[实用新型]反应辅热集成电热的制氢装置

说明书

本实用新型公开了一种反应辅热集成电热的制氢装置。所述装置包括静态混合器1、原料预热器2、中温换热器3、高温换热器4、电热转化管5、中温变换管6、冷却器7、气液分离器8、干燥器9、电加热机构10，静态混合器1、原料预热器2、中温换热器3、高温换热器4、电热转化管5依次连通，电热转化管5连通高温换热器4的换热管，高温换热器4的换热管依次连通中温变换管6、中温换热器3的换热管、冷却器7、气液分离器8、干燥器9。本实用新型的装置制作简单、供热方便，温度自控，无需复杂的公用工程、易小型化，特别适用于中小型制氢装置。

技术领域

本实用新型涉及一种电加热供热的条件下，以天然气或甲醇为原料与蒸汽混合利用反应热辅助电热的制氢装置，具体的为一种反应辅热集成电热的制氢装置，属于化工、冶金等相关领域。

背景技术

目前，以天然气、甲烷或甲醇制取氢气的装置有两种：一种是以天然气加水蒸气为工艺原料，预热至400~500℃后，通入填充有转化催化剂转化炉进行高温转化反应，生成H₂、CO₂及少量CO混合气体。转化炉的压力为5.0MPa、温度范围：600~800℃，催化剂为含镍、铝的通用催化剂。由于转化反应为吸热反应，需要用空气燃烧一部分天然气作为转化反应的高温热源。由此造成转化炉的结构复杂，原料消耗高，仅能适用于大型天然气制氢装置。

另一种是用甲醇和蒸汽或水为原料，甲醇经蒸发、气化预热后温度达到约250℃，压力1.0MPa，进入甲醇重整反应器，在催化剂的作用下，裂解生成H₂、CO₂及少量CO混合气体，经干燥去除未反应的水分，去分离制氢高纯度氢气或直接使用。此反应也是吸热反应，所需热量由蒸汽、燃气、燃油或电热导热油炉供给。此方法需单独设导热油供热系统，造成系统复杂，消耗过高，配套设备多，投资大，也不适用于小型用氢的需要。

实用新型内容

为解决天然气、甲醇装置设备复杂、原料消耗大以及不适用于小型化制氢的难题，本实用新型提供了一种反应辅热集成电热的制氢装置。本实用新型的装置制作简单、供热方便，温度和功率自控，无需复杂的公用工程、易小型化，特别适用于中小型制氢装置。

本实用新型的技术方案如下所述：

反应辅热集成电热的制氢装置，包括静态混合器1、原料预热器2、中温换热器3、高温换热器4、电热转化管5、中温变换管6、冷却器7、气液分离器8、干燥器9、电加热机构10，

原料气依次进入静态混合器1混合、原料预热器2预热，然后依次进入中温换热器3、高温换热器4通过回收的反应热量升温，然后原料气进入电热转化管5进行催化反应制得反应气体，同时，电加热机构10安装于电热转化管5外部电加热保持电热转化管5的反应温度，供给足够的发热功率；

流出电热转化管5的反应气体再次流入高温换热器4的换热管降温，并且回收热量用于高温换热器4内原料气的预热升温，高温换热器4换热后的反应气体进入中温变换管6补充蒸汽后进入中温换热器3的换热管再次放热降温，同时将放出的热量用于中温换热器3内原料气的预热升温；

流出中温换热器3的反应气体依次通过冷却器7、气液分离器8、干燥器9制得富氢气体。

优选，静态混合器1替换为文丘里混合器或管道混合器，作用是将反应物料天然气或甲醇蒸气与水蒸汽混合均匀。

优选，中温换热器3、高温换热器4为管壳式、板式、螺旋缠绕式、翅片式换热器中的任意一种或多种的组合，作用是提升进入电热转化管5的物料温度最大限度地回收反应预热，节约电热转化管5的电耗。

优选，依据制氢量的要求，电热转化管5为单个，或多个并联。

优选，电热转化管5为圆形或方形耐高温直管、U型管、蛇形管抑或螺旋管，管内填充天然气转化催化剂，作用是将含氢原料天然气或甲醇用蒸汽在催化剂的作用分解成氢气、二氧化碳及少量一氧化碳混合气体。