[实用新型]基于甲醇水重整制氢系统的余气换热助燃系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及甲醇水重整制氢系统技术领域，特别涉及一种基于甲醇水重整制氢系统的余气换热助燃系统。

背景技术

氢，是一种21世纪最理想的能源之一，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的主要是CO₂和SO₂，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储量是有限的，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。氢的分布很广泛，水就是氢的大“仓库”，其中含有11%的氢。泥土里约有1.5%的氢；石油、煤炭、天然气、动植物体内等都含有氢。氢的主体是以化合物水的形式存在的，而地球表面约70%为水所覆盖，储水量很大，因此可以说，氢是“取之不尽、用之不竭”的能源。如果能用合适的方法从制取氢，那么氢也将是一种价格相当便宜的能源。

目前，世界上氢的年产量约为3600万吨，制氢方法主要有两种：其一、绝大部分氢是从石油、煤炭和天然气中制取，这种方法需要消耗本来就很紧缺的矿物燃料；其二、约有4%的氢是用电解水的方法制取，这种方法消耗电能大，很不划算。随着技术的进步，采用甲醇和水重整制氢的技术渐渐得到发展，其能减少化工生产中的能耗和降低成本，并有望替代电能消耗特别在的电解水制氢工艺。利用先进的甲醇水蒸气重整技术制取H₂与CO₂的混合气体，再经钯膜分离器分离，可分别得到H₂和CO₂。

参照中国发明申请201310340475.0（申请人：上海合既得动氢机器有限公司），该专利公开了一种甲醇水制氢系统，甲醇与水蒸气在重整器的重整室内，在350-570℃温度下1-5M Pa的压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢气和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。反应方程如下：(1)CH₃OH→CO+2H₂；(2)H₂O+CO→CO₂+H₂；(3)CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂，重整反应生成的H₂和CO₂，再经过分离室的钯膜分离器将H₂和CO₂分离，得到高纯氢气。

甲醇与水蒸气的重整制氢反应的过程中，由于重整器内需要维持350-570℃温度，因此，在重整器启动之后，一部分生成的H₂需要与O₂燃烧，产生热量，以维持重整器的运行。在现有技术中，O₂直接来源于从外界扇进重整器的空气，具体参照中国发明申请201410311217.4（申请人：广东合即得能源科技有限公司），重整器安装有进风盖板，该进风盖板设有风道，外界空气可经该风道进入至重整器内。重整器设有排气装置（气筒），外界空气中的N₂ 、CO₂等未燃烧的气体，O₂与 H₂燃烧后产生的水汽，均从排气装置（气筒）中排出，与此同时，甲醇水重整反应生成的H₂和CO₂，经过分离室的钯膜分离器分离出氢气后，剩下的CO₂以及未反应的水汽也从排气装置（气筒）中排出。这些排出的余气（包括水汽、CO₂、 N₂等气体）具有的特性是：贫氧、富水汽、热量高，其温度通常在300-600℃之间。

承上，基于以上技术情况，其带来的缺陷是：其一、排出的余气，浪费了大量的热能，使得甲醇水重整制氢系统的甲醇水原料利用率不高，不利于节能减排；其二、排出的余气，具有较高的温度（通常在300-600℃之间），影响甲醇水重整制氢系统各部分设备运转，例如当控制装置若受到高温气体影响，其寿命和稳定性将明显降低，甚至出现严重烧坏问题；其三、重整器内燃烧需要的O₂直接来源于从外界扇进重整器的空气，空气温度为常温，常温空气直接进入重整器后，其助燃效果不佳。

实用新型内容