專利名稱：存儲罐廢氣的催化燃燒的制作方法
技術領域：
本發明涉及壓力容器中的可燃氣體的存儲，更具體的，涉及防止在容器中形成過度壓力，同時防止可燃氣體釋放到環境中。
背景技術：
在合適的壓力容器中在壓力下存儲諸如氫氣、甲烷等之類的可燃氣體是已知的。在一些情況下，氣體在適度高壓下以氣相存儲。在其它情況下，氣體可以在更高的壓力和更低的溫度下以液相存儲。
壓力容器具有最大可允許的壓力容限，且容器內的氣體壓力必須被保持在該壓力以下，以確保容器的完整性。容器內的壓力隨著從外部傳到容器內的熱量而變化。雖然可以使用熱絕緣來最小化這樣的傳熱，但是一些熱傳到容器中，引起其中的壓力上升是不可避免的。對于固定的應用，容器可以由特別的材料制成(例如，金屬或者纖維強化塑料)，以適應壓力上升，以及另外提供特別的容器強度，而沒有任何重大損失。然而，對于移動的應用(例如，加油車輛)，該特別的材料不合需要地占據更多的空間，且給車輛增加了更多的重量。如果可以控制容器內的壓力，使得將其保持在重量較輕的容器的最大壓力容限以下，那么更小的、重量更輕的容器可以用于移動的應用。
發明內容
本發明(1)通過排放容器來將其中的壓力保持在容器的最大壓力容限以下來控制壓力容器內的可燃氣體的壓力，同時(2)防止不需要的可燃氣體釋放逸出到環境中。更具體的，本發明考慮用于存儲可燃氣體的設備，其包括(i)用于包含壓力下的氣體的壓力容器，該容器具有最大可允許的壓力容限，(ii)與容器連通的減壓閥，用于在到達容器的壓力容限以前排放氣體，以及(iii)與減壓閥連通的催化反應器，用于催化燃燒排出減壓閥的可燃氣體與空氣，以便防止可燃氣體釋放到環境中。催化反應器最好包括至少一個催化擴散燃燒器，以及圍繞該燃燒器的殼體，其中，(a)該催化燃燒器包括多微孔主體、在主體表面上的燃燒催化劑，以及用于允許氣體進入到多微孔主體的第一入口，以擴散通過多微孔主體和在催化劑上與空氣反應，以及(b)該殼體具有用于允許空氣進入到燃燒器的第二入口和用于將燃燒氣體排放到環境的出口。更優選的，多微孔主體包括具有多微孔壁的管子，且該入口將可燃氣體供給到管子的中心，以徑向擴散通過多孔壁。多微孔管子圍繞帶孔的氣體分配管，其沿著多微孔管子的長度大致均勻地分配氣體。最優選的，該設備包括一個催化燃燒器下游的第二個催化燃燒器，以接收來自一個燃燒器的排放氣體，且催化燃燒可能包含其中的任何未燃燒的可燃氣體。根據最優選的實施例，該設備還包括在催化燃燒器下游的點火器，以點火通過所述燃燒器的任何未燃燒的可燃氣體，以在起動時加熱燃燒器和點火催化劑，以及另外點燃剩余在來自燃燒器的燃燒氣體中的任何剩余的可燃氣體。
當根據本發明的優選實施例的下面的詳細描述來考慮時，可以更好地理解本發明，該優選實施例的詳細描述將在下文中結合附圖來給出，其中
圖1是用于以氣相或者液相存儲可燃氣體的壓力容器的側面正視圖；圖2是圖1的部分截面的放大部分；圖3是根據本發明的優選催化反應器的分解的立體圖；以及圖4是在圖3的4-4方向上截取的圖3的催化反應器的側面截面圖。
具體實施例方式
圖1和2示出了具有保護圓頂4的壓力容器2，該保護圓頂4覆蓋(i)用于用可燃氣體/液體填充容器的填充閥6，以及(ii)減壓閥8，當容器內的壓力超過閥8的減壓設置時，減壓閥8用于排放容器2。催化反應器10位于遠離容器2，以催化反應經由減壓閥8排出容器2的任何廢氣。減壓閥8可以是設置為在低于容器2的最大壓力容限的壓力下打開的多種傳統(例如，彈簧偏壓的)閥中的任何一種。當容器2中的壓力超過減壓閥8的壓力設置時，閥8打開，且從容器2排放氣體，以維持其中的壓力處于閥8的設置壓力或者以下。通過閥8排放的氣體通過管子12被引導到催化反應器10，而不是直接排放到環境，其中，該排放的氣體在催化反應器10中與空氣反應，以形成H2O(在H2的情況下)，或者在甲烷的情況下為H2O+CO2，以及其它可燃氣態碳氫化合物。
圖3示出了根據本發明的催化反應器10的優選實施例的分解立體圖。圖3描繪了殼體，其包括基部部分14和蓋子部分16，它們連接在一起，以容納催化燃燒器18。催化燃燒器18包括一個或者多個管狀燃燒器元件20，該管狀燃燒器元件經由歧管22接收來自減壓閥8的可燃氣體，該歧管通過接頭24連接到燃燒器元件20。氣體通過帶孔的氣體分配管26進入管狀燃燒器元件22，該帶孔的氣體分配管沿著管狀燃燒器元件20的長度大致相等地分配氣體。燃燒器元件20容納在殼體的一個(例如，下部)腔28中，且通過采用催化篩網32形式的第二燃燒器來與蓋子部分16中的第二個腔30(如圖4所示)分離。第二燃燒器32用于接收從管狀燃燒器排出的氣體，且在其中使任何未反應的可燃氣體與空氣反應，以去除這樣的排放氣體的任何剩余的可燃氣體。空氣經由基部部分14的壁36中的穿孔34，且通過殼體的基部部分14和蓋子部分26之間的多孔填充物38來允許進入到殼體。
點火器(例如，火花塞)40伸入腔30，以點燃未反應地通過燃燒器20和32的任何可燃氣體。當燃燒器是冷的，即，在催化劑的點燃溫度以下時，點火器40在催化燃燒過程的開始是特別有用的。當催化劑低于它們的點燃溫度時，可燃氣體未反應地通過燃燒器，且由點火器40點火，并燃燒為火焰。由氣體的這樣的火焰燃燒產生的熱將燃燒器加熱到到達催化劑的點燃溫度且開始氣體的催化燃燒的溫度點。然后可以解除點火器的激勵，或者可以繼續發火花來點燃任何避開催化燃燒器的催化燃燒的剩余的可燃氣體。
圖4示出了催化反應器10，其殼體蓋子部分14套入殼體基部部分16內，且通過多孔填充物材料38固定到殼體基部部分16，一些空氣通過該多孔填充物材料38允許進入到一個腔28中。進一步顯示的，限定一個腔28的壁36包括多個穿孔34，空氣通過這些穿孔允許進入一個腔28。管狀燃燒器20包括其中具有多個穿孔42的氣體分配管26。可燃氣體進入氣體分配管26，且沿著多孔管44的長度通過穿孔42離開，合適的催化劑沉積在多孔管44上。用于燃燒氫氣或者甲烷的合適的催化劑包括貴金屬(例如，Pt或者Pd)，H2的點燃溫度為近似-30℃，甲烷的點燃溫度為更接近700℃。多微孔管44本身可以包括對于催化劑支持材料領域的普通技術人員所熟知的多微孔(例如，燒結的)金屬或者陶瓷材料。第二個燃燒器包括本領域中的普通技術人員所熟知的細微網孔的催化篩網32，且將一個腔28與其它腔30分離，并在氣流方向上位于管狀燃燒器20的下游。足夠的空氣通過填充物38和穿孔34進入一個腔28，以支持在多孔管狀燃燒器20上和細微篩網燃燒器32上的催化燃燒。在殼體蓋子部分16中的穿孔46允許燃燒氣體(即，主要是H2O和CO2)排放到環境中。
雖然主要根據本發明的某個特殊的實施例來描述本發明，但是不是意在限制到該實施例，而是只限制到在后面的權利要求書中闡明的程度。
權利要求
1.一種用于存儲可燃氣體的設備，其包括適于包含壓力下的所述氣體的壓力容器，所述容器具有最大可允許的壓力容限，與所述容器連通的減壓閥，用于在到達所述壓力容限以前將所述氣體排放到大氣，以及與所述減壓閥連通的催化反應器，用于催化燃燒排出所述減壓閥的可燃氣體與空氣，從而防止所述氣體排放到環境中。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述催化反應器包括至少一個催化燃燒器，以及圍繞所述燃燒器的殼體，(a)所述催化燃燒器包括多微孔主體、在所述主體表面上的燃燒催化劑，以及用于允許所述氣體進入到所述多微孔主體的第一入口，以通過所述主體和在所述催化劑上與空氣反應，以及(b)所述殼體具有用于允許空氣進入到所述燃燒器的第二入口和用于將燃燒氣體排放到環境的出口。
3.根據權利要求2所述的設備，其特征在于，包括所述一個催化燃燒器下游的第二個催化燃燒器，以接收來自所述一個燃燒器的排放氣體，且催化燃燒可能包含在所述排放氣體中的任何未燃燒的所述可燃氣體。
4.根據權利要求2所述的設備，其特征在于，包括在所述一個催化燃燒器下游的點火器，以點燃初始通過所述一個燃燒器的未燃燒的所述氣體，以加熱所述燃燒器和點燃所述催化劑。
5.根據權利要求3所述的設備，其特征在于，包括在所述第二個催化燃燒器下游的點火器，以點燃初始通過所述第二個燃燒器的未燃燒的所述氣體，以加熱所述燃燒器和點燃所述催化劑。
6.根據權利要求2所述的設備，其特征在于，所述多微孔主體包括具有多孔壁的管子，且所述第一入口將所述氣體供給到所述管子的中心，以徑向通過所述多孔壁。
7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，所述第一入口包括沿著所述管子的縱向中心延伸的氣體分配管，以在所述多孔壁上大致均勻地分配所述可燃氣體。
全文摘要
用于存儲可燃氣體的設備包括壓力存儲容器(2)、與存儲容器連通的減壓閥(8)，用于當其中的壓力太高時從容器排放氣體，以及與減壓閥(8)連通的催化反應器(10)，以催化燃燒排出所述減壓閥的氣體，從而減小這樣的氣體進入環境中的量。
文檔編號B01J19/00GK1623065SQ02828342
公開日2005年6月1日 申請日期2002年12月10日 優先權日2002年2月26日
發明者I·赫爾曼, M·施坦克, M·施塔迪, N·克內廷 申請人:通用汽車公司