[发明专利]一种甲醇水蒸气重整制氢设备及方法

说明书

本发明属于氢气制备技术领域。具体的，本发明提供了一种甲醇水蒸气重整制氢设备，包括液体储存器、主制氢设备和多个子制氢设备，所述主制氢设备得到氢气，同时将排出的余气输送至一所述子制氢设备中，且所述子制氢设备接收主制氢设备或/和其它所述子制氢设备排出的余气，利用该余气继续制备氢气。此外，本发明还提供了一种使用上述设备进行甲醇水蒸气重整制氢的方法。其采用多次余气重整的技术，从而进一步提高甲醇裂解效率，并且能够减少余气中的有害气体，提高氢气的浓度，对环境更加友好。

技术领域

本发明属于氢气制备技术领域，具体涉及一种甲醇水蒸气重整制氢设备及方法。

背景技术

能源的发展一直是人类社会文明进步的生命线，氢被称为“能源货币”，其热值仅次于核燃料，是汽油热值的三倍。氢又是无毒的载能体，且燃烧后不产生温室气体和其他污染物，十分有利于节能减排，故被看作21世纪理想的洁净新能源。近年来,由于质子交换膜燃料电池技术的突破和不断发展,氢能源是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁之一。同时氢也是重要的化工原料，在加氢反应(煤的液化和汽化、重油的重整、制药等)、金属材料加工制造等方面都大量使用。

目前，工业上大规模化石燃料制氢技术(天然气、水煤气等制氢)己相当成熟，但反应条件苛刻，须在800℃左右进行，所采用的设备需要特殊材质，同时还要考虑转化用的蒸汽、氢气纯化等所需的热源等问题。另外，电解水制氢电耗约5-8kW·h/m³·H₂，单位氢气成本更高。在精细化工和制药行业大量需求中小规模制氢，则以上制氢方法经济性都较差。

近年来我国发展起来大量的甲醇裂解制氢装置，反应温度(200～300℃)相对温和、甲醇储存和运输方便、氢气中不含硫等特点。甲醇水蒸汽重整制氢：CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂)与同等规模的天然气或轻油转化制氢装置相比，甲醇水蒸汽转化制氢的能耗仅是前者的50％，据测算，一套规模为1000m³/h的甲醇水蒸汽转化制氢装置的单位氢气成本不高于2元/m³·H₂。并且甲醇原料易得、价格便宜，2015年世界甲醇产量约8×107t/a，是排在合成氨、乙烯之后的第三大化工产品。因此，开发具有甲醇转化效率高，尾气排放少，更具节能环保的甲醇裂解制氢装置尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种更加高效节能，环境友好的甲醇水蒸气重整制氢设备及方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种甲醇水蒸气重整制氢设备，包括液体储存器、主制氢设备和多个子制氢设备，

所述主制氢设备得到氢气，同时将排出的余气输送至一所述子制氢设备中，且所述子制氢设备接收主制氢设备或/和其它所述子制氢设备排出的余气，利用该余气继续制备氢气，

其中，所述主制氢设备包括通过管路依次连接的换热器、气化室、重整室和分离室，所述换热器通过管路与所述液体储存器连通；

所述子制氢设备包括具有内腔的壳体，所述壳体内腔通过隔板分隔而成的子重整室和子分离室，所述隔板设有连通所述子重整室和子分离室的通气孔。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，所述重整室和所述分离室之间的管路上还设有预热控温机构，所述预热控温机构用以加热重整室输出的气体，使其与所述分离室的气体温度相同或者接近。所述预热控温机构作为重整室和所述分离室之间的缓冲，能够起到缓和气流平衡温度的效果。具体的，所述预热控温机构可以是具有管路热交换功能的电加热器、，例如江苏绿源导热油加热器科技有限公司提供的导热油炉循环加热器LYK-90产品或泰州市鑫旭换热设备厂提供的翅片加热器M050-40等。