本發(fā)明屬于可再生能源領(lǐng)域的過程強(qiáng)化和系統(tǒng)集成，具體涉及CO₂甲烷化的多層疊加微通道反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)展可再生能源尤其是太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等是世界各國的研究重點(diǎn)。然而，可再生能源一般具有低能量密度、間歇性和不穩(wěn)定性等缺點(diǎn)，如何將其轉(zhuǎn)化為能量密度高、連續(xù)性輸出的“高級能源”是可再生能源真正走向?qū)嵱没M(jìn)程中亟待解決的關(guān)鍵問題。

利用風(fēng)能或太陽能電解水制H₂，H₂與CO₂在甲烷化裝置內(nèi)生產(chǎn)出甲烷，而甲烷可以進(jìn)入天然氣管網(wǎng)、為汽車加氣或作為LNG儲存運(yùn)輸?shù)?，CO₂則來自于沼氣廠產(chǎn)生的廢氣，這是一個典型的“閉環(huán)”CO₂零排放理念?？芍撨^程的核心技術(shù)是CO₂甲烷化，故提高甲烷化技術(shù)的能源利用效率則尤為關(guān)鍵。

中國發(fā)明專利(CN102151531A)公開了一種屬于煤制天然氣技術(shù)領(lǐng)域的微通道反應(yīng)器及其合成氣完全甲烷化的方法，反應(yīng)器由反應(yīng)通道、移熱通道、基板和耐壓器壁構(gòu)成，其主要用途為一氧化碳加氫甲烷化，且不涉及原料氣的預(yù)熱及反應(yīng)系統(tǒng)的室溫啟動模塊。

而針對可再生能源的利用問題，整個過程的能源綜合有效利用則顯得尤為重要。從原理上看，利用注重過程強(qiáng)化、系統(tǒng)微型化、模塊化、高度集成，可實(shí)現(xiàn)就地、按需生產(chǎn)與供貨的微化工技術(shù)，有望大幅度提高系統(tǒng)的能源利用效率，使分散式能源得到充分合理利用，增加其市場競爭能力與盈利空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于CO₂甲烷化的多層疊加微通道反應(yīng)裝置，通過微混合、氫氣催化燃燒、微換熱、CO₂甲烷化等模塊的耦合，強(qiáng)化不同氣體物料間的混合、預(yù)熱、換熱及反應(yīng)性能，從而實(shí)現(xiàn)可再生能源利用過程中能量的梯級利用及系統(tǒng)的過程強(qiáng)化、微型化及高度集成化，極大程度上提高系統(tǒng)的能源利用效率，充分利用分散式可再生能源。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

所述多層疊加微反應(yīng)裝置包括上蓋板、下蓋板以及依次密封安裝在上蓋板與下蓋板之間的微混合器-1、微混合器-2、微燃燒器、微換熱器-1、微反應(yīng)器-1、微換熱器-2、微反應(yīng)器-2；上蓋板、微混合器-1、微混合器-2、微燃燒器、微換熱器-1、微反應(yīng)器-1、微換熱器-2、微反應(yīng)器-2及下蓋板中的相鄰兩個模塊間的密封連接均采用真空擴(kuò)散焊接方式。

所述上蓋板上設(shè)置有空氣和氫氣的進(jìn)口通孔、原料氣二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔、預(yù)熱后原料氣二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔。

所述微混合器-1由一片或兩片以上的微混合板疊加組成，微混合板上設(shè)有微混合通道，微混合板上設(shè)置有與上蓋板上對應(yīng)的空氣和氫氣的進(jìn)口孔、與上蓋板對應(yīng)的二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔、與上蓋板對應(yīng)的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔，除靠近微混合器-2的最底層微混合板上空氣和氫氣的進(jìn)口孔為盲孔外，其余均為通孔；微混合通道的兩端分別與空氣和氫氣的進(jìn)口孔、預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔相連通。

所述微混合器-2由一片或兩片以上的微混合板疊加組成，微混合板上設(shè)有微混合通道，微混合板上設(shè)置有混合后的二氧化碳和氫氣出口通孔，與微混合器-1對應(yīng)的二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔、與微混合器-1對應(yīng)的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔；除靠近微燃燒器的最底層微混合板上二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔為盲孔外，其余均為通孔；微混合通道的兩端分別與二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔、混合后的二氧化碳和氫氣出口通孔相連通。

所述微燃燒器由一片或兩片以上的微燃燒板疊加組成，微燃燒板上設(shè)有微燃燒通道，微燃燒板上設(shè)置有與微混合器-2對應(yīng)的混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔，空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔，與微混合器-2對應(yīng)的混合后二氧化碳和氫氣的出口通孔；除靠近微換熱器-1的最底層微燃燒板上混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔和靠近微混合器-2的最頂層微燃燒板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔為盲孔外，其余均為通孔；微燃燒通道的兩端分別與混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔、空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔相連通。

所述微換熱器-1由兩片或三片以上的微換熱板疊加組成，微換熱板上設(shè)有微換熱通道，微換熱板上設(shè)置有與微燃燒器對應(yīng)的空氣和氫氣的燃燒尾氣或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔、空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔、與微混合器-2對應(yīng)的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔、二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔；除靠近微燃燒器的最頂層微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣經(jīng)微換熱器-1換熱后的出口孔及預(yù)熱后二氧化碳和氫氣經(jīng)微換熱器-1換熱后的出口孔、靠近微反應(yīng)器-1的最底層微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔為盲孔外，其余均為通孔；相鄰微換熱板上的微換熱通道一個的兩端分別與空氣和氫氣的燃燒尾氣或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔、空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔相連通，另一個的兩端分別與二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔、二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔相連通。

所述微反應(yīng)器-1由一片或兩片以上的微反應(yīng)板疊加組成，微反應(yīng)板上設(shè)有微反應(yīng)通道，微反應(yīng)板上設(shè)置有經(jīng)微換熱器-1換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及出口孔、與微換熱器-1對應(yīng)的經(jīng)微換熱器-1換熱后二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口通孔，除靠近微換熱器-2的最底層微反應(yīng)板上空 氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔、靠近微換熱器-1的最頂層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔為盲孔外，其余均為通孔；微反應(yīng)通道的兩端分別與經(jīng)微換熱器-1換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及出口孔相連通。

所述微換熱器-2由兩片或三片以上的微換熱板疊加組成，微換熱板上設(shè)有微換熱通道，微換熱板上設(shè)置有空氣和氫氣的燃燒尾氣或經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔和出口孔、與微反應(yīng)器-1對應(yīng)的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔和出口孔，除靠近微反應(yīng)器-1的最頂層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔及二氧化碳和氫氣混合氣的出口孔、靠近微反應(yīng)器-2的最底層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔為盲孔外，其余均為通孔；相鄰微換熱板上的微換熱通道一個的兩端分別與空氣和氫氣的燃燒尾氣或經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔及出口孔相連通，另一個的兩端分別與二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔及出口孔相連通。

所述微反應(yīng)器-2由一片或兩片以上的微反應(yīng)板疊加組成，微反應(yīng)板上設(shè)有微反應(yīng)通道，微反應(yīng)板上設(shè)置有空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔和出口孔、經(jīng)微換熱器-2換熱后的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口通孔，除靠近下蓋板的最底層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔、靠近微換熱器-2的最頂層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔為盲孔外，其余均為通孔；微反應(yīng)通道的兩端分別與空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及出口孔相連通。

所述下蓋板上設(shè)置有與微反應(yīng)器-2對應(yīng)的空氣和氫氣的燃燒尾氣出口通孔或二氧化碳和氫氣的反應(yīng)尾氣出口通孔、與微反應(yīng)器-2對應(yīng)的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口通孔。

所述微混合器-1中，微混合板上的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔也作為混合后空氣和氫氣的出口通孔。

所述微混合器-2中，微混合板上的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔也作為混合后空氣和氫氣的進(jìn)口通孔。

所述微燃燒器中，空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔也作為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔，微燃燒板上的混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔也作為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔。

所述微換熱器-1中，微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔也作為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔，空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后出口孔也作為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔。

所述微反應(yīng)器-1中，微反應(yīng)板上經(jīng)微換熱器-1換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔也作為經(jīng)微換熱器-1換熱后的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣進(jìn)口孔，經(jīng)微換熱器-1換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔也作為經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔。

所述微換熱器-2中，微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔也作為 經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔，微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔也作為經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔。

所述微反應(yīng)器-2中，微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔也作為經(jīng)微反應(yīng)器-2反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔，空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔也作為經(jīng)微換熱器-2換熱后的7二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔。

所述下蓋板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口通孔也作為二氧化碳和氫氣的反應(yīng)尾氣出口通孔。

所述微混合器-1中，微混合板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的混合腔，混合腔兩側(cè)分別連接有入口分布腔和出口集流腔，入口分布腔內(nèi)設(shè)有空氣和氫氣的進(jìn)口孔，出口集流腔內(nèi)設(shè)有預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔。

所述微混合器-2中，微混合板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的混合腔，混合腔兩側(cè)分別連接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔內(nèi)設(shè)有混合后的二氧化碳和氫氣出口通孔，入口分布腔內(nèi)設(shè)有二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔。

所述微燃燒器中，微燃燒板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的燃燒腔，燃燒催化劑以壁載或填充方式置于燃燒腔內(nèi)，燃燒腔兩側(cè)分別連接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔內(nèi)設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔，入口分布腔內(nèi)設(shè)有混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔。

所述微換熱器-1中的微換熱板包括冷卻板和加熱板，冷卻板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的換熱腔，換熱腔兩側(cè)分別連接有冷流體(二氧化碳和氫氣的混合氣)入口分布腔和冷流體出口集流腔，冷流體入口分布腔內(nèi)設(shè)有二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔，冷流體出口集流腔設(shè)有二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔；加熱板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的換熱腔，換熱腔兩側(cè)分別連接有熱流體入口分布腔和熱流體出口集流腔，熱流體入口分布腔內(nèi)設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔，熱流體出口集流腔設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后出口孔。

所述微反應(yīng)器-1中，微反應(yīng)板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的反應(yīng)腔，甲烷化催化劑以壁載或填充方式置于反應(yīng)腔內(nèi)，反應(yīng)腔兩側(cè)分別連接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔內(nèi)設(shè)有換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔，入口分布腔內(nèi)設(shè)有換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔。

所述微換熱器-2中的微換熱板包括冷卻板和加熱板，冷卻板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的換熱腔，換熱腔兩側(cè)分別連接有冷流體(二氧化碳和氫氣的混合氣)出口集流腔和冷流體入口分布腔，冷流體出口集流腔內(nèi)設(shè)有二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔，冷流體入口分布腔設(shè)有 二氧化碳和氫氣混合氣的入口孔；加熱板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的換熱腔，換熱腔兩側(cè)分別連接有熱流體入口分布腔和熱流體出口集流腔，熱流體入口分布腔內(nèi)設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔，熱流體出口集流腔設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后出口孔。

所述微反應(yīng)器-2中，微反應(yīng)板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的反應(yīng)腔，甲烷化催化劑以壁載或填充方式置于反應(yīng)腔內(nèi)，反應(yīng)腔兩側(cè)分別連接有出口集流腔和入口分布腔，出口集流腔內(nèi)設(shè)有換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔，入口分布腔內(nèi)設(shè)有換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔。

所述上蓋板的上方連接有用于切換原料氣的三通閥門。

所述相鄰兩個模塊間的密封連接具體指模塊上除微通道、通孔所占面積之外的其余部分均進(jìn)行焊接密封。

所述并行微通道的當(dāng)量直徑為50～3000μm、截面形狀為圓形或長方形或正方形，混合腔的形狀為長方形或正方形，入口分布腔和出口集流腔的形狀為三角形，進(jìn)口孔及出口孔的當(dāng)量直徑為2～6mm。

本發(fā)明的目的是提供一種用于CO₂甲烷化的多層疊加微通道反應(yīng)裝置，該裝置所涉及的氫氣催化燃燒催化劑及CO₂甲烷化催化劑，在所公知的各類催化體系中的催化劑均可應(yīng)用于本發(fā)明。

鑒于本發(fā)明的以上特點(diǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果：

(1)不同氣相物料間的混合效果可大大提高，在混合效果相當(dāng)?shù)那闆r下，混合時(shí)間由原來的數(shù)秒鐘縮短為毫秒級。

(2)系統(tǒng)體積縮減1～2個數(shù)量級，反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的反應(yīng)物料瞬時(shí)持有量小，過程安全性高。

(3)系統(tǒng)裝置包含氫氣催化燃燒模塊，通過原料氣切換可實(shí)現(xiàn)CO₂甲烷化反應(yīng)過程的室溫啟動，無需外加能量。

(4)鑒于換熱單元與反應(yīng)單元、混合單元等緊密相連，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)熱的原位移出、原料氣的原位預(yù)熱，有利于反應(yīng)的快速啟動和轉(zhuǎn)化，易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能源梯級利用效率和高度集成。

(5)該裝置的各個功能模塊均為平板式結(jié)構(gòu)，且各板間的密封方式為真空擴(kuò)散焊接，易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的并行放大。

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)可再生能源領(lǐng)域CO₂甲烷化反應(yīng)過程的室溫啟動和反應(yīng)熱的梯級利用，反應(yīng)啟動時(shí)間小于30分鐘，在H₂/CO₂為4的條件下，H₂轉(zhuǎn)化率均大于98％。

附圖說明

圖1為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的上蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；

1-1為空氣和氫氣的進(jìn)口通孔；1-2為原料氣二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔；1-3為預(yù)熱后原料氣二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔。

圖2為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的微混合器-1的結(jié)構(gòu)示意圖；

2-1為空氣和氫氣的進(jìn)口孔；2-2為二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔；2-3為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔或混合后空氣和氫氣的出口通孔；2-4為微混合器-1的入口分布腔；2-5為微混合器-1的混合腔；2-6為微混合器-1的出口集流腔。

圖3為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的微混合器-2的結(jié)構(gòu)示意圖；

3-1為混合后的二氧化碳和氫氣出口通孔；3-2為二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔；3-3為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔或混合后空氣和氫氣的進(jìn)口通孔；3-4為微混合器-2的出口集流腔；3-5為微混合器-2的混合腔；3-6為微混合器-2的入口分布腔。

圖4為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的微燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖；

4-1為空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔；4-2為混合后二氧化碳和氫氣的出口通孔；4-3為混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔；4-4為微燃燒器的出口集流腔；4-5為微燃燒器的燃燒腔；4-6為微燃燒器的入口分布腔。

圖5為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的微換熱器-1的結(jié)構(gòu)示意圖；

5-1為空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔；5-2為二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔；5-3為空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后出口孔或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔；5-4為二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔；5-4-1為微換熱器-1中冷卻板的冷流體入口分布腔；5-5-1為微換熱器-1中冷卻板的換熱腔；5-6-1為微換熱器-1中冷卻板的冷流體出口集流腔；5-4-2為微換熱器-1中加熱板的熱流體入口分布腔；5-5-2為微換熱器-1中加熱板的換熱腔；5-6-2為微換熱器-1中加熱板的熱流體出口集流腔。

圖6為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的微反應(yīng)器-1的結(jié)構(gòu)示意圖；

6-1為空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔或經(jīng)微換熱器-1換熱后的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣進(jìn)口孔；6-2為空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔或經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔；6-3為經(jīng)微換熱器-1換熱后的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口通孔；6-4為微反應(yīng)器-1的出口集流腔；6-5為微反應(yīng)器-1的反應(yīng)腔；6-6為微反應(yīng)器-1的入口分布腔。

圖7為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的微換熱器-2的結(jié)構(gòu)示意圖；

7-1為空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔或經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔；7-2為二氧化碳和氫氣混合氣的出口孔；7-3為空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔或經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔；7-4為二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔；7-4-1為微換熱器-2中冷卻板的冷流體出口集流腔；7-5-1為微換熱器-2中冷卻板的換熱腔；7-6-1為微換熱器-2中冷卻板的冷流體入口分布腔；7-4-2為微換熱器-2中加熱板的熱流體入口分布腔；7-5-2為微換熱器-2中加熱板的換熱腔；7-6-2為微換熱器-2中加熱板的熱流體出口集流腔。

圖8為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的微反應(yīng)器-2的結(jié)構(gòu)示意圖；

8-1為空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔或經(jīng)微反應(yīng)器-2反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔；8-2為經(jīng)微換熱器-2換熱后的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口通孔；8-3為空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔或經(jīng)微換熱器-2換熱后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔；8-4為微反應(yīng)器-2的出口集流腔；8-5為微反應(yīng)器-2的反應(yīng)腔；8-6為微反應(yīng)器-2的入口分布腔。

圖9為多層疊加微通道反應(yīng)裝置的下蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；

9-1為空氣和氫氣的燃燒尾氣出口通孔或二氧化碳和氫氣的反應(yīng)尾氣出口通孔；9-2為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口通孔。

圖10為多層疊加微通道反應(yīng)裝置。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明對于微反應(yīng)器或微化工領(lǐng)域和合成氣甲烷化領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是較為熟悉的，本發(fā)明涉及的是CO₂甲烷化反應(yīng)裝置的發(fā)明設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)是利用微混合器、微換熱器及微反應(yīng)器高度集成，以最終實(shí)現(xiàn)CO₂甲烷化反應(yīng)的室溫啟動和反應(yīng)過程強(qiáng)化，是針對可再生能源高效利用的系列技術(shù)之一。

圖10所示為用于CO₂甲烷化的多層疊加微反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖的一個例子，該多層疊加微反應(yīng)裝置由上蓋板(圖1)、下蓋板(圖9)以及依次密封安裝在上蓋板與下蓋板之間的微混合器-1(圖2)、微混合器-2(圖3)、微燃燒器(圖4)、微換熱器-1(圖5)、微反應(yīng)器-1(圖6)、微換熱器-2(圖7)、微反應(yīng)器-2(圖8)等構(gòu)成；上蓋板、微混合器-1、微混合器-2、微燃燒器、微換熱器-1、微反應(yīng)器-1、微換熱器-2、微反應(yīng)器-2及下蓋板中的相鄰兩個模塊間的密封連接均采用真空擴(kuò)散焊接方式。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述上蓋板上設(shè)置有空氣和氫氣的進(jìn)口通孔(圖1，1-1)、原料氣二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔(圖1，1-2)、預(yù)熱后原料氣二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔(圖1，1-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微混合器-1由一片或兩片以上的微混合板疊加組成，微混合板上設(shè)有微混合通道，微混合板上設(shè)置有與上蓋板對應(yīng)的空氣和氫氣的進(jìn)口孔(圖2，2-1)、與上蓋板對應(yīng)的二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔(圖2，2-2)、與上蓋板對應(yīng)的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔(圖2，2-3)；除靠近微混合器-2的最底層微混合板上空氣和氫氣的進(jìn)口孔為盲孔外，其余均為通孔；微混合通道的兩端分別與空氣和氫氣的進(jìn)口孔、預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔相連通；所述微混合器-1中，微混合板上的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔(圖2，2-3)也作為混合后空氣和氫氣的出口通孔(圖2，2-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微混合器-2由一片或兩片以上的微混合板疊加組成，微混合板上設(shè)有微混合通道，微混合板上設(shè)置 有混合后的二氧化碳和氫氣出口通孔(圖3，3-1)、與微混合器-1對應(yīng)的二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔(圖3，3-2)、與微混合器-1對應(yīng)的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔(圖3，3-3)；除靠近微燃燒器的最底層微混合板上二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔為盲孔外，其余均為通孔；微混合通道的兩端分別與二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔、混合后的二氧化碳和氫氣出口通孔相連通；所述微混合器-2中，微混合板上的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔(圖3，3-3)也作為混合后空氣和氫氣的進(jìn)口通孔(圖3，3-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微燃燒器由一片或兩片以上的微燃燒板疊加組成，微燃燒板上設(shè)有微燃燒通道，微燃燒板上設(shè)置有與微混合器-2對應(yīng)的混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔(圖4，4-3)、空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔(圖4，4-1)、與微混合器-2對應(yīng)的混合后二氧化碳和氫氣的出口通孔(圖4，4-2)；除靠近微換熱器-1的最底層微燃燒板上混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔和靠近微混合器-2的最頂層微燃燒板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔為盲孔外，其余均為通孔；微燃燒通道的兩端分別與混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔、空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔相連通；所述微燃燒器中，空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔(圖4，4-1)也作為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔(圖4，4-1)，微燃燒板上的混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔(圖4，4-3)也作為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔(圖4，4-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微換熱器-1由兩片或三片以上的微換熱板疊加組成，微換熱板上設(shè)有微換熱通道，微換熱板上設(shè)置有與微燃燒器對應(yīng)的空氣和氫氣的燃燒尾氣或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔(圖5，5-1)、空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔(圖5，5-3)、與微混合器-2對應(yīng)的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔(圖5，5-2)、二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔(圖5，5-4)；除靠近微燃燒器的最頂層微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣經(jīng)微換熱器-1換熱后的出口孔及預(yù)熱后二氧化碳和氫氣經(jīng)微換熱器-1換熱后的出口孔、靠近微反應(yīng)器-1的最底層微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔為盲孔外，其余均為通孔；相鄰微換熱板上的微換熱通道一個的兩端分別與空氣和氫氣的燃燒尾氣或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔、空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后或預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔相連通，另一個的兩端分別與二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔、二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔相連通；所述微換熱器-1中，微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖5，5-1)也作為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔(圖5，5-1)，空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后出口孔(圖5，5-3)也作為預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口孔(圖5，5-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微反應(yīng)器-1由一片或兩片以上的微反應(yīng)板疊加組成，微反應(yīng)板上設(shè)有微反應(yīng)通道，微反應(yīng)板上設(shè)置有經(jīng)微換熱器-1換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖6，6-1)及出 口孔(圖6，6-2)、與微換熱器-1對應(yīng)的經(jīng)微換熱器-1換熱后的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口通孔(圖6，6-3)；除靠近微換熱器-2的最底層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔、靠近微換熱器-1的最頂層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔為盲孔外，其余均為通孔；微反應(yīng)通道的兩端分別與經(jīng)微換熱器-1換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及出口孔相連通；所述微反應(yīng)器-1中，微反應(yīng)板上經(jīng)微換熱器-1換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖6，6-1)也作為經(jīng)微換熱器-1換熱后的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣進(jìn)口孔(圖6，6-1)，經(jīng)微換熱器-1換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔(圖6，6-2)也作為經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔(圖6，6-2)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微換熱器-2由兩片或三片以上的微換熱板疊加組成，微換熱板上設(shè)有微換熱通道，微換熱板上設(shè)置有空氣和氫氣的燃燒尾氣或經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔(圖7，7-1)和出口孔(圖7，7-3)、與微反應(yīng)器-1對應(yīng)的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔(圖7，7-4)和出口孔(圖7，7-2)；除靠近微反應(yīng)器-1的最頂層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔及二氧化碳和氫氣混合氣的出口孔、靠近微反應(yīng)器-2的最底層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔為盲孔外，其余均為通孔；相鄰微換熱板上的微換熱通道一個的兩端分別與空氣和氫氣的燃燒尾氣或經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔及出口孔相連通，另一個的兩端分別與二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔及出口孔相連通；所述微換熱器-2中，微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖7，7-1)也作為經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔(圖7，7-1)，微換熱板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔(圖7，7-3)也作為經(jīng)微反應(yīng)器-1反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔(圖7，7-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微反應(yīng)器-2由一片或兩片以上的微反應(yīng)板疊加組成，微反應(yīng)板上設(shè)有微反應(yīng)通道，微反應(yīng)板上設(shè)置有空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖8，8-3)和出口孔(圖8，8-1)、經(jīng)微換熱器-2換熱后的二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口通孔(圖8，8-2)；除靠近下蓋板的最底層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔、靠近微換熱器-2的最頂層微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔為盲孔外，其余均為通孔；微反應(yīng)通道的兩端分別與空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔及出口孔相連通；所述微反應(yīng)器-2中，微反應(yīng)板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔(圖8，8-1)也作為經(jīng)微反應(yīng)器-2反應(yīng)后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣出口孔(圖8，8-1)，空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖8，8-3)也作為經(jīng)微換熱器-2換熱后的二氧化碳和氫氣反應(yīng)尾氣進(jìn)口孔(圖8，8-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述下蓋板上設(shè)置有與微反應(yīng)器-2對應(yīng)的空氣和氫氣的燃燒尾氣出口通孔或二氧化碳和氫氣的反應(yīng)尾氣 出口通孔(圖9，9-1)、與微反應(yīng)器-2對應(yīng)的預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的出口通孔(圖9，9-2)；所述下蓋板上空氣和氫氣的燃燒尾氣出口通孔(圖9，9-1)也作為二氧化碳和氫氣的反應(yīng)尾氣出口通孔(圖9，9-1)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微混合器-1中，微混合板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的混合腔(圖2，2-5)，混合腔(圖2，2-5)兩側(cè)分別連接有入口分布腔(圖2，2-4)和出口集流腔(圖2，2-6)，入口分布腔(圖2，2-4)內(nèi)設(shè)有空氣和氫氣的進(jìn)口孔(圖2，2-1)，出口集流腔(圖2，2-6)內(nèi)設(shè)有預(yù)熱后二氧化碳和氫氣的進(jìn)口通孔(圖2，2-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微混合器-2中，微混合板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的混合腔(圖3，3-5)，混合腔(圖3，3-5)兩側(cè)分別連接有出口集流腔(圖3，3-4)和入口分布腔(圖3，3-6)，出口集流腔(圖3，3-4)內(nèi)設(shè)有混合后的二氧化碳和氫氣出口通孔(圖3，3-1)，入口分布腔(圖3，3-6)內(nèi)設(shè)有二氧化碳和氫氣的進(jìn)口孔(圖3，3-2)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微燃燒器中，微燃燒板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的燃燒腔(圖4，4-5)，燃燒催化劑以壁載或填充方式置于燃燒腔(圖4，4-5)內(nèi)，燃燒腔(圖4，4-5)兩側(cè)分別連接有出口集流腔(圖4，4-4)和入口分布腔(圖4，4-6)，出口集流腔(圖4，4-4)內(nèi)設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔(圖4，4-1)，入口分布腔(圖4，4-6)內(nèi)設(shè)有混合后空氣和氫氣的進(jìn)口孔(圖4，4-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微換熱器-1中的微換熱板包括冷卻板和加熱板，冷卻板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的換熱腔(圖5，5-5-1)，換熱腔(圖5，5-5-1)兩側(cè)分別連接有冷流體(二氧化碳和氫氣的混合氣)入口分布腔(圖5，5-4-1)和冷流體出口集流腔(圖5，5-6-1)，冷流體入口分布腔(圖5，5-4-1)內(nèi)設(shè)有二氧化碳和氫氣混合氣的進(jìn)口孔(圖5，5-2)，冷流體出口集流腔(圖5，5-6-1)設(shè)有二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔(圖5，5-4)；加熱板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的換熱腔(圖5，5-5-2)，換熱腔(圖5，5-5-2)兩側(cè)分別連接有熱流體入口分布腔(圖5，5-4-2)和熱流體出口集流腔(圖5，5-6-2)，熱流體入口分布腔(圖5，5-4-2)內(nèi)設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖5，5-1)，熱流體出口集流腔(圖5，5-6-2)設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后出口孔(圖5，5-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微反應(yīng)器-1中，微反應(yīng)板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的反應(yīng)腔(圖6，6-5)，甲烷化催化劑以壁載或填充方式置于反應(yīng)腔(圖6，6-5)內(nèi)，反應(yīng)腔(圖6，6-5)兩側(cè)分別連接有出口集流腔(圖6，6-4)和入口分布腔(圖6，6-6)，出口集流腔(圖6，6-4)內(nèi)設(shè)有換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖6，6-2)，入口分布腔(圖6，6-6)內(nèi)設(shè)有換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖 6，6-1)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微換熱器-2中的微換熱板包括冷卻板和加熱板，冷卻板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的換熱腔(圖7，7-5-1)，換熱腔(圖7，7-5-1)兩側(cè)分別連接有冷流體(二氧化碳和氫氣的混合氣)出口集流腔(圖7，7-4-1)和冷流體入口分布腔(圖7，7-6-1)，冷流體出口集流腔(圖7，7-4-1)內(nèi)設(shè)有二氧化碳和氫氣混合氣換熱后的出口孔(圖7，7-2)，冷流體入口分布腔(圖7，7-6-1)設(shè)有二氧化碳和氫氣混合氣的入口孔(圖7，7-4)；加熱板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的換熱腔(圖7，7-5-2)，換熱腔(圖7，7-5-2)兩側(cè)分別連接有熱流體入口分布腔(圖7，7-4-2)和熱流體出口集流腔(圖7，7-6-2)，熱流體入口分布腔(圖7，7-4-2)內(nèi)設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖7，7-1)，熱流體出口集流腔(圖7，7-6-2)設(shè)有空氣和氫氣的燃燒尾氣換熱后出口孔(圖7，7-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述微反應(yīng)器-2中，微反應(yīng)板的上表面設(shè)置有由并行微通道組成的反應(yīng)腔(圖8，8-5)，甲烷化催化劑以壁載或填充方式置于反應(yīng)腔(圖8，8-5)內(nèi)，反應(yīng)腔(圖8，8-5)兩側(cè)分別連接有出口集流腔(圖8，8-4)和入口分布腔(圖8，8-6)，出口集流腔(圖8，8-4)內(nèi)設(shè)有換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣出口孔(圖8，8-1)，入口分布腔(圖8，8-6)內(nèi)設(shè)有換熱后的空氣和氫氣的燃燒尾氣進(jìn)口孔(圖8，8-3)。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述上蓋板的上方連接有用于切換原料氣的三通閥門。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述相鄰兩個模塊間的密封連接具體指模塊上除微通道、通孔所占面積之外的其余部分均進(jìn)行焊接密封。

本發(fā)明提供的多層疊加微反應(yīng)裝置中，所述并行微通道的當(dāng)量直徑為50～3000μm、截面形狀為圓形或長方形或正方形，混合腔的形狀為長方形或正方形，入口分布腔和出口集流腔的形狀為三角形，進(jìn)口孔及出口孔的當(dāng)量直徑為2～6mm。

圖2為本發(fā)明中用于空氣與氫氣混合的微混合器-1的整體結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)常見模式，兩者在具體實(shí)施過程中并不限于這種模式，可在以圖2為基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行其它優(yōu)化改進(jìn)。

圖3為本發(fā)明中用于二氧化碳與氫氣混合的微混合器-2的整體結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)常見模式，兩者在具體實(shí)施過程中并不限于這種模式，可在以圖3為基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行其它優(yōu)化改進(jìn)。

圖4為本發(fā)明中用于空氣與氫氣催化燃燒的微燃燒器的整體結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)常見模式，在具體實(shí)施過程中并不限于這種模式，可在以圖4為基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行其它優(yōu)化改進(jìn)。

圖5和圖7為本發(fā)明中用于冷熱流體進(jìn)行換熱的微換熱器的整體結(jié)構(gòu) 及內(nèi)部結(jié)構(gòu)常見模式，在具體實(shí)施過程中并不限于這種模式，可在以圖5和圖7為基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行其它優(yōu)化改進(jìn)。

圖6和圖8為本發(fā)明中用于二氧化碳和氫氣進(jìn)行反應(yīng)的微反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)常見模式，在具體實(shí)施過程中并不限于這種模式，可在以圖6和圖8為基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行其它優(yōu)化改進(jìn)。

本發(fā)明提供的用于CO₂甲烷化的多層疊加微反應(yīng)裝置主要通過微混合、氫氣催化燃燒、微換熱、CO₂甲烷化等模塊的耦合，強(qiáng)化不同氣體物料間的混合、預(yù)熱、換熱及反應(yīng)性能，從而實(shí)現(xiàn)可再生能源利用過程中能量的梯級利用及系統(tǒng)的過程強(qiáng)化、微型化及高度集成化，極大程度上提高系統(tǒng)的能源利用效率，充分利用分散式可再生能源。

一個具體實(shí)施過程為：首先利用上蓋板(圖1)上方的三通閥關(guān)閉CO₂和H₂的進(jìn)口管，將空氣和H₂經(jīng)上蓋板(圖1)進(jìn)入微混合器-1(圖2)，進(jìn)行氣體混合，混合后依次經(jīng)微混合器-1上的通孔(圖2，2-3)、微混合器-2上的通孔(圖3，3-3)進(jìn)入微燃燒器(圖4)，在燃燒腔(圖4，4-5)內(nèi)進(jìn)行表面催化燃燒，燃燒尾氣再依次進(jìn)入微換熱器-1(圖5)、微反應(yīng)器-1(圖6)、微換熱器-2(圖7)、微反應(yīng)器-2(圖8)，對整個裝置進(jìn)行預(yù)熱，待微反應(yīng)器-1的反應(yīng)腔(圖6，6-5)溫度達(dá)到180～200℃時(shí)，停止供應(yīng)空氣；利用上蓋板(圖1)上方的三通閥關(guān)閉空氣和H₂的進(jìn)口管，將CO₂和H₂依次經(jīng)上蓋板上的通孔(圖1，1-2)、微混合器-1上的通孔(圖2，2-2)，進(jìn)入微混合器-2(圖3)，進(jìn)行原料氣的混合，混合后依次經(jīng)微混合器-2上的通孔(圖3，3-1)、微燃燒器的通孔(圖4，4-2)，進(jìn)入微換熱器-1(圖5)進(jìn)行換熱，經(jīng)第一次換熱后的物料依次經(jīng)微換熱器-1上的通孔(圖5，5-4)、微反應(yīng)器-1上的通孔(圖6，6-3)，進(jìn)入微換熱器-2(圖7)進(jìn)行換熱，經(jīng)第二次換熱后的物料再依次經(jīng)微換熱器-2上的通孔(圖7，7-2)、微反應(yīng)器-2上的通孔(圖8，8-2)、下蓋板上的通孔(圖9，9-2)、上蓋板上通孔(圖1，1-3)、微混合器-1上的通孔(圖2，2-3)、微混合器-2上的通孔(圖3，3-3)，進(jìn)入微燃燒器(圖4)，經(jīng)微燃燒器上的通孔(圖4，4-1)進(jìn)入微換熱器-1(圖5)，進(jìn)行換熱，換熱后經(jīng)微換熱器-1上的通孔(圖5，5-3)進(jìn)入微反應(yīng)器-1(圖6)進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，在微反應(yīng)器-1內(nèi)反應(yīng)后的物料經(jīng)微反應(yīng)器-1上的通孔(圖6，6-2)進(jìn)入微換熱器-2(圖7)，在微換熱器-2(圖7)內(nèi)進(jìn)行換熱，經(jīng)第二次換熱后的反應(yīng)產(chǎn)物再經(jīng)微換熱器-2上的通孔(圖7，7-3)，進(jìn)入微反應(yīng)器-2(圖8)進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)后經(jīng)微反應(yīng)器-2上的通孔(圖8，8-1)、下蓋板上的通孔(圖9，9-1)流出多層疊加微反應(yīng)裝置(圖10)，結(jié)果如表1所示。

表1.多層疊加微反應(yīng)裝置的CO₂甲烷化反應(yīng)結(jié)果

由此可見，本發(fā)明的用于CO₂甲烷化的多層疊加微反應(yīng)裝置，通過微混合器、微燃燒器、微換熱器、微反應(yīng)器等多功能模塊的匹配組合，可實(shí)現(xiàn)可再生能源領(lǐng)域的CO₂甲烷化反應(yīng)的過程強(qiáng)化和設(shè)備小型化，極大程度上提高系統(tǒng)的能源利用效率。