專利名稱：醇裂解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醇催化裂解器，特別是一種用于向發(fā)動(dòng)機(jī)供給醇裂解氣和汽油混合燃料的醇類裂解反應(yīng)器。
在EP-102845中公開了一種醇裂解反應(yīng)器，它是將分解后的裂解氣全部代替汽油作內(nèi)燃機(jī)燃料。這種反應(yīng)器包括反應(yīng)室壁，反應(yīng)器室進(jìn)氣裝置及出氣裝置，反應(yīng)室壁把催化劑填充物封裝起來，在反應(yīng)室壁上固定有內(nèi)部翅片。不足之處是反應(yīng)室內(nèi)升溫速度慢、熱量分布不均勻，故冷車起動(dòng)困難;另外，其裂解系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在反應(yīng)器前要有蒸發(fā)器或過熱器用于甲醇的蒸發(fā)和過熱，整個(gè)裝置在車體上安裝空間受到限制。在冷車起動(dòng)及高負(fù)載狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)器還不能向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送裂解氣，發(fā)動(dòng)機(jī)必須依靠液態(tài)或汽態(tài)醇運(yùn)轉(zhuǎn)，這就帶來了以甲醇液體為為燃料產(chǎn)生的缺點(diǎn)，如毒性大，排放的醛類物質(zhì)對(duì)大氣有污染。還會(huì)造成機(jī)件腐損，腐蝕加劇。再就是反應(yīng)器排氣阻力增大。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種蒸發(fā)、氣化、催化裂解裝置在同一反應(yīng)器內(nèi)的醇裂解反應(yīng)器，它能有效地催化裂解產(chǎn)生富氫燃燒氣體，并且結(jié)構(gòu)簡單，熱交換效率高，便于實(shí)用。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達(dá)到該醇裂解器連在排氣管上，包括蒸發(fā)過熱部、催化劑填充物、反應(yīng)部，它們被裝在該裂解反應(yīng)器殼體內(nèi)，蒸發(fā)過熱部由固定在上下花板間的蒸發(fā)室和安置在反應(yīng)器底部的過熱室構(gòu)成，所說的蒸發(fā)室與過熱室聯(lián)為一體并相通，蒸發(fā)室內(nèi)有一排兩端固定在蒸發(fā)室左右側(cè)壁上的平行蒸發(fā)列管，反應(yīng)部由固定在上、下花板上的反應(yīng)列管構(gòu)成，反應(yīng)列管內(nèi)封裝有催化劑填充物。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達(dá)到在蒸發(fā)室頂部裝有進(jìn)醇管，將表面制有橫向淺槽的分流板固定在蒸發(fā)室內(nèi)的列管上面，并在分流板淺槽中均勻開孔;在過熱室和反應(yīng)管之間固定裝有一不銹鋼擋網(wǎng)，由反應(yīng)管連通過熱室和集氣室，集氣室由一排氣管接至冷卻器。
上、下花板和反應(yīng)列管最好采用銅或不銹鋼制做。反應(yīng)列管采用52-74根，每根用長18-30厘米，直徑10-18毫米的管子。
所用的催化劑填充物為低溫銅鋅類，也可用高溫鋅鉻型或鈀、鉑等貴金屬。
在裂解反應(yīng)器進(jìn)氣管路上可以裝設(shè)進(jìn)氣電磁閥，此外在裂解反應(yīng)器的進(jìn)醇管路上可以連接溫控自動(dòng)輸送裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在反應(yīng)器殼體內(nèi)布置蒸發(fā)過熱及反應(yīng)部，所以反應(yīng)器空間尺寸小，整體結(jié)構(gòu)緊湊，反應(yīng)器升溫快，排氣阻力小，并且成本低，同時(shí)因?yàn)榉磻?yīng)器是連接在排氣管路上，所需熱量全由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱提供，并不影響原有的汽油燃料供給系統(tǒng)，所以對(duì)冷車起動(dòng)和高速行駛時(shí)沒有任何影響，容易實(shí)施。另外由于在裂解反應(yīng)器的進(jìn)醇管路上連接了溫度控制裝置，其一端連有反應(yīng)催化床中的熱敏元件及溫度控制顯示儀，所以容易對(duì)催化床與排氣溫度升降實(shí)現(xiàn)同步控制。
發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。
圖面說明

圖1是醇裂解反應(yīng)器的主視圖，圖2是醇裂解反應(yīng)器的側(cè)視圖。
圖3是醇裂解反應(yīng)器與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的流程示意圖。
由圖1及圖2可見，有一鋼板制的裂解反應(yīng)器殼體(1)，內(nèi)部有上花板(11)封閉住的蒸發(fā)室(4)、過熱室(18)和封裝了催化劑填充物(14)的反應(yīng)列管(12)。前后進(jìn)排氣接口(15、19)與殼體制成一體，接在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管路上。上花板與殼體及上蓋(2)通過緊固件(13)聯(lián)結(jié)，并在上花板與上蓋間圍成一封閉的集氣室(10)。由上花板(11)及有孔側(cè)壁(9)圍成的細(xì)長形蒸發(fā)室位于反應(yīng)器內(nèi)的一側(cè)，蒸發(fā)室底面與一由下花板(16)圍成的扁形過熱室(18)連通。豎直的反應(yīng)列管兩端焊結(jié)固定在上花板和下花板上面，并連通過熱室與集氣室。在上蓋表面裝有進(jìn)醇管(3)與蒸發(fā)室頂部連通，有排氣管(20)與集氣室相通。
反應(yīng)列管可用銅管、不銹鋼管或其它耐腐、耐溫、有足夠強(qiáng)度的材質(zhì)制成，其規(guī)格為長18-30cm，直徑φ10-18mm，共58根銅管構(gòu)成有五排反應(yīng)列管束，第一排及最后一排各11根，中間三排各有12根。列管內(nèi)共充填了催化劑1.6-1.8升，催化劑填充物為M-2鋅鉻型或MS-573鉑鈀型。
蒸發(fā)室內(nèi)壁上的角撐(8)托住一表面開有通孔(7)的分流板(5)，其下方順序排有8根互相平行的蒸發(fā)管(6)，蒸發(fā)管和矩形蒸發(fā)室的有孔側(cè)壁(9)上孔徑緊密配合并固定焊結(jié);一不銹鋼網(wǎng)(17)裝在過熱室內(nèi)并在反應(yīng)管下端部與過熱室之間形成擋網(wǎng)，以收集來自催化劑填充物的細(xì)微顆粒，不讓其落入過熱室。
由圖3可見，醇裂解反應(yīng)器(1)連接在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道(23)上。反應(yīng)器(1)由進(jìn)醇管道(3)與貯醇箱(30)聯(lián)通，液體醇由進(jìn)醇管道(3)經(jīng)過手動(dòng)閥(29)和溫控電動(dòng)泵(28)至反應(yīng)器上的進(jìn)醇管(3)被送入蒸發(fā)室內(nèi)，溫控電動(dòng)泵(28)與裝在駕駛室內(nèi)的溫度控制顯示儀(27)及連接在反應(yīng)器催化床內(nèi)的熱敏元件(26)構(gòu)成溫控自動(dòng)輸送裝置(21)。反應(yīng)器產(chǎn)生的富氫氣體由集氣室(10)上的排氣管(20)經(jīng)排氣管道(20)進(jìn)入冷卻器(31)進(jìn)行降溫穩(wěn)壓，冷卻器(31)由進(jìn)氣管(32)與發(fā)動(dòng)機(jī)(22)上的混合器(33)聯(lián)通。在貯醇箱(30)內(nèi)用做醇燃料的醇可用粗甲醇、粗甲醇摻水，乙醇、乙醇摻水和雜醇，本實(shí)施例中用的是甲醇。反應(yīng)器裂解中所需的熱量，由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣余熱供給。熱廢氣通過管道(23)經(jīng)一電磁閥(24)進(jìn)入反應(yīng)器(1)，管道(23)上所設(shè)的電磁閥(24)與化油器的節(jié)氣門連著，當(dāng)油門腳踏板放開，節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，帶動(dòng)電磁閥(24)動(dòng)作，使廢氣由管道(25)排出，避免冷空氣通過反應(yīng)器降溫。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷車起動(dòng)時(shí)，僅以汽油為燃料，來自發(fā)動(dòng)機(jī)(22)的廢氣經(jīng)過管道(23)和電磁閥門(24)進(jìn)入反應(yīng)器(1)內(nèi)，廢氣在反應(yīng)管(12)之間，過熱室(18)的外表面以及蒸發(fā)管(4)內(nèi)通過然后離開反應(yīng)器，經(jīng)尾管排出熱廢氣加熱反應(yīng)管，當(dāng)反應(yīng)器催化床溫度達(dá)到由溫度控制顯示儀(27)調(diào)定的值時(shí)，連接熱敏元件(27)的溫控電動(dòng)泵(28)自動(dòng)啟動(dòng)。此時(shí)駕駛員開啟手動(dòng)閥(29)，液體甲醇便由管道通過進(jìn)醇管(3)進(jìn)入蒸發(fā)室(4)，在蒸發(fā)室內(nèi)液體甲醇經(jīng)分流板(5)上的細(xì)小通孔(7)流到蒸發(fā)管(6)表面，已被熱廢氣加熱的蒸發(fā)管(6)使醇蒸發(fā)汽化，汽流進(jìn)入過熱室(18)再蒸發(fā)和過熱，成為約250℃的過熱蒸氣，之后進(jìn)入反應(yīng)管(12)與溫度280-420℃，壓力1-3bar的催化劑(14)進(jìn)行催化裂解反應(yīng)，產(chǎn)生甲醇裂解氣。其反應(yīng)式為
當(dāng)甲醇中含水份時(shí)，其反應(yīng)式為
其中甲醇允許含水量為0-29%(體積)，最佳含水量為6-12%。甲醇裂解氣所含成份H2為61-70%，CO為30-17%，CH3OH為3%，H2O為2-3%，及少數(shù)其它碳?xì)淇扇細(xì)怏w。甲醇裂解氣具有辛烷值高，燃燒速度快、稀燃性好，容易在中低負(fù)荷工況下實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒;熱值比液體甲醇高20%。反應(yīng)器上的排氣管(20)把裂解氣送入冷卻器(31)進(jìn)行降溫穩(wěn)壓后，再經(jīng)管道(32)送入混合器與空氣混合，成為甲醇裂解氣-空氣混合氣，再與來自化油器的霧化汽油混合送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。該反應(yīng)器(1)也可以與消聲器組裝為一體，使消音效果更佳。
圖3所示反應(yīng)器中連有熱敏元件(26)，在反應(yīng)器內(nèi)，通過廢氣加熱使催化床溫度達(dá)到所要求的進(jìn)醇溫度，如320℃，同時(shí)也在溫度控制顯示儀(27)上顯示出來，此時(shí)熱敏元件使溫控電動(dòng)泵(28)自動(dòng)啟動(dòng)，開啟手動(dòng)閥(29)即可由管道輸送甲醇進(jìn)入反應(yīng)器。
反應(yīng)器殼體和可用耐高溫金屬制作、內(nèi)部的封閉蒸發(fā)室、過熱室及反應(yīng)管和上、下花板用耐高溫耐腐的材料制作如銅，不銹鋼等。反應(yīng)器裝車后會(huì)向周圍大氣散發(fā)熱量而使其溫度降低，因而在殼體上圍一層絕熱外殼，并使進(jìn)排氣接口由包圍部份延伸出來，使之與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連接。
權(quán)利要求
1.一種用于向汽油發(fā)動(dòng)機(jī)供給醇類-汽油混合燃料的醇裂解反應(yīng)器，該反應(yīng)器連接在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管路上，包括蒸發(fā)過熱部、催化劑填充物及反應(yīng)部三個(gè)主要部份，其特征在于這三個(gè)部份裝于反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)、在一上花板(11)和下花板(16)間固定有蒸發(fā)室(4)和反應(yīng)列管(12)，反應(yīng)列管(12)內(nèi)封裝有催化劑填充物(14)、位于下花板(16)和反應(yīng)器殼體(1)間的過熱室(18)使蒸發(fā)室(4)與反應(yīng)列管(12)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征是上、下花板間的蒸發(fā)室(4)內(nèi)固定有一排平行的蒸發(fā)列管(6)，一進(jìn)醇管(3)連在蒸發(fā)室頂端，在蒸發(fā)室內(nèi)裝有一上面有淺槽的分流板(5)，淺槽中開有通孔(7)，分流板平行裝于蒸發(fā)列管上面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征是上、下花板間的矩形蒸發(fā)室(4)直接和下花板下的過熱室(18)連通，在過熱室和反應(yīng)列管(12)間裝設(shè)有不銹鋼制的擋網(wǎng)(17)，反應(yīng)列管連通過熱室和位于上花板(11)與殼體上蓋(2)間的集氣室(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)列管內(nèi)封裝的催化劑填充物采用高溫鋅鉻型或鈀、鉑貴金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征是上、下花板和反應(yīng)列管采用耐溫、耐腐材料，最好是用銅或不銹鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)列管用52-74根，規(guī)格為長18-30cm，直徑φ10-18mm的管子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征是在反應(yīng)器(1)的進(jìn)廢氣管路(23)上裝有一個(gè)隨油門踏板聯(lián)動(dòng)的電磁閥(24)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)器(1)的進(jìn)醇管路(3)上裝有溫控自動(dòng)輸送裝置，由溫控電動(dòng)泵(28)，溫度控制顯示儀(27)和連入催化床中的熱敏元件(26)組成。
全文摘要
這種用于向汽油發(fā)動(dòng)機(jī)供給醇類—汽油混合燃料的醇裂解反應(yīng)器，其蒸發(fā)過熱室和催化裂解反應(yīng)管被設(shè)計(jì)于一個(gè)小型殼體中。所需熱量全由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱提供。產(chǎn)生的富氫燃燒氣體與霧化汽油混合后供給發(fā)動(dòng)機(jī)。供裂解的醇能用粗甲醇、粗甲醇摻水、乙醇、乙醇摻水和雜醇。該反應(yīng)器空間尺寸小，整體結(jié)構(gòu)緊湊、升溫快，成本低、便于實(shí)用。
文檔編號(hào)F02M31/08GK1034248SQ8810890
公開日1989年7月26日 申請(qǐng)日期1988年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月19日
發(fā)明者董銀談 申請(qǐng)人:云南專利技術(shù)開發(fā)轉(zhuǎn)讓公司