近所述燃燒室的一側(cè)設(shè)置有第一進氣口，所述第一進氣口處設(shè)置有第一單向閥，所述第一通道靠近所述重整室的一側(cè)設(shè)置有多個第一出氣分孔，所述燃燒室的反應(yīng)產(chǎn)物能夠由所述第一單向閥、所述第一通道的各所述第一出氣分孔進入所述重整室；所述第二通道設(shè)置于所述co脫除室的側(cè)壁上并沿所述co脫除室的長度方向延伸，所述第二通道靠近所述重整室的一側(cè)設(shè)置有第二進氣口，所述第二進氣口處設(shè)置有第二單向閥，所述第二通道靠近所述co脫除室的一側(cè)設(shè)置有多個第二出氣分孔，所述重整室的反應(yīng)產(chǎn)物能夠由所述第二單向閥、所述第二通道的各所述第二出氣分孔進入所述重整室。

8、優(yōu)選的，所述co脫除室設(shè)置于所述重整室內(nèi)。

9、優(yōu)選的，還包括至少一個輸出管，所述第一進料口包括進料口一，所述進料口一、所述第二進料口和所述第三進料口均至少為一個，所述燃燒室、所述重整室和所述co脫除室中的至少一個設(shè)置有至少一個所述輸出管，所述燃燒室的所述輸出管套設(shè)于各所述進料口一內(nèi)并向所述燃燒室遠離所述進料口一的一端延伸，所述重整室的所述輸出管套設(shè)于各所述第二進料口內(nèi)并向所述重整室遠離所述第二進料口的一端延伸，所述co脫除室的所述輸出管套設(shè)于各所述第三進料口內(nèi)并向所述co脫除室遠離所述第三進料口的一端延伸；各所述輸出管的側(cè)壁上設(shè)置有多個出氣口。

10、優(yōu)選的，還包括點火裝置，所述點火裝置能夠使所述燃燒室內(nèi)的碳氫化合物和所述燃燒室內(nèi)的空氣中的氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)。

11、優(yōu)選的，還包括進氣主管和多個分氣管，所述第一進料口還包括多個進料口二，所述進氣主管設(shè)置有進料總口，各所述分氣管的一端與所述進氣主管的側(cè)壁固定連接并與所述進氣主管的內(nèi)腔連通，各所述分氣管的另一端與所述燃燒室的一個所述進料口二固定連接，各所述進料口二與一個所述分氣管連通。

12、優(yōu)選的，還包括控制器、多個流量控制裝置和多個溫度檢測裝置，所述進料口一處、所述進氣主管處和所述第三進料口處均設(shè)置有所述流量控制裝置，所述重整室的兩端分別設(shè)置有至少一個所述溫度檢測裝置，所述co脫除室的兩端分別設(shè)置有一個所述溫度檢測裝置；所有所述流量控制裝置和所有所述溫度檢測裝置均與所述控制器通訊連接。

13、優(yōu)選的，還包括至少一個催化劑添加管和至少一個堵蓋，所述燃燒室、所述重整室和所述co脫除室均與至少一個所述催化劑添加管的一端固定連接并連通，各所述催化劑添加管的另一端與一個所述堵蓋能夠拆卸地固定連接。

14、本實施例提供一種基于所述的制氫反應(yīng)裝置的制氫方法，包括如下步驟：

15、s1、通過所述第一進料口向所述燃燒室內(nèi)加入碳氫化合物和空氣，使所述燃燒室內(nèi)的碳氫化合物和空氣發(fā)生催化燃燒反應(yīng)；利用所述催化燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱量加熱所述重整室和所述co脫除室；

16、s2、使所述燃燒室的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)所述第一通道進入所述重整室，通過所述第二進料口向所述重整室內(nèi)加入碳氫化合物，使所述重整室內(nèi)的碳氫化合物與所述燃燒室的反應(yīng)產(chǎn)物進行重整反應(yīng)并生成氫氣；

17、s3、使所述重整室的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)所述第二通道進入所述co脫除室，通過所述第三進料口向所述co脫除室內(nèi)加入水蒸氣，使所述重整室的反應(yīng)產(chǎn)物中的一氧化碳與所述co脫除室內(nèi)的水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣。

18、優(yōu)選的，所述碳氫化合物為甲烷；s1包括：所述燃燒室內(nèi)的甲烷和所述燃燒室內(nèi)空氣中的氧氣發(fā)生催化燃燒反應(yīng)并生成二氧化碳和水；s2包括：所述重整室內(nèi)的甲烷與所述重整室內(nèi)的水發(fā)生重整反應(yīng)并生成氫氣和二氧化碳，所述重整室內(nèi)的甲烷與所述重整室內(nèi)的二氧化碳發(fā)生重整反應(yīng)并生成一氧化碳和氫氣。

19、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

20、本發(fā)明提供一種制氫反應(yīng)裝置及方法，包括重整室和co脫除室，燃燒室設(shè)置有用于供碳氫化合物進入燃燒室的第一進料口；重整室設(shè)置于燃燒室內(nèi)；重整室設(shè)置有第二進料口和第一通道，重整室能夠通過第一通道與燃燒室連通，第二進料口用于供碳氫化合物進入重整室；co脫除室設(shè)置于燃燒室內(nèi)；co脫除室設(shè)置有第三進料口、第二通道和出料口，co脫除室能夠通過第二通道與重整室連通，co脫除室用于去除來自重整室的反應(yīng)產(chǎn)物中的co。

21、第一進料口用于供碳氫化合物和空氣進入，以在燃燒室內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳和水，并產(chǎn)生熱量以對重整室和co脫除室進行供熱。燃燒室產(chǎn)生的二氧化碳和水通過第一通道進入重整室，并與通過第二進料口進入重整室的碳氫化合物發(fā)生重整反應(yīng)，生成大量氫氣，并伴隨產(chǎn)生二氧化碳和一氧化碳；重整室的所有氣體組分通過第二通道進入co脫除室，氣體組分中的一氧化碳在co脫除室進行脫除。本發(fā)明中進入燃燒室的碳氫化合物能夠依次進入重整室和co脫除室，分別進行重整反應(yīng)制氫及一氧化碳去除，最終產(chǎn)物由出料口排出，進行后續(xù)氫氣的收集、處理或使用，本發(fā)明實現(xiàn)了對燃燒腔內(nèi)的產(chǎn)物的充分利用，減少了重整室內(nèi)原料的通入量，從而有利于減少碳排放量，提高能量利用效率，實現(xiàn)了高效的能量傳遞和物質(zhì)循環(huán)利用，降低能源消耗和成本；同時，對一氧化碳進行了去除處理，降低了毒性副產(chǎn)物對終端用氫設(shè)備的毒害作用。