高效控温的膜式重整器的制作方法

1.本技术涉及重整制氢技术领域，具体而言，涉及一种高效控温的膜式重整器。


背景技术：

2.为了配合氢燃料电池电堆系统发电的推广应用，需要搭载便携简易可控性强的制氢设备，为电堆提供稳定可靠的氢原料，从而降低总成本，提高电堆适配性。对配合燃料电池的制氢设备需要满足的条件包括，高纯度的氢气以防破坏电堆内催化剂，升降载响应快也就是供氢响应快。除此之外在成本方面需要产氢率高，反应条件宽松，催化剂选择便宜，设备稳定可靠的要求。而普通重整器往往面临最大的问题就是氢气纯度和产率之间的矛盾，还有高温下反应温度控制不好造成催化剂破坏或副产物增多等问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种高效控温的膜式重整器，能够稳定产氢，分离纯度高，温度控制精确，省去了控制传感器的复杂设施。
4.本技术实施例提供一种高效控温的膜式重整器，高效控温的膜式重整器包括罐体和反应管，罐体具有相对设置的第一入口和第二入口，第一入口用于向罐体内输入水蒸气，第二入口用于向罐体内输入甲醇水混合气；反应管设于罐体内，反应管用于供甲醇水混合气进行重整反应以制氢，高压水蒸气用于提高所述罐体内的环境温度；其中，反应管内设有呈环形的氢气分离部，氢气分离部沿反应管的轴向延伸，以将反应管内空间分隔为第一反应区和第二反应区，第一反应区相较于第二反应区更靠近于反应管的外壁；第一反应区与第二入口相通，第一反应区用于进行重整裂解反应，第一反应区与第二反应区部分相通，以使第一反应区内经过重整裂解反应后的反应气能够进入第二反应区中，第二反应区用于进行水煤气反应，氢气分离部用于供第一反应区和第二反应区所产生的氢气分离并导出，第二反应区的底部连通有反应气排出口。
5.在本方案中，向罐体中充入的高压高温的水蒸气来控制反应管内重整反应的需求温度，由于水蒸气热力学特性固定易控，可通过水蒸气的压力来控制温度，一方面，因为水的热容大，通过这种方式减小水蒸气用量，减少了传热空间的体积需求，而降低重整设备的体积，另一方面在设定反应管的热交换壁厚度和材质的前提下，反应管的传热系数固定，因此反应管上的催化剂涂层的温度也就被热力学特性固定，反应均匀稳定。由于罐体中的水蒸气均匀分布在反应管外，水蒸气对反应管的传热和接触均匀。同时，通过氢气分离部将反应管内分隔为第一反应区和第二反应区，并且第一反应区为重整裂解反应，需要温度较高，因此位于靠近于反应管外壁的一侧，这样水蒸气对第一反应区的温度提升更高，而位于内侧的第二反应区为水煤气反应，需要温度相对低，因此反应管中的反应气经第一反应区反应后，汇合进入第二反应区，进行水煤气反应，而氢气分离部位于第一反应区和第二反应区之间，产生的氢气源源不断被分离进入氢气分离部。因此通过此种反应管结构并配合水蒸气进行温度控制，使得氢气与杂质的分离选择率可达1000:1，产氢率高，结构简单。
6.在一些实施例中，第二入口与反应管之间还设有预热管，预热管位于多个反应管所围合的区域内，预热管的外壁与罐体的水蒸气接触，以对预热管内的甲醇水混合气进行预热。
7.上述技术方案中，预热管的预热温度可由预热管的热交换壁面积和外周的水蒸气压力来决定，水蒸气在罐体中分布的温度是最高的，通过在第二入口与所述反应管之间还设有预热管，利用预热管的外壁与水蒸气接触，用来预热进入反应管前甲醇水混合气，便于后续进入反应管内温度能够顺利提升至需求温度，更利于重整反应的顺利进行。
8.在一些实施例中，第一入口位于罐体的顶部，第二入口位于罐体的底部，反应管的延伸方向与罐体的高度方向同向设置，罐体内底部的一侧设有水蒸气收集管，水蒸气收集管用于回收位于该侧的水蒸气。
9.上述技术方案中，由于水蒸气在罐体内由上往下流动，因此在罐体的底部设置有水蒸气收集管，水蒸气收集管可以对经过换热后的水蒸气进行回收，避免水蒸气的热量浪费，并利于后续对第二反应区中通过加热管对水煤气反应的温度控制。
10.在一些实施例中，反应管内还设有加热管，加热管与水蒸气收集管连通，加热管贯穿设置于第二反应区，以用于对第二反应区内的反应气加热，加热管的外壁与氢气分离部的内壁之间构成第二反应区。
11.上述技术方案中，通过在反应管内设置有加热管，由于第一反应区和第二反应区所需求的温度不同，第一反应区的需求温度高于第二反应区，因此通过在第二反应区内设置有加热管，并且该加热管与水蒸气收集管连通，刚好可以对第一反应区换热后的水蒸气进行回收，然后水蒸气温度由于热交换会降低，通过合适的管道长度设计，进入加热管的温度刚好可以加热需求相对低的水煤气反应的温度，此时温度的水蒸气更加符合第二反应区内的换热温度，进而提高了对水蒸气的利用率，并且通过两级反应提高氢气的生成率。同时加热管贯穿第二反应区，可以使得第二反应区的温度能够达到预定温度，从而加快了第二反应区的反应效率，进而确保产氢的效率。
12.在一些实施例中，反应管的内壁设有第一催化剂涂层，以用于催化所述第一反应区内进行重整裂解反应；所述加热管的外壁设有第二催化剂涂层，以用于催化所述第二反应区内进行水煤气反应。
13.上述技术方案中，由于第一催化剂涂层和第二催化剂涂层薄，一方面降低了催化剂的使用量，降低了成本，不需要用填充的方式大大增大不必要的催化剂床用量，且不用填充床而降低了管内气体流通的压降损耗，提高流通量，另一方面催化剂之间薄均匀分布，不会因为受热不均而造成局部热点或焦炭化，而且也提高反应接触面积，提高了催化剂涂层的使用率。
14.在一些实施例中，氢气分离部一侧与反应管的底部抵接，另一侧与反应管的顶部之间具有间隙，以使第一反应区与第二反应区相通，第一反应区的底部与第二入口相通，第二反应区的底部具有反应气排出口。
15.上述技术方案中，由于第一反应区中的甲醇水混合气进入是由下至上，因此通过氢气分离部与反应管底部抵接，使得第一反应区与第二反应区下方完全隔绝，确保进入第一反应区内的甲醇水混合气的独立性，不能进入第二反应区，而将氢气分离部的顶部与反应管间具有间隙，使得经过重整裂解反应后的反应气再进入至第二反应区中进行水煤气反
应，使得第一反应区和第二反应区呈倒u形流道，确保两次反应时的相互独立以及反应后的相互导通。
16.在一些实施例中，氢气分离部为管状结构，氢气分离部内的管腔用于供氢气流通导出，氢气分离部的内外两侧均具有分离膜，分离膜用于供第一反应区和第二反应区对应侧的氢气穿过所述分离膜进入管腔内。
17.其中，氢气分离部的外壁是带有0.2μm左右空隙的不锈钢管上涂70μm左右的钯合金涂层，钯合金涂层构成该分离膜，钯合金涂层与不锈钢管之间采用镍合金等调节空隙防止氢漏，这样氢气从靠近于反应管内壁的一侧不断由于浓度和压差，而分离进入氢气分离部的管腔中，提高氢气的分离率。
18.在一些实施例中，反应管设为多个，多个反应管在罐体内沿其周向均匀分布。
19.上述技术方案中，通过将罐体内反应管的数量设为多个，多个反应管可以同时进行制氢反应，并且通入罐体内的水蒸气也可以同时对多个反应管进行换热，提高了热能的利用率，并且也提高了氢能的产率。同时，将多个反应管在罐体内周向均匀分布，使得多个反应管所接收的热能更加均匀，从而对反应管的温度控制更加精确。
20.在一些实施例中，预热管位于多个反应管所围合的区域内，预热管远离第二入口的一端通过分配管分别进入各个反应管内的所述第一反应区内。
21.上述技术方案中，预热管在罐体的底部通过分配管对经过预热后的甲醇水混合气进行分配，让经过预热后的甲醇水混合气能够均匀进入每一个反应管的底部，从而进行重整反应。
22.在一些实施例中，预热管呈u形或s形流道布置。
23.上述技术方案中，s形流道可以增加预热管与水蒸气之间的换热面积，从而提高水蒸气对预热管的预热效果。
24.本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本技术一些实施例提供的高效控温的膜式重整器的结构示意图；
27.图2为图1中高效控温的膜式重整器的俯视图。
28.图标：1-罐体；2-反应管；3-氢气分离部；4-第一反应区；5-第二反应区；7-加热管；8-水蒸气收集管；9-水蒸气入口管；10-预热管；11-反应气分配管；12-氢气收集管；13-反应尾气收集管；14-水蒸气分配管；a-第一入口；b-第二入口；c-氢气出口；d-反应气排出口；e-水蒸气出口。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定相连，也可以是可拆卸相连，或一体地相连；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.实施例
35.本技术实施例提供一种高效控温的膜式重整器，请参阅图1和图2，高效控温的膜式重整器包括罐体1和反应管2，罐体1具有相对设置的第一入口a和第二入口b，第一入口a用于向罐体1内输入高压水蒸气，第二入口b用于向罐体1内输入甲醇水混合气；反应管2设于罐体1内，反应管2用于供甲醇水混合气进行重整反应以制氢，高压水蒸气用于提高所述罐体1内的环境温度；其中，反应管2内设有呈环形的氢气分离部3，氢气分离部3沿反应管2的轴向延伸，以将反应管2内空间分隔为第一反应区4和第二反应区5，第一反应区4相较于第二反应区5更靠近于反应管2的外壁；第一反应区4与第二入口b相通，第一反应区4用于进行重整裂解反应，第一反应区4与第二反应区5部分相通，以使第一反应区4内经过重整裂解反应后的反应气能够进入第二反应区5中，第二反应区5用于进行水煤气反应，氢气分离部3用于供第一反应区4和第二反应区5所产生的氢气分离并导出，第二反应区5的底部连通有反应气排出口d。
36.在本方案中，向罐体1中充入的高压高温水蒸气来控制反应管2内重整反应的需求温度，由于水蒸气热力学特性固定易控，可通过水蒸气的压力来控制温度，一方面，因为水的热容大，通过这种方式减小水蒸气用量，减少了传热空间的体积需求，而降低重整设备的体积，另一方面在设定反应管2的热交换壁厚度和材质的前提下，反应管2的传热系数固定，因此反应管2上的催化剂涂层的温度也就被热力学特性固定，反应均匀稳定。由于罐体1中的水蒸气均匀分布在反应管2外，水蒸气对反应管2的传热和接触均匀。同时，通过氢气分离部3将反应管2内分隔为第一反应区4和第二反应区5，并且第一反应区4为重整裂解反应，对温度需求较高，因此位于靠近于反应管2外壁的一侧，这样水蒸气对第一反应区4的温度提升更高，而位于内侧的第二反应区5为水煤气反应，对温度的需求较低，因此反应管2中的反
应气经第一反应区4反应后，汇合进入第二反应区5，进行水煤气反应，而氢气分离部3位于第一反应区4和第二反应区5之间，产生的氢气源源不断被分离进入氢气分离部3。因此通过此种反应管2结构并配合高压高温的水蒸气进行温度控制，使得氢气与杂质的分离选择率可达1000:1，产氢率高，结构简单，而且由于氢气的不断分离，可以将重整器尺寸可以做很小，反应进度会一直往产氢气的方向进行，产率提高。
37.其中，罐体1的外壁由绝热材料隔绝，防止热损耗，为了增大换热面积和反应时间，反应管2的直径需要设计尽量小，反应管2的数量可以是一根、两根甚至多根，反应管2的数量尽量密集，均匀分布在罐体1内。
38.需要说明的是，重整反应由甲醇裂解反应和水煤气反应两部分组成，裂解反应是吸热反应，水煤气是放热反应，整体上反应是吸热的，需要从外部供热，因此通过在重整器内逐级调节反应温度下降的反应区，而最终把氢产率提高。这里反应管2中第一反应区4主要为重整裂解为主反应，需求温度较高，在250摄氏度左右，第二反应区5以水煤气反应为主，需求温度相对较低，在200摄氏度左右。
39.在一些实施例中，第二入口b与反应管2之间还设有预热管10，预热管10位于多个反应管2所围合的区域内，预热管10的外壁与罐体1的水蒸气接触，以对预热管10内的甲醇水混合气进行预热。
40.上述技术方案中，预热管10的预热温度可由预热管10的热交换壁面积和外周的水蒸气压力来决定，水蒸气在罐体1中分布的温度是最高的，通过在第二入口b与所述反应管2之间还设有预热管10，利用预热管10的外壁与水蒸气接触，用来预热进入反应管2前甲醇水混合气，便于后续进入反应管2内温度能够顺利提升至需求温度，更利于重整反应的顺利进行。
41.在一些实施例中，第一入口位于罐体1的顶部，第二入口b位于罐体1的底部，反应管2的延伸方向与罐体1的高度方向同向设置，罐体1内底部的一侧设有水蒸气收集管8，水蒸气收集管8用于回收位于该侧的水蒸气。
42.上述技术方案中，由于水蒸气在罐体1内由上往下流动，因此在罐体1的底部设置有水蒸气收集管8，水蒸气收集管8可以对经过换热后的水蒸气进行回收，避免水蒸气的热量浪费，并利于后续对第二反应区5中通过加热管7对水煤气反应的温度控制。
43.在一些实施例中，反应管2内还设有加热管7，加热管7与水蒸气收集管8连通，加热管7贯穿设置于第二反应区5，以用于对第二反应区5内的反应气加热，加热管7的外壁与氢气分离部3的内壁之间构成第二反应区5。
44.上述技术方案中，通过在反应管2内设置有加热管7，由于第一反应区4和第二反应区5所需求的温度不同，第一反应区4的需求温度高于第二反应区5，因此通过在第二反应区5内设置有加热管7，并且该加热管7与水蒸气收集管8连通，刚好可以对第一反应区4换热后的水蒸气进行回收，然后水蒸气温度由于热交换会降低，进入加热管7的温度刚好可以加热需求相对低的水煤气反应的温度，此时温度的水蒸气更加符合第二反应区5内的换热温度，进而提高了对水蒸气的利用率，并且通过两级反应提高氢气的生成率。同时加热管7贯穿第二反应区5，可以使得第二反应区5的温度能够达到预定温度，从而加快了第二反应区5的反应效率，进而确保产氢的效率。
45.其中，加热管7与反应管2同轴线设置，可以使得加热管7对第二反应区5内的水煤
气加热更加均匀，进而保证产氢率。
46.在一些实施例中，反应管2的内壁设有第一催化剂涂层，以用于催化所述第一反应区4内进行重整裂解反应；所述加热管7的外壁设有第二催化剂涂层，以用于催化所述第二反应区5内进行水煤气反应。
47.由于第一催化剂涂层和第二催化剂涂层薄，一方面可以降低了催化剂的使用量，降低了成本，不需要用填充的方式大大增大不必要的催化剂床用量，且不用填充床而降低了管内气体流通的压降损耗，提高流通量，另一方面催化剂之间薄均匀分布，不会因为受热不均而造成局部热点或焦炭化，而且也提高反应接触面积，提高了催化剂涂层的使用率。
48.其中，第一催化剂涂层可以cu合金等，当甲醇水混合气从反应管2中第一反应区4流过后，一方面，在反应管2具有催化剂层的一侧由于与反应管2的外壁热交换而达到反应温度，在第一催化剂涂层处反应气生成氢气，氢浓度高，而第二反应区5靠近于氢气分离部3的一侧，即氢气分离部3的外壁是带有0.2μm左右空隙的不锈钢管上涂70μm左右的钯合金涂层，钯合金涂层与不锈钢管之间采用镍合金等调节空隙防止氢漏，这样氢气从靠近于反应管2内壁的一侧不断由于浓度和压差，而通过钯合金箔分离扩散到氢气分离部3的一侧，而造成第一反应区4靠近于反应管2内壁的一侧生成氢浓度大于第二反应区5靠近于氢气分离部3的一侧的氢浓度，这样在第一反应区4中的氢气由于浓差也会向氢气分离部3方向进行扩散，使得氢气进入氢气分离部3内，提高了氢气从第一反应区4进入至氢气分离部3的分离率。同理，第二反应区5同样适用，因为第二催化剂涂层位于加热管7的外壁，过程这里便不再赘述。
49.在一些实施例中，氢气分离部3一侧与反应管2的底部抵接，另一侧与反应管2的顶部之间具有间隙，以使第一反应区4与第二反应区5相通，第一反应区4的底部与第二入口b相通，第二反应区5的底部具有反应气排出口d。
50.上述技术方案中，由于第一反应区4中的甲醇水混合气进入是由下至上，因此通过氢气分离部3与反应管2底部抵接，使得第一反应区4与第二反应区5下方完全隔绝，确保进入第一反应区4内的甲醇水混合气的独立性，不能进入第二反应区5，而将氢气分离部3的顶部与反应管2间具有间隙，使得经过重整裂解反应后的反应气再进入至第二反应区5中进行水煤气反应，使得第一反应区4和第二反应区5呈倒u形流道，确保两次反应时的相互独立以及反应后的相互导通。
51.在一些实施例中，氢气分离部3为管状结构，氢气分离部3内的管腔用于供氢气流通导出，氢气分离部3的内外两侧均具有分离膜，分离膜用于供第一反应区4和第二反应区5对应侧的氢气穿过所述分离膜进入管腔内。
52.其中，氢气分离部3的外壁是带有0.2μm左右空隙的不锈钢管上涂70μm左右的钯合金涂层，钯合金涂层构成该分离膜，钯合金涂层与不锈钢管之间采用镍合金等调节空隙防止氢漏，这样氢气从靠近于反应管2内壁的一侧不断由于浓度和压差，而分离进入氢气分离部3的管腔中，提高氢气的分离率。
53.在一些实施例中，反应管2设为多个，多个反应管2在罐体1内沿其周向均匀分布。
54.上述技术方案中，通过将罐体1内反应管2的数量设为多个，多个反应管2可以同时进行制氢反应，并且通入罐体1内的水蒸气也可以同时对多个反应管2进行换热，提高了热能的利用率，并且也提高了氢能的产率。同时，将多个反应管2在罐体1内周向均匀分布，使
得多个反应管2所接收的热能更加均匀，从而对反应管2的温度控制更加精确。
55.在一些实施例中，预热管10位于多个反应管2所围合的区域内，预热管10远离第二入口b的一端通过分配管分别进入各个反应管2内的所述第一反应区4内。
56.上述技术方案中，预热管10在罐体1的底部通过分配管对经过预热后的甲醇水混合气进行分配，让经过预热后的甲醇水混合气能够均匀进入每一个反应管2的底部，从而进行重整反应。
57.在一些实施例中，预热管10呈u形或s形流道布置。
58.上述技术方案中，s形流道可以增加预热管10与水蒸气之间的换热面积，从而提高水蒸气对预热管10的预热效果。
59.需要说明的是，在操作中，如需提高反应尾气中未利用的反应气利用率，可把反应气排出口d的反应气尾气与新反应气以一定比例混合从第二入口b通入进一步反应，而从水蒸气排出口排出的温度降低的水蒸气经过热循环加压后重新可以从第一入口进入进行加热操作。如需要加快氢气的反应速度，即氢响应快，即对燃料电池带动的负载响应快，就可加大反应气的流速，同时反应气排出口d的尾气中未利用的多，也可加大尾气循环比例，由于分离膜的分离的氢气纯度高接近100％，反应管2内的反应快慢不会对氢气产品的纯度造成任何影响。
60.而对重整器的设备中温度的控制，只需控制第一入口的进气的水蒸气压力的流量，就可通过热力学交换的理论，根据各组分热力学特性自动定下对应的反应管2的反应壁温度，加热管7的反应壁温度，以及预热管10的外壁温度，而无需外部控制测温器件调节。一方面，测试控件存在精度低响应不准的问题，另一方面，额外引入这些器件也增加了设备的结构复杂性和成本，而且对于控制温度的调节回路，带有靠反馈机制的波动性，本身就带有温度的波动不稳定性，而此设计利用热力学内在物性，通过流道设计，而达到了自身稳定控温的需求。
61.综上所述，该高效控温的膜式重整器具有如下优点：
62.1、温度控制稳定，波动小，利用水蒸气在罐体内与壁交换热的方式，传热均匀，而且由于水的比热容大，对温度的控制不容易波动。由于热量交换＝温差
×
组分热容
×
组分流量，热量传递＝温度梯度/热阻，因此对于对应的反应气流量，只需设计对应的换热壁厚度和水蒸气压力，就可以固定对应的反应壁温度。
63.2、温度控制精确，对设备的罐体1中温度的控制，对应相应的反应气流量，只需控制进气的水蒸气的压力流量，就可通过热力学交换的理论，根据各组分热力学特性自动定下对应的反应管2的反应壁温度，加热管7的反应壁温度，预热管10的预热气温度，而无需外部控制测温器件调节。
64.3、温度控制方式简单。对逐级降低的反应温度控制不需要用很多组热源来控温，利用两级反应温度变低的特性，跟第一级传热(即预热管10以及反应管2)而降温的水蒸气通入加热管7跟第二级传热，由于热量＝温差
×
组分热容
×
组分流量，只需根据传热系数和流量计算，就可实现一流三热效果，因此设计简单。而且通过把两级反应设计在反应管2的中间的夹层中，而做到反应过程的精简设计和最小热损耗，最大限度利用了热能。
65.4、设备体积小，提高成本效率。罐体的所需体积小，由于水蒸气热容大，同样的传热量所需体积小，因此重整器设备可做简洁。结构简单：由于控温方式简易，减少了复杂的
控温和器件，因此重整器结构设计简洁。成本低：由于体积小，结构设计简单，所需复杂器件少，而且催化剂用量小，再加上温度控制稳定对反应中催化剂的寿命也延长，因此这些所带来的成本都变小。重量：催化剂涂膜而不填充，且省去了额外调温器件，减小了整体重量。热损小：精确控温设计带来的不会因波动而造成额外的热耗，而且多层管之间利用温度差的设计也使热损最小。
66.5、操作便利灵活，使用中，如需要反应速度快，即氢响应快，即对燃料电池带动的负载响应快，就可加大反应气的流速，同时尾气中未利用的反应气多，也可加大尾气循环比例，来应对氢需求，因此这种利用水蒸气传热的流道控温设计，可以灵活操作响应，无需复杂的元器传感控温系统，而做到不同氢流量的需求。
67.6、与pem的适配性高。对燃料电池匹配性高，如果需氢量突然提高，普通重整器温度还未达到，造成产氢小而电堆反极，但此设计对传热壁管上的催化剂传热速度快，达到反应条件的温度很快。如果需氢量突然降低，普通重整器需要降温的过程，会造成局部热区，而此设计只需降低水蒸气的流量就能达到效果。
68.7、反应进度高。使用反应管2的反应壁一侧涂催化剂一侧膜分离的方式，一边通过反应生成氢，一边通过分离降低氢浓度，从而增大了氢浓差而加大了氢的分离扩散率，同时也提高了反应转化率。由于氢气的不断分离，使得重整器尺寸可以减小。
69.8、产氢纯度高和压降小，催化剂需求低。边控温边膜分离的方式产氢纯度高，省掉了复杂的后续纯化操作设备，一步到位可以配合氢燃料电池实现封闭操作。不会因为反应速率和催化剂的选择而带来氢纯度的影响，对催化剂的要求低，降低成本。对膜重整器来说很大的问题是压降，这里采用对反应层催化剂涂层的方式，降低了流通压降。而且涂层的用量小，降低了系统整体成本且减小了重量，另一方面催化剂之间薄均匀分布，不会因为受热不均而造成局部热点或焦炭化，而且也提高反应接触面积，提高催化剂的使用率。
70.重整反应的整体过程为：高温高压的水蒸气从罐体1顶部的第一入口a到达水蒸气入口管9后，经过水蒸气分配管14均匀进入重整器的罐体1内，与从底部由下而上的甲醇水混合气通过预热管10的管壁进行热交换，预热甲醇水混合气，预热管10在罐体1的底部通过反应气分配管11进行分配，让甲醇水混合气均匀进入每一个反应管2的底部内的第一反应区4，甲醇水混合气在第一反应区4内进行重整反应，甲醇水混合气重整反应后在在顶部区汇合后进入第二反应区5，并进行水煤气反应，反应气进一步反应后提高氢气转化率后，各个反应管的反应气在反应尾气收集管13的收集作用下收集后，从反应气排出口d汇合后排出。同时，分布在罐体1内的水蒸气通过管壁与反应管2的外壁进行热交换，对反应管2提供稳定热量，使得第一反应区4处于对应的反应温度。进入底部的水蒸气进入水蒸气收集管8后进行重新分配，并进入每一个反应管2的加热管7，加热管7可以对第二反应区5内的反应气进行加热，水蒸气在加热管7的顶部汇合后，从罐体1顶部水蒸气出口e离开，而第一反应区4和第二反应区5生成的氢气经氢气分离部3的分离引导后，从底部的氢气收集管12的氢气出口c排出。
71.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
72.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。