[发明专利]一种甲醇水蒸气重整制氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及氢气制造领域，尤其是一种甲醇水蒸气重整制氢的方法。

背景技术

近年来，随着工业的发展，氢气已广泛应用于蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、生物工程、石油炼制、清洁燃料、农林产品加氢、精细化工等领域，同时，随着相关领域的发展，对高纯度氢气的需求量也急剧增加。

目前， 氢气的制备方法主要有：水电解制氢法、富氢工业废气回收法和甲醇裂解重整制氢法。由于甲醇裂解重整制氢法具有原料方便易得，流程短，设备简单，投资小，操作容易，运行安全平稳，生产成本低，经济效益显著等优点，因而得到广泛应用。

现有的甲醇裂解重整制氢法是将甲醇和脱盐水按一定比例混合后，在一定温度、压力条件下通过催化剂作用，进行气相催化转换反应，得到转化气。转化气以H₂为主，同时还含有CO、CO₂、CH₄和H₂O等。转化气经过净化处理后，被送入一套变压吸附装置，一次性分离除去所有杂质，得到氢气，其余尾气则被排入大气中。该方法采用一套变压吸附装置富集氢气，氢气总收率一般在80-85%之间，资源浪费严重，同时，生产一标准立方氢气需要消耗甲醇0.58-0.70kg，甲醇消耗量较大，且尾气会对环境造成污染。

中国专利申请日为2008年7月30日，申请人为四川亚连科技有限责任公司，申请号为CN200610022102.9，公开了一种甲醇重整制氢的方法，该方法采用一套装有脱碳吸附剂的变压吸附脱碳装置脱去二氧化碳，得到含有H₂、CO和CH₄的脱碳粗氢气，再将该脱碳粗氢气送入一套变压吸附提氢装置中脱去所有杂质即得到产品氢气，同时将提氢装置中的尾气增压后返回转化器内反应。通过回收提氢装置尾气中的有效气体，从而提高甲醇利用率，达到高的氢气回收率。然而甲醇水蒸气重整反应中存在如下碳氢化物甲烷化副反应：

CO+3H₂=CH₄+H₂O；

CO₂+4H₂= CH₄+2H₂O；

该反应会产生少量甲烷，甲烷作为惰性气体会在回路中不断累积，同时回路中还含有由空气中带入的少量氮气，因此，要100%回收提氢装置中的尾气是不可能的，其所提出的最终产品的氢气总收率和甲醇消耗量也不能达到。该方法所得到的氢气总收率较低，甲醇消耗较高。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有甲醇重整制氢方法得到的氢气总收率较低，甲醇消耗高的问题，提供一种甲醇水蒸气重整制氢的方法，本发明通过改变甲醇水蒸气重整制氢的工艺流程，在保证产品氢气纯度的同时，有效提高氢气的总收率，显著降低甲醇消耗，同时，对产生的二级提氢解析气进行有效回收利用，不仅减少了尾气排放对环境造成的污染，而且能够有效降低生产能耗。本发明构思巧妙，操作方便，可靠性高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种甲醇水蒸气重整制氢的方法，包括如下步骤：

步骤一、制备转化气：将甲醇与水混合后，增压送入原料预热器中预热，再将预热后的混合物送入气化过热器中加热，加热后的混合物进入转化反应器中进行催化反应，生成转化气；

步骤二、降温和净化：转化气经冷却至常温后，进入水洗塔中，用脱盐水除去其中的甲醇，得到净化气；

步骤三、净化气的分离和提纯：净化气首先进入变压吸附脱碳装置中脱去二氧化碳，含有二氧化碳的杂质气体被分离，同时得到一级净化气体，再将一级净化气体送入一级变压吸附提氢装置中除杂，分别得到一级高纯氢气和含有杂质的一级提氢解析气，一级提氢解析气经增压、冷却至室温后，进入二级变压吸附提氢装置中进行二次除杂，分别得到二级高纯氢气和二级提氢解析气，将二级提氢解析气进行回收，同时将二级高纯氢气与一级高纯氢气混合输出，得到最终产品。

所述步骤一中，混合物进行催化反应时，采用导热油加热炉进行加热。

将回收的二级提氢解析气作为燃料气送入导热油加热炉进行燃烧。

所述步骤二中，转化气依次经过原料预热器、转化气冷却器冷却至常温。

所述步骤三中，将含有二氧化碳的杂质气体进行分离提纯，得到二氧化碳产品气。