[发明专利]一种用于甲醇重整制氢的供热系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于甲醇重整制氢的供热系统，包括：水蒸气发生装置，用于加热液态水并分离出饱和水蒸气；甲醇进料装置，其包括顺次连接的甲醇罐、甲醇进料管道，甲醇进料管道的出口与水蒸气发生装置上的甲醇入口连接；氧气进气装置，其包括氧气罐、氧气进气管道，氧气进气管道的出口与水蒸气发生装置上的空气入口连接；进水装置，其包括水箱、带水泵的进水管，进水管与水蒸气发生装置上的新水入口连接；还包括与水蒸气发生装置上水蒸气出口连接的重整反应器，其通过蒸发器循环连接至水蒸气发生装置。并且还提供用于甲醇重整制氢的供热方法。本发明的供热系统和供热方法供热均匀恒定，可提高重整制氢反应效率。

技术领域

本发明属于热量供应与传输技术领域，涉及一种用于甲醇重整制氢的供热系统和方法。

背景技术

随着化石能源危机和环境污染的日益严峻，开发高效清洁可再生的新能源成为了人们的迫切需求。氢气单位质量燃烧热值高，且生成产物只有水，对环境无污染，是一种十分理想的高效环保新能源，是公认的未来能源。

目前，氢气的主要来源有化石燃料重整制氢和水电解制氢等。其中，水电解制氢需要消耗大量电能，成本高昂。而化石燃料重整制氢成本相对低廉，获得更多人的青睐。在众多可以通过重整制取氢气的燃料中，甲醇因其来源广泛、单位质量制取氢气量大、重整反应条件缓和等优点，成为制取氢气的重要原料之一。

甲醇重整制氢反应主要分为三种：甲醇部分氧化重整、甲醇水蒸气重整和甲醇自热重整，其中，甲醇水蒸气重整反应因其产氢比例高，反应温度低等特点，应用更为广泛。

甲醇水蒸气重整制氢反应的化学反应式为

CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂-49.5kJ/mol

甲醇水蒸气重整制氢反应的理想反应温度在230～290℃之间，是吸热反应，需要外界不断提供热量，才能使反应不断进行下去。因此，如何向甲醇水蒸气重整制氢反应提供热量是每个甲醇水蒸气重整制氢系统需要考虑的问题。目前，甲醇水蒸气重整制氢系统的供热方法主要有两种。一种是直接利用(催化)燃烧烟气向甲醇水重整反应提供热量，多适用于小型甲醇重整制氢装置，其优点是结构紧凑、体积利用率高，缺点是重整反应器容易受热不均，温度控制难度大，且难以推广到大型甲醇重整制氢装置。另一种是更普遍的方法是使用导热油作为中间换热载体，其优点是重整反应器受热更均匀、控温较精确，其缺点包括：导热油长期运行可能会发生裂解、变质等情况，影响使用，并有安全隐患；导热油系统组成设备多，一般包括高温热油泵、膨胀槽、导热油炉等，体积大，不易集成；导热油膨胀槽是开口设备，导热油容易挥发到环境中，造成污染。

近年来，行业中也提出使用水蒸气进行供热；中国专利文献ZL201610302025.6公开了一种用于甲醇重整制氢反应的供热方法，具体的使用高温高压水蒸气为甲醇重整反应器提供热量。但是，其供热系统仍然是使用高温循环泵来维持水蒸气的闭式循环，增加了系统的安装和运行维护成本。并且，该专利方案并不能保证用来供热的水蒸气为饱和状态，其加热控温效果有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是上述现有技术中的的不足，提供一种结构工艺流程简单、供热均匀恒定、提高重整制氢反应效率的用于甲醇重整制氢的供热系统和方法。

本发明的目的之一是提供一种用于甲醇重整制氢的供热系统，所采用的的技术方案如下：

一种用于甲醇重整制氢的供热系统，包括：

水蒸气发生装置，用于加热液态水并分离出饱和水蒸气；

甲醇进料装置，所述甲醇进料装置包括顺次连接的甲醇罐、带甲醇计量泵的甲醇进料管道，所述甲醇进料管道的出口与水蒸气发生装置上的甲醇入口连接；