一种高效热利用甲醇水重整制氢装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高效热利用甲醇水重整制氢装置，属于甲醇水重整制氢技术领域，包括原料液储存罐、原料液输送装置、换热整合装置、制氢纯化装置、甲烷化装置，换热整合装置包括板式换热器装置、管式换热器装置，原料液储存罐通过原料液输送装置连接板式换热器装置冷流体入口，板式换热器装置冷流体出口通过管路与管式换热器装置冷流体入口连接，管式换热器装置冷流体出口通过管路与制氢纯化装置输入端连接，制氢纯化装置输出端通过管路连接甲烷化装置输入端，甲烷化装置输出端通过管路连接板式换热器装置热流体入口，通过管式换热器装置与管式换热器装置，利用高温氢气及过热尾气对原料液进行预热汽化，提高了热能利用效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效热利用甲醇水重整制氢装置


[0001]本技术涉及甲醇水重整制氢
，特别涉及一种高效热利用甲醇水重整制氢装置。

技术介绍

[0002]随着全球能源匮乏的现状与环境问题的矛盾日益加深，开发绿色新型能源已经成为克服该问题的重要手段。氢能作为21世纪最理想的绿色新型能源，具有燃烧热值高且燃烧产物无毒无害等特点(水与二氧化碳)，被视为可替代化石燃料的一种理想能源。大自然中的氢一般是以化合物的形式存在，石油与煤等化石燃料中都含有少量的氢，水储存氢含量约为12％。目前生活中的所用氢主要来源是化工中水的一系列反应，水源相较于储存有限的煤、石油等化石能源，是较为丰富且成本较低的能源。地球上海洋面积约占71％，水是地球上存在最为丰富的一种化合物。若能选择适当的方式来将水转化为氢，将会极大地降低人们对能源的消费成本。
[0003]氢是一种无色无味、密度远小于空气的低分子量气体。氢的燃烧热为 285.8KJ/mol，显著高于其他化石能源的燃烧热。同时，在空气下燃烧的氢气，其火焰温度可达到约2400℃，在焊接、切割等领域是一种非常有利用价值的热源。极低密度的特点让氢气具有易于携带、运输和存储等优点，广泛用于航天航空、能源汽车、建筑等领域。在高压与低温条件下，氢气从气态转变为液态，成为一种更易于存储、运输的液态氢。目前液态氢被广泛用于航天燃料，原因是液态氢在燃烧时放出的巨大能量足够推动火箭发射，且燃烧产物无毒无腐蚀性。
[0004]随着氢能源技术的快速发展和革新，越来越多的新能源领域也得到相应地和推动和发展。在众多例如氢燃料电池等新能源领域，氢是反应的重要反应原料。目前世界上大部分氢气时候从石油、天然气和煤炭等储量匮乏的化石燃料中制取得到。此外，电解水制氢也是一种可行方法，但由于能耗成本较高限制其应用的推广。因此，急需一种高效低能耗新制氢的手段来替代上述方法。甲醇/水重整制氢技术手段由于其低能耗、低成本、低副产物浓度以及易控制等优点得到越来越多研究者的关注，有研究者采用铜基催化剂和变压吸附技术重整得到高纯度氢气。
[0005]在特定温度、压力范围下，甲醇和水通过高选择性催化剂反应后得到主要产物氢气和二氧化碳，该系列复合反应如下：
[0006]CH3OH+H2O
→
CO2+3H2ꢀꢀ
(1)
[0007]CH3OH
→
CO+2H2ꢀꢀ
(2)
[0008]为了得到高纯度的氢气，重整反应器后部的提纯器(贵金属膜)会将重整反应产物中H2分离出来，得到的高纯度氢气用于后续的氢能消耗装置，后续装置也避免了除氢气外的副产物气体催装置的损害。
[0009]随着社会对提倡氢能源利用幅度的加大以及寻求可替代化石能源的迫切需求，小型、便携型甲醇水重整制氢装置展现出了良好的发展前景及市场。而对于小型甲醇水重整
制氢装置，热能能否充分利用直接影响整体设备的设计成本、外部电能损耗和零部件寿命损耗，影响其在人类生活中的普及程度。
[0010]因此，迫切需要设计一种高效热能利用率的甲烷重整制氢设备，来推动氢能在人类生活中的发展。

技术实现思路

[0011]本技术提供一种高效热利用甲醇水重整制氢装置，提高热能利用效率，减少高温尾气对设备的损耗。
[0012]为了解决上述技术问题，本技术的技术方案为：一种高效热利用甲醇水重整制氢装置，包括用于储存特定比例甲醇水混合液的原料液储存罐、用于输送甲醇水的原料液输送装置、换热整合装置、制氢纯化装置、甲烷化装置；所述换热整合装置包括板式换热器装置、管式换热器装置；所述原料液储存罐通过原料液输送装置连接板式换热器装置冷流体入口，所述板式换热器装置冷流体出口通过管路与管式换热器装置冷流体入口连接，所述管式换热器装置冷流体出口通过管路与制氢纯化装置输入端连接，控制器通过命令控制原料液输送装置的输送速度，进而控制进入到制氢纯化装置的原料液量，所述制氢纯化装置输出端通过管路连接甲烷化装置输入端，所述甲烷化装置输出端通过管路连接板式换热器装置热流体入口；甲烷化装置中所得到的含有极少量杂质的高温氢气通过板式换热器装置与冷原料液进行换热，由于温差发生热传递致使原料液温度上升，汽化的原料液进入到反应室更易发生重整反应。
[0013]作为优选，高效热利用甲醇水重整制氢装置还包括尾气燃烧装置，所述尾气燃烧装置输入端通过管路与制氢纯化装置输出端连接，所述尾气燃烧装置输出端通过管路与管式换热器装置热流体入口连接；
[0014]管式换热器装置用于燃烧尾气与原料液的热量交换；重整反应室所需热量为部分提纯后的燃料气燃烧所提供，燃烧后的高温尾气通过管道传输至管式换热器装置，与冷原料液再次交换热量后通过尾气排烟口排出；
[0015]燃烧后排出尾气的温度为300℃～368℃；高温尾气通过管路进入至管式换热器的管内，与管间的冷原料液进行第一次换热，换热后的低温尾气经过管路至排烟口排出。
[0016]作为优选，所述制氢纯化装置包括原料液气化装置、重整反应装置、气体分离装置，所述原料液气化装置、重整反应装置、气体分离装置依次连通，所述气体分离装置输出端分别通过管路连接甲烷化装置输入端及尾气燃烧装置输入端。
[0017]作为优选，所述重整反应装置重整反应室内设置有耐高温催化剂、用于原料蒸汽流动导向的原料导向管，在高温条件下，甲醇原料蒸汽在重整催化剂的作用下反应生成氢气等产物，通过管路进入气体分离装置。
[0018]作为优选，所述气体分离装置内设置有气体分离室，所述气体分离室包括金属外壳，设置在金属外壳内、用于分离氢气的气体分离膜，用于为气体分离膜提供支撑的金属支撑基底，从气体分离装置输出的气体温度为380℃～425℃。
[0019]作为优选，所述气体分离膜为复合金属钯分离膜，复合金属钯分离膜中Ag 含量约为2％～10％，Au含量约为1％～5％，Cu含量约为2％～15％。
[0020]采用上述技术方案，通过管式换热器装置与管式换热器装置，利用高温氢气及过
热尾气对原料液进行预热汽化，提高了热能利用效率，减少高温尾气对设备的损耗，无需额外设置加热装置。
附图说明
[0021]图1为本技术实施例的连接结构示意图；
[0022]图2为本技术实施例中换热整合装置的连接结构示意图。
[0023]图中，10、原料液储存罐，20、换热整合装置，21、板式换热器装置，22、管式换热器装置，30、制氢纯化装置，40、甲烷化装置，50、尾气燃烧装置。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本技术，但并不构成对本技术的限定。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]如图1所示，本技术提供的一种高效热利用甲醇水重整制氢装置，包括原料液储存罐10、原料液输送装置、换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效热利用甲醇水重整制氢装置，其特征在于：包括原料液储存罐(10)、原料液输送装置、换热整合装置(20)、制氢纯化装置(30)、甲烷化装置(40)；所述换热整合装置(20)包括板式换热器装置(21)、管式换热器装置(22)；所述原料液储存罐(10)通过原料液输送装置连接板式换热器装置(21)冷流体入口，所述板式换热器装置(21)冷流体出口通过管路与管式换热器装置(22)冷流体入口连接，所述管式换热器装置(22)冷流体出口通过管路与制氢纯化装置(30)输入端连接，所述制氢纯化装置(30)输出端通过管路连接甲烷化装置(40)输入端，所述甲烷化装置(40)输出端通过管路连接板式换热器装置(21)热流体入口。2.根据权利要求1所述的高效热利用甲醇水重整制氢装置，其特征在于：还包括尾气燃烧装置(50)，所述尾气燃烧装置(50)输入端通过管路与制氢纯化装置(30)输出端连接，所述尾气燃烧装置(50)输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：高继明，王小鹏，沈志杰，蒋彪，
申请(专利权)人：广东能创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：