專利名稱：緊湊型隨行制氫裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于動力機械的隨行制氫裝置，尤其是應用于機車的 內燃機和燃氣渦輪發動機、以及燃料電池發動機或燃料電池移動發電設備的 緊湊型隨行制氫裝置。
技術背景氫氣發動機具有能量轉換效率高、動力性能好和污染非常小的突出有 點。氫能將成為理想的清潔能源之一，并已引起極大的重視和廣泛使用。但 氫能廣泛利用的最大障礙在于其儲存與配給的困難。其傳統的工業制備方法 無法避免這一困難。以液態低碳醇(或烴)燃料為氫載體，利用發動機排氣廢熱，將其通過 公知的催化反應原理(直接裂解、或和水蒸汽重整、或和部份氧化)隨車轉 化為以氫氣為主，同時含有一定二氧化碳等氣體的富氫混合氣體，并以此富 氫混合氣體為發動機燃料的隨行制氫技術，不僅能較好地解決地面充氫機車 的儲藏、配給和制造成本問題；同時能改變現有技術直接燃燒醇(或烴)類 燃料的不科學的、高耗能的使用方式，因為將液態的醇(或烴)燃料轉化為 氫氣后，其燃料的總熱值有20%以上增值，能較大地提高發動機的熱效率， 是節能降耗的有效途徑；并能大大改善排氣質量。現有代表性的技術有公開技術如CN1401890A (醇氫混燃發動機裝置)和 CN1951718A (—種氫電混合動力汽車)、99211816.6 (自身合成氫氣發動機) 所涉及的隨行制氫裝置等。但這些公知技術的不足在于1、隨行制氫裝置中所產氫氣均為富氫混合氣體，使用混合氣體的發動 機燃料系統在機車需要高負荷運行時會暴露出動力不足的弱點，因為富氫混 合氣體中的不可燃燒成分稀釋了燃料氣體的熱值，當機車處于高負荷運行工 況時，就會表現出燃料熱值不足導致發動機動力下降的現象；同時富氫混合 氣體對大多數燃料電池也不適用。2、 為了提高隨行制氫發動機燃料系統的動力性或應用于燃料電池時， 必須從富氫氣體中分離提純出氫氣，因此需要在其發動機或燃料電池的燃料 系統中增加專門的分離提純氫氣的裝置，增加了系統結構的繁復性。
3、 應用于烴類燃料時，發動機或燃料電池燃料系統中必須增設專門的 脫硫裝置，增設脫硫裝置時，同樣要增加系統的復雜性，占用更多的移動空 間。
減少或簡化發動機或燃料電池的燃料系統的自重、設備裝置數量、管道 等，占用盡可能少的移動空間，對于機車和移動發電等場合十分重要。
發明內容
為了克服現有公知廢熱機載隨行制氫技術或裝置的不足，本發明將分離 提純氫氣的分離膜集成于隨行制氫裝置中、將脫硫腔集成于隨行制氫裝置 中、或同時將分離膜和脫硫腔集成于隨行制氫裝置中而構成緊湊型隨行制氫 裝置，大大簡化發動機或燃料電池燃料系統的結構，節約移動機車的有限空 間，更有利于隨行制氫技術實用化。
本發明中，采用公知的膜分離技術從富氫混合氣體中分離提純氫氣，其 分離膜以金屬或合金無機復合分離膜為適當的選擇，分離膜的形態可以是管 狀、平^狀或波紋板狀、巻膜等。作為實例之一，采用以具有均勻微孔、壁 厚為約l毫米的陶瓷管為支撐骨架，應用化學氣相沉積法將鈀、鎳沉積于陶 瓷管外(或內)壁，形成厚約2-5微米的薄膜，該膜的特性只有H2為穿透相， 工作溫度300-400° C，工作壓力0. 8-1Mpa，氫氣回收率可達85%以上，氫氣 純度可達99.51富氫混合氣體中的氫氣，吸附在管狀膜的表面并溶入膜相 體中，溶解的氫在濃度差及(來自加壓泵或和燃料泵)壓力的推動下在相體 中向膜的另一側擴散，擴散至管狀膜的內(或外)表面的氫進行脫附，在管 狀膜的內(或外)側得到氫氣。因此，其工作方式可以有外壓式和內壓式之 分。
改變鈀、鎳金屬復合膜的厚度，可以調整所得氫氣的純度。對于內燃發動機 和渦輪發動機，直接燃燒的氫氣純度控制在95%以內(其余氣體主要為C02)，有利于防止或減少氫氣燃燒過程中的早然、爆燃現象，能有效地防止或減少Na的產生，并能提高氫氣的回收率至93%以上。本發明的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于在隨行制氫裝置中集成管狀 分離膜(用于氫氣發動機或燃料電池燃料系統)；在隨行制氫裝置中集成脫 硫腔(用于以烴燃料隨行制氫)；在隨行制氫裝置中同時集成管狀分離膜和 脫硫腔(用于以烴燃料隨行制取高純氫的發動機或燃料電池燃料系統)。本發明涉及的一種集成管狀分離膜的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，其特 征在于有包括由互為連通的燃料蒸汽管、催化反應腔(筒體殼程，裝填有催 化劑)、管狀分離膜微孔(透過氫氣)、氫氣腔、中間氫氣管組成的燃料通道， 和包括由互為連通的機排氣管、發動機排氣進氣腔、換熱管管程、尾氣腔和 尾氣管組成的熱氣通道；燃料通道和熱氣通道之間除氫氣以外的其它成分氣 體相互隔離；催化反應腔筒體和支撐體內殼程被焊接或粘接有管狀分離膜的 分離膜管板分隔為催化反應腔和氫氣腔；催化反應腔內裝填催化劑；焊接或 粘接有管狀分離膜的分離膜管板上有換熱管穿過；催化反應腔筒體上靠近氫 氣腔一端有中間廢氣管(排出二氧化碳等廢氣)；支撐體上有中間氫氣管； 燃料蒸汽管的所在位置根據燃料系統連接方式確定。本發明涉及的集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置有四種集成方式 本發明涉及的一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于脫硫 腔并列于雙筒催化反應腔筒體中間的外側，管板或端板、催化反應腔筒體外 壁、脫硫腔殼體內壁組成一端連通催化反應腔的脫硫腔，脫硫腔內裝填脫硫 劑。本集成方案空間效率最好，最有利于隨車制氫。本發明涉及的一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于脫硫 腔并列于單筒催化反應腔筒體(至少一側)的外側，管板或端板、催化反應 腔筒體外壁、脫硫腔殼體內壁組成一端連通催化反應腔的的脫硫腔，脫硫腔 內裝填脫硫劑。本集成方案空間效率次于第一方案。 本發明涉及的一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于管狀脫硫腔包圍單筒催化反應腔筒體，管板或端板、催化反應腔筒體外壁、脫硫 腔殼體內壁組成一端連通催化反應腔的的脫硫腔，脫硫腔內裝填脫硫劑。本 集成方案空間效率次于第一，二方案。本發明涉及的一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于柱狀 脫硫腔被包圍在催化反應腔筒體內，管板或端板、脫硫腔殼體內壁組成一端 連通催化反應腔的脫硫腔，脫硫腔內裝填脫硫劑。本集成方案空間效率次于 第一、二方案。本發明涉及的一種集成管狀分離膜和脫硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫 裝置，其特征在于有包括由互為連通的燃料蒸汽管、脫硫腔、催化反應腔(筒 體殼程，裝填有催化劑)、管狀分離膜微孔(透過氫氣)、氫氣腔及中間氫氣 管組成的燃料通道，和包括由互為連通的排氣管、排氣進氣腔、換熱管管程、尾氣腔和尾氣管組成的熱氣通道；燃料通道和熱氣通道之間除氫氣以外的其 它成分氣體相互隔離；催化反應腔筒體和支撐體內殼程被焊接或粘接有管狀 分離膜的分離膜管板分隔為催化反應腔和氫氣腔，催化反應腔內裝填催化 劑；焊接或粘接有管狀分離膜的分離膜管板上有換熱管穿過；催化反應腔筒 體上靠近氫氣腔一端有中間廢氣管；支撐體上有中間氫氣管；燃料蒸汽管與 脫硫腔的連接部位根據燃料系統連接方式確定；管板或端板、催化反應腔筒 體外壁、脫硫腔殼體內壁組成一端連通催化反應腔的的脫硫腔，脫硫腔內裝 填脫硫劑。本緊湊型隨行制氫裝置，不僅節省了機車的有限空間，而且還能 能直接產出分離純化的氫氣。本發明另外提供兩種只集成脫硫腔，未集成分離膜的緊湊型隨行之情裝 置，不能直接產出分離純化的氫氣。必須使用純氫氣時，須在尾氣管后設置 獨立的氫氣分離裝置或集成分離膜的氫氣緩沖罐(見本發明人申請的隨行制 氫發動機燃料系統及其裝置等)。本發明涉及的一種集成脫硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于有 包括由互為連通的燃料蒸汽管、脫硫腔、催化反應腔(筒體殼程，裝填有催 化劑)、富氫混合氣體管組成的燃料通道，和包括由互為連通的排氣管、排氣進氣腔、換熱管管程、尾氣腔和尾氣管組成的熱氣通道；燃料通道和熱 氣通道之間相互隔離；筒體段的內殼程為催化反應腔，催化反應腔內裝填催 化劑；在筒體的外側有脫硫腔殼體，管板或端板、催化反應腔筒體外壁、脫 硫腔殼體內壁組成一端連通催化反應腔的的脫硫腔，脫硫腔內裝填脫硫劑； 燃料蒸汽管與脫硫腔的連接部位根據燃料系統連接方式確定。本發涉及明的一種集成脫硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置，其特征在 于只有包括由燃料蒸汽管、脫硫腔、進氣腔、催化反應腔(筒體殼程，裝填 有催化劑)、尾氣腔、富氫混合氣體管組成的單通道；尾氣腔端蓋上有尾氣 管，進氣腔蓋上有排氣管，催化反應腔筒體的左端有多孔板，右端為開口； 多孔板和進氣腔蓋之間的筒體內殼程為催化反應腔，催化反應腔內裝填催化 劑；在多孔板與進氣腔蓋之間的筒體的外側有脫硫腔殼體；多孔板、筒體外 壁、脫硫腔殼體內壁組成一端連通催化反應腔的的脫硫腔，脫硫腔內裝填脫 硫劑；燃料蒸汽管與脫硫腔的連接部位根據燃料系統連接方式確定；經脫硫 腔脫硫的燃料蒸汽進入進氣腔與排氣(再生水蒸汽)直接混合后，進入催化 反應腔參與燃料的水蒸氣重整制氫反應；燃料在催化反應腔轉化的富氫混合 氣體，連同過剩排氣(再生水蒸氣)穿過多孔板的孔進入尾氣腔，并通過富 氫混合氣體管排出。本集成脫硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置中產生的富 氫混合氣體和過剩水蒸氣，在后續的獨立氫氣分離裝置或集成分離膜的氫氣 緩沖罐中分離提純氫氣，并將二氧化碳、過剩水蒸氣等非透過性組分排出發 動機或燃料電池的燃料系統。本集成脫硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置的 最大優勢在于能直接使用發動機或燃料電池陰極排氣再生水蒸氣作為燃料 重整制氫的水源，減少了水蒸發的過程，避免了再次消耗能源和結垢問題。本發明緊湊型隨行制氫裝置的催化反應腔內可以引入來自空氣泵的定 量空氣(利用其中的氧氣)，控制燃料的催化反應中有部分氧化反應，利用 其部分氧化反應的放熱效應，以提高產氫速率。本發明緊湊型隨行制氫裝置的催化反應腔內可以安裝加熱元件，和在排氣進 氣管上安裝連接有輔助燃料管的混合噴燃器并通入空氣，以便于冷啟動。本發明涉及的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，在發動機或燃料電池燃料系 統中，燃料通道和熱氣通道的相對流向可以按順流，也可以按逆流方式連接。本發明涉及的單通道緊湊型隨行制氫裝置，在發動機或燃料電池燃料系 統中，燃料通道和熱氣通道的相對流向只能按順流方式連接。本發明的工作過程將本發明所述的緊湊型隨行制氫裝置按系統要求連接在發動機或燃料 電池的燃料系統中(附圖未示出)。利用氫氣或混合氫氣緩沖罐內的燃氣點 燃發動機或燃料電池，或啟動電熱元件將催化反應腔的催化劑加熱至催化反 應所需溫度，啟動燃料泵及相關控件。對集成管狀分離膜的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，燃料蒸汽通過燃料蒸 汽管進入催化反應腔入口端，燃料在催化反應腔催化轉化的富氫混合氣體經 過分離膜段時，氫氣透過分離膜的微孔進入氫氣腔，并經中間氫氣管送至氫 氣沖罐(附圖未示出)，二氧化碳等非透過性氣體，經中間廢氣管排出。對集成脫硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置，燃料蒸汽通過燃料蒸汽 管、脫硫腔，在排氣進氣腔與排氣中的再生水蒸汽混合后進入催化反應腔， 燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反應腔內催化轉化的富氫混合氣體及過剩水 蒸氣，穿過多孔板經尾氣腔和尾氣管送至下游的氫氣分離提純裝置(附圖未 示出)進行氫氣和二氧化碳、過剩水蒸氣等非透過性組分的分離。對集成管脫硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，燃料蒸汽通過燃料蒸汽 管進入脫硫腔，經脫硫腔后進入催化反應腔，燃料在催化反應腔催化轉化的 富氫混合氣體通過混合氫氣管送至混合氫氣緩沖罐或獨立的氫氣分離提純 裝置(附圖未示出)進行氫氣和二氧化碳等非透過性組分的分離。 對集成管狀分離膜和脫硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，燃料蒸汽通過燃 料蒸汽管進入脫硫強入口，經脫硫腔的燃料進入催化反應腔，燃料在催化反 應腔催化轉化的富氫混合氣體經過分離膜段時，氫氣透過分離膜的微孔進入 氫氣腔，并經中間氫氣管送至氫氣沖罐(附圖未示出)，二氧化碳等非透過 性氣體，經中間廢氣管排出。本發明的有益結果
將富氫混合氣體隨行分離提純，提高了發動機燃料的能量密度， 一定程 度上克服了燃燒富氫混合氣體存在的高負荷動力不足的缺點，尤其是可以提 供于燃料電池的氫氣。
集成管狀分離膜或和脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，大大簡化了系統結 構、節約了有限的機車空間，使機車隨行制氫走向實用化成為可能。
下面結合附圖進一步說明本發明。
圖1是本發明涉及的一種集成管狀分離膜的緊湊型隨行制氫裝置的剖視
結構示意圖。
圖2是本發明設計的管狀分離膜的工作原理(玩呀和內壓)示意圖。
圖3是本發明涉及的一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置(脫硫腔并 列于雙筒催化反應腔筒體中間的外側)的筒體橫向剖視示意圖。
圖4是本發明涉及的一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置(脫硫腔并 列于單筒催化反應腔筒體的橫向外側)的筒體橫向剖視示意圖。
圖5是本發明涉及的一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置(管狀脫硫 腔包圍單筒催化反應腔筒體)的筒體橫向剖視示意圖。
圖6是本發明涉及的一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置(柱狀脫硫 腔被包圍在催化反應腔筒體內)的筒體橫向剖視示意圖。
圖7是本發明涉及的一種集成管狀分離膜和脫硫腔的雙通道緊湊型隨行 制氫裝置的軸向剖視示意圖。
圖8是本發明涉及的一種集成脫硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫裝置的軸 向剖視示意圖。
圖9是本發明涉及的一種集成脫硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置的軸
向剖視示意圖。
圖中
l-催化反應腔筒體2-換熱管3-氫氣腔支撐體4-中間支撐管5-尾氣 (進氣)腔端蓋6-螺母7-管板8-分離膜管板9-脫硫腔殼體lO-螺栓11-進氣(尾氣)腔端蓋12-多孔板
OOl-進氣(尾氣)腔002-催化反應腔003-氫氣腔004-尾氣(進氣) 腔005-脫硫腔
100-燃料蒸汽管或燃料管101-尾氣(排氣)管102-中間氫氣管 103-中間廢氣管104-富氫混合氣體管501-排氣(尾氣)管
m-分離膜 實施例l
如圖1所示， 一種集成管狀分離膜的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，其特 征在于有包括由互為連通的燃料蒸汽管100、催化反應腔002 (筒體殼程， 裝填有催化劑)、管狀分離膜m微孔(透過氫氣)、氫氣腔003、中間氫氣管 102組成的燃料通道，和包括由互為連通的機排氣管501 (或IOI)、發動機 排氣進氣腔OOl (或004)、換熱管2管程、尾氣腔004 (或OOl)和尾氣管 101 (或501)組成的熱氣通道；燃料通道和熱氣通道之間除氫氣以外的其它 成分氣體相互隔離；催化反應腔筒體1和支撐體3內殼程被焊接或粘接有管 狀分離膜m的分離膜管板8分隔為催化反應腔002和氫氣腔003;催化反應 腔002內裝填催化劑；焊接或粘接有管狀分離膜m的分離膜管板8上有換熱 管2穿過；催化反應腔筒體1上靠近氫氣腔003 —端的催化反應腔m側有中 間廢氣管103 (排出二氧化碳等廢氣)；支撐體3上有中間氫氣管102;燃料 蒸汽管100的所在位置根據燃料系統連接方式確定。
實施例2
如圖3所示， 一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于脫硫 腔005并列于雙筒催化反應腔筒體1中間的外側，管板7 (或8或12)、催 化反應腔筒體1外,壁、脫硫腔殼體9內壁組成一端連通催化反應腔002的脫 硫腔005，脫硫腔005內裝填脫硫劑。
實施例3
如圖4所示， 一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于脫硫 腔005并列于單筒催化反應腔筒體1 (至少一側)的外側，管板7 (或8或12)、催化反應腔筒體1外壁、脫硫腔殼體9內壁組成一端連通催化反應腔 002的脫硫腔005，脫硫腔005內裝填脫硫劑。
實施例4
如圖5所示， 一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于管狀脫硫
腔005包圍單筒催化反應腔筒體1，管板7 (或8或12)、催化反應腔筒 體1外壁、脫硫腔殼體9內壁組成一端連通催化反應腔002的脫硫腔005， 脫硫腔005內裝填脫硫劑。
實施例5
如圖6所示， 一種集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于柱狀 脫硫腔005被包圍在催化反應腔筒體1內，管板7 (或8或12)、脫硫腔殼 體9內壁組成一端連通催化反應腔002的脫硫腔005，脫硫腔005內裝填脫 硫劑。
實施例6
如圖7所示， 一種集成管狀分離膜和脫硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫裝置， 其特征在于有包括由互為連通的燃料蒸汽管100、脫硫腔005、催化反應腔
(筒體殼程，裝填有催化劑)002、管狀分離膜m微孔(透過氫氣)、氫氣腔 003及中間氫氣管102組成的燃料通道，和包括由互為連通的排氣管501 (或 101)、排氣進氣腔OOl (或004)、換熱管2管程、尾氣腔004 (或OOl)和 尾氣管IOI (或501)組成的熱氣通道；燃料通道和熱氣通道之間除氫氣以 外的其它成分氣體相互隔離；催化反應腔筒體1和支撐體3內殼程被焊接或 粘接有管狀分離膜m的分離膜管板8分隔為催化反應腔002和氫氣腔003， 催化反應腔002內裝填催化劑；焊接或粘接有管狀分離膜m的分離膜管板8 上有換熱管2穿過；催化反應腔筒體1上靠近氫氣腔003 —端的催化反應腔
002側有中間廢氣管103;支撐體3上有中間氫氣管102;燃料蒸汽管IOO 與脫硫腔005的連接部位根據燃料系統連接方式確定；分離膜管板8、催化 反應腔筒體1外壁、脫硫腔殼體9內壁組成一端連通催化反應腔002的脫硫腔005,脫硫腔005內裝填脫硫劑。 實施例7
如圖8所示， 一種集成脫硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，其特征在 于有包括由互為連通的燃料蒸汽管100、脫硫腔005、催化反應腔(筒體殼 程，裝填有催化劑)002、富氫混合氣體管104組成的燃料通道，和包括由 互為連通的排氣管501 (或101)、排氣進氣腔OOl (或004)、換熱管2管程、 尾氣腔004 (或OOl)和尾氣管IOI (或501)組成的熱氣通道；燃料通道和 熱氣通道之間相互隔離；催化反應腔筒體f段的內殼程為催化反應腔002, 催化反應腔002內裝填催化劑;在催化反應腔筒體1的外側有脫硫腔殼體9， 管板7、催化反應腔筒體l外壁、脫硫腔殼體9內壁組成一端連通催化反應 腔002的脫硫腔005,脫硫腔005內裝填脫硫劑；燃料蒸汽管100與脫硫腔 005的連接部位根據燃料系統連接方式確定。
實施例8
如圖9所示， 一種集成脫硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置，其特征在 于只有包括由燃料蒸汽管100、脫硫腔005、進氣腔OOl、催化反應腔002、 尾氣腔004、富氫混合氣體管104組成的單通道；尾氣腔端蓋5上有富氫混 合氣體管104,進氣腔蓋11上有排氣管501，催化反應腔筒體1的左端有多 孔板12,右端為開口；多孔板12和進氣腔蓋11之間的筒體1內殼程為催化 反應腔002，催化反應腔002內裝填催化劑；在多孔板12與進氣腔蓋11之 間的催化反應腔筒體1的外側有脫硫腔殼體9;多孔板12、催化反應腔筒體 1外壁、脫硫腔殼體9內壁組成一端連通催化反應腔002的脫硫腔005，脫 硫腔005內裝填脫硫劑；燃料蒸汽管100與脫硫腔005的連接部位根據燃料 系統連接方式確定;經脫硫腔005脫硫的燃料蒸汽進入進氣腔OOl與排氣(再 生水蒸汽)直接混合后，進入催化反應腔002參與燃料的水蒸氣重整制氫反 應；燃料在催化反應腔002轉化的富氫混合氣體，連同過剩排氣(再生水蒸 氣)穿過多孔板12的孔進入尾氣腔004，并通過富氫混合氣體管104排出。
權利要求
1、緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于在隨行制氫裝置中集成管狀分離膜(m)；在隨行制氫裝置中集成脫硫腔(005)；在隨行制氫裝置中同時集成管狀分離膜(m)和脫硫腔(005)。
2、 根據權利要求1所述的緊湊型隨行制氫裝置， 一種集成管狀分離膜 的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于有包括由互為連通的燃料蒸汽管(100)、催化反應腔(002)、管狀分離膜(m)微孔、氫氣腔(003)、中間 氫氣管(102)組成的燃料通道，和包括由互為連通的機排氣管(501或101)、 發動機排氣進氣腔(001或004)、換熱管(2)管程、尾氣腔(004或001) 和尾氣管(101或501)組成的熱氣通道；燃料通道和熱氣通道之間除氫氣 以外的其它成分氣體相互隔離；催化反應腔筒體(1)和支撐體(3)內殼程 被焊接或粘接有管狀分離膜(m)的分離膜管板(8)分隔為催化反應腔(002) 和氫氣腔(003);催化反應腔(002)內裝填催化劑；焊接或粘接有管狀分 離膜(m)的分離膜管板(8)上有換熱管(2)穿過；催化反應腔筒體(1) 上靠近氫氣腔(003) —端有中間廢氣管(103):支撐體(3)上有中間氫氣 管(102);燃料蒸汽管(100)的所在位置根據燃料系統連接方式確定。
3、 根據權利要求1所述的緊湊型隨行制氫裝置， 一種集成脫硫腔的緊 湊型隨行制氫裝置，其特征在于脫硫腔(005)并列于雙筒催化反應腔筒體(1)中間的外側，管板(7或8或12)、催化反應腔筒體(1)外壁、脫硫 腔殼體(9)內壁組成一端連通催化反應腔(002)的脫硫腔(005)，脫硫腔 (005)內裝填脫硫劑。
4、 根據權利要求1所述的緊湊型隨行制氫裝置， 一種集成脫硫腔的緊 湊型隨行制氫裝置，其特征在于脫硫腔(005)并列于單筒催化反應腔筒體(1)的橫向外側，管板(7或8或12)、催化反應腔筒體(1)外壁、脫硫 腔殼體(9)內壁組成一端連通催化反應腔(002)的脫硫腔(005)，脫硫腔 (005)內裝填脫硫劑。
5、 根據權利要求1所述的緊湊型隨行制氫裝置， 一種集成脫硫腔的緊 湊型隨行制氫裝置，其特征在于管狀脫硫腔(005)包圍單筒催化反應腔筒 體(1)，管板(7或8或12)、催化反應腔筒體(1)外壁、脫硫腔殼體(9)內壁組成一端連通催化反應腔(002)的脫硫腔(005),脫硫腔(005)內裝 填脫硫劑。
6、 根據權利要求1所述的緊湊型隨行制氫裝置， 一種集成脫硫腔的緊 湊型隨行制氫裝置，其特征在于柱狀脫硫腔(005)被包圍在催4fc反應腔筒 體(1)內，管板(7或8或12)、脫硫腔殼體(9)內壁組成一端連通催化 反應腔(002)的脫硫腔(005)，脫硫腔(005)內裝填脫硫劑。
7、 根據權利要求1、 2、 3、 4、 5所述的緊湊型隨行制氫裝置， 一種集 成管狀分離膜和脫硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于有包括由 互為連通的燃料蒸汽管(100)、脫硫腔(005)、催化反應腔(002)、管狀分 離膜(m)微孔、氫氣腔(003)及中間氫氣管(102)組成的燃料通道，和 包括由互為連通的排氣管(501或101)、排氣進氣腔(001或0(M)、換熱管(2)管程、尾氣腔(004或001)和尾氣管(101或501)組成的熱氣通道； 燃料通道和熱氣通道之間除氫氣以外的其它成分氣體相互隔離；催化反應腔 筒體(1)和支撐體(3)內殼程被焊接或粘接有管狀分離膜(m)的分離膜 管板(8)分隔為催化反應腔(002)和氫氣腔(003)，催化反應腔(002) 內裝填催化劑；焊接或粘接有管狀分離膜(m)的分離膜管板(8)上有換熱 管(2)穿過；催化反應腔筒體(1)上靠近氫氣腔(003) —端有中間廢氣 管(103);支撐體(3)上有中間氫氣管(102);燃料蒸汽管(100)與脫硫 腔(005)的連接部位根據燃料系統連接方式確定；分離膜管板(8)、催化 反應腔筒體(1)外壁、脫硫腔殼體(9)內壁組成一端連通催化反應腔(002) 的脫硫腔(005)，脫硫腔(005)內裝填脫硫劑。
8、 根據權利要求l、 3、 4、 5所述的緊湊型隨行制氫裝置， 一種集成脫 硫腔的雙通道緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于有包括由互為連通的燃料蒸 汽管(100)、脫硫腔(005)、催化反應腔(002)、富氫混合氣體管(104) 組成的燃料通道，和包括由互為連通的排氣管(501或101)、排氣進氣腔(001 或004)、換熱管(2)管程、尾氣腔(004或001)和尾氣管IOI (或501) 組成的熱氣通道；燃料通道和熱氣通道之間相互隔離；催化反應腔筒體(1) 的內殼程為催化反應腔(002)，催化反應腔(002)內裝填催化劑；在催化 反應腔筒體(1)的外側有脫硫腔殼體(9)，管板(7)、催化反應腔筒體(1)外壁、脫硫腔殼體(9)內壁組成一端連通催化反應腔(002)的脫硫腔(005)， 脫硫腔(005)內裝填脫硫劑；燃料蒸汽管(100)與脫硫腔(005)的連接 部位根據燃料系統連接方式確定。
9、根據權利要求l、 3、 4、 5所述的緊湊型隨行制氫裝置， 一種集成脫 硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置，其特征在于只有包括由燃料蒸汽管(100)、脫硫腔(005)、進氣腔(001)、催化反應腔(002)、尾氣腔(004)、 富氫混合氣體管(104)組成的單通道；尾氣腔端蓋(5)上有富氫混合氣體 管(104)，進氣腔蓋(11)上有排氣管(501)，催化反應腔筒體(1)的左 端有多孔板(12)，右端為開口；多孔板(12)和進氣腔蓋(11)之間的催 化反應腔筒體(1)內殼程為催化反應腔(002)，催化反應腔(002)內裝填 催化劑；在多孔板(12)與進氣腔蓋(11)之間的催化反應腔筒體(1)的 外側有脫硫腔殼體(9);多孔板(12)、催化反應腔筒體(1)外壁、脫硫腔 殼體(9)內壁組成一端連通催化反應腔(002)的脫硫腔(005)，脫硫腔(005) 內裝填脫硫劑；燃料蒸汽管(100)與脫硫腔(005)的連接部位根據燃料系 統連接方式確定；經脫硫腔(005)脫硫的燃料蒸汽進入進氣腔(001)與排 氣再生水蒸汽直接混合后，進入催化反應腔(002)參與燃料的水蒸氣重整 制氫反應；燃料在催化反應腔(002)轉化的富氫混合氣體，連同過剩排氣(再生水蒸氣)穿過多孔板(12)的孔進入尾氣腔(004)，并通過富氫混合氣 體管(104)排出。
全文摘要
一種集成了管狀分離膜(m)、或集成了脫硫腔(005)、或同時集成了管狀分離膜(m)和脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置，大大簡化了隨行制氫系統的結構，節約了移動機車的有限空間，使得隨行制氫技術在內燃發動機、渦輪發動機車和燃料電池發動機或移動發電中的實用化成為可能。
文檔編號C01B3/00GK101293634SQ200810091438
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月11日 優先權日2007年7月3日
發明者李鋼坤 申請人:李鋼坤