[发明专利]重整、分离一体式中压制氢系统及其制氢方法

权利要求书

1.一种重整、分离一体式中压制氢系统，其特征是，包括重整分离装置、三相换热装置、疏水器、制冷机以及二氧化碳液化装置；

所述重整分离装置包括上反应腔和下反应腔，所述上反应腔和下反应腔连通，所述上反应腔填充第一催化填料，所述下反应腔内填充第二催化填料；

所述上反应腔开设用于输入甲醇水蒸气的第一进口以及用于输出二氧化碳混合余气的第一出口，所述上反应腔内插入吸氢管，所述吸氢管对于上反应腔内的混合气体进行吸氢分离，并将吸附的氢气从吸氢管输出；所述下反应腔开设有用于输入氢气混合余气的第二进口；

所述第一进口连接甲醇水蒸气进管，所述吸氢管出口连接纯氢气出管，第一出口连接二氧化碳混合余气出管，所述甲醇水蒸气进管、纯氢气出管以及二氧化碳混合余气出管均连接三相换热装置，所述二氧化碳混合余气出管依次连接疏水器、制冷机以及二氧化碳液化装置，所述二氧化碳液化装置连接氢气混合余气出管，所述氢气混合余气出管连接重整分离装置的第二进口，所述氢气混合余气出管上设置有用于提升管内氢气混合余气输送压力的气泵；

所述甲醇水蒸气进管连接液态泵，所述液态泵的泵压为7～18MPa；

制冷机控制的温度为-25～18℃；

所述吸氢管为铌管，第一催化填料为铜基填料或者锆基填料，第二催化填料为铜基填料或者锆基填料，所述上反应腔和下反应腔作业的温度为200～500℃；

所述纯氢气出管连接储氢罐，所述纯氢气出管上设置压缩机，适于将纯氢气送入储氢罐内，所述储氢罐连接加氢机。

2.根据权利要求1所述的重整、分离一体式中压制氢系统，其特征是，所述吸氢管替换为钯膜管或钯合金膜管，所述上反应腔和下反应腔作业的温度替换为250～550℃。

3.一种中压制氢方法，其特征是，采用权利要求1-2中任意一项所述的重整、分离一体式中压制氢系统，包括以下步骤：

S1、液态泵将甲醇水送入甲醇水蒸气进管，泵压为7～18MPa，甲醇水受热汽化成为甲醇水蒸气进入重整分离装置的上反应腔内，甲醇水蒸气在上反应腔进行重整反应生成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体，然后吸氢管对生成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体行氢气分离；

所述氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体的气相组分为氢气65～75％、二氧化碳20～26％、0.3～3％一氧化碳；

S2、吸氢管对氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行分离，分离到的纯氢气从吸氢管输出被采集；剩余的二氧化碳混合余气从二氧化碳混合余气出管输出，二氧化碳混合余气经液态泵控制压力，制冷机控制二氧化碳混合余气的温度，然后将二氧化碳混合余气送入二氧化碳分离装置内进行二氧化碳液化分离；

所述二氧化碳混合余气的气相组分为氢气25～45％、二氧化碳55～75％、水0～3％、0.3～3％一氧化碳；

制冷机控制的温度为-25～18℃；

S3、所述二氧化碳混合余气在二氧化碳分离器内制成液态二氧化碳和氢气混合余气，液态二氧化碳输出收集；

所述氢气混合余气的组分为氢气65～75％、二氧化碳20～26％、一氧化碳3～9％；

S4、将氢气混合余气送入重整分离装置的下反应腔内，配水制成重整混合气，根据一氧化碳的含量进行配水，配水比一氧化碳：水为1:1～20；

将送入的氢气混合余气在下反应腔内配水重整成重整混合气，所述重整混合气的气相组分为氢气62～77％、二氧化碳22～27％、一氧化碳0.5～1.5％；

以使所述重整混合气中氢气、二氧化碳、一氧化碳的比例，与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体中氢气、二氧化碳、一氧化碳的比例相接近；

S5、重整混合气进入上反应腔内，与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体相混合，吸氢管对重整混合气与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行氢分离作业。

4.根据权利要求3所述的中压制氢方法，其特征是，输出的纯氢气和二氧化碳混合余气均经过三相换热装置换热降温之后输出，所述甲醇水经过三相换热装置换热汽化为甲醇水蒸气。

5.根据权利要求3所述的中压制氢方法，其特征是，所述甲醇水由天然气替换。