甲醇水中压制氢系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种甲醇水中压制氢系统，包括重整器、氢分离装置以及二氧化碳分离器；所述甲醇水蒸气管内的甲醇水蒸气输送压力为7～18MPa；所述二氧化碳混合余气输出管上设置制冷机，所述制冷机作业温度在‑25～18℃。实现对系统内的气体进行循环纯化，理论收率可达到100％，实现氢气收率≥95％。

【技术实现步骤摘要】
甲醇水中压制氢系统
本技术涉及一种甲醇水中压制氢系统。
技术介绍
氢能源作为21世纪最理想的能源，作为汽车燃料，在低温下容易发动，而且对发动机的腐蚀作用小，可延长发动机的使用寿命。由于氢气与空气能够均匀混合，完全可省去一般汽车上所用的汽化器，从而可简化现有汽车的构造。更令人感兴趣的是，只要在汽油中加入4％的氢气。用它作为汽车发动机燃料，就可节油40％，而且无需对汽油发动机做多大的改进。氢燃料电池作为发电系统。无污染，燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。无噪声，燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合范围更广，包括室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。高效率，燃料电池的发电效率可以达到50％以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能(发电机)的中间变换，因为多一次能源转化，效率就减少一次。目前氢能源加氢站的氢气的主要来源是用储能罐由外地运回，整个加氢站需要存储大量的氢气；研究发现，氢能源产业中的氢气包括四个环节，氢气制备、氢气储存、氢气运输、氢气添加(往氢能源车中加氢气)，其中，氢气制备和氢气添加这两个环节目前比较安全，而氢气储存环节比较容易发生事故，氢气运输环节成本较高，这跟氢气的特性有关；目前新闻中经常会出现加氢站发生爆炸的问题和加氢费用高的原因。因此，为降低现在加氢站大量储存氢气的问题，缩短或者精简掉氢气运输环节的高成本，需要去重新设计一种加氢站系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种甲醇水中压制氢系统，解决目前加氢站因需要储备大量氢气造成安全隐患高和远距离高成本运输氢的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种甲醇水中压制氢系统，包括重整器、氢分离装置以及二氧化碳分离器；所述重整器进口连接甲醇水蒸气管，适于向重整器内输送甲醇水蒸气；所述甲醇水蒸气管内的甲醇水蒸气输送压力为7～18MPa；所述重整器出口与氢分离装置进口连接第一混合气输送管，适于将重整器内制成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体输送至氢分离装置内进行氢气分离；所述氢分离装置连接纯氢气输出管和二氧化碳混合余气输出管，所述二氧化碳混合余气输出管连接二氧化碳分离器，适于将二氧化碳混合余气送入二氧化碳分离器进行二氧化碳液化分离；所述二氧化碳分离器连接二氧化碳输出管和氢气混合余气输出管；所述二氧化碳混合余气输出管上设置制冷机，适于对输送的二氧化碳混合余气进行降温，所述制冷机作业温度在-25～18℃。进一步的，还包括第一三相换热装置和第二三相换热装置；所述甲醇水蒸气管与第一三相换热装置连接，适于将输入的甲醇水汽化成甲醇水蒸气；所述第一混合气输送管与第二三相换热装置连接，适于将制成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体换热之后送入氢分离装置内；所述纯氢气输出管依次连接第二三相换热装置和第一三相换热装置，纯氢气分别经两个三相换热装置换热降温之后输出；所述二氧化碳混合余气输出管依次连接第二三相换热装置和第一三相换热装置，二氧化碳混合余气分别经两个三相换热装置换热降温之后输出。进一步的，所述氢气混合余气输出管连接水煤气重整装置，所述水煤气重整装置连接第二混合气输送管，所述第二混合气输送管连接第一混合气输送管，所述第二混合气输送管上设置用于提升管内气体输送压力的气泵。进一步的，还包括二相换热装置，所述氢气混合余气输出管和二氧化碳混合余气输出管均与二相换热装置连接，适于使氢气混合余气与二氧化碳混合余气之间进行换热。进一步的，所述甲醇水蒸气管进口连接用于输送甲醇水的液态泵，所述液态泵工作泵压为7～18Mpa。进一步的，所述二氧化碳混合余气输出管上设置疏水器。进一步的，所述纯氢气输出管连接储氢罐，所述纯氢气输出管上设置压缩机，适于将纯氢气压入储氢罐内，所述储氢罐连接加氢机。又一方面，提供一种甲醇水中压制氢方法，采用上述甲醇水中压制氢系统，包括以下步骤：S1、液态泵将甲醇水送入甲醇水蒸气管，泵压为7～18MPa，甲醇水经第一三相换热装置之后汽化为甲醇水蒸气进入重整器内，甲醇水蒸气在重整器内制得氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体；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、氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体经过氢分离装置，分离成纯氢气和二氧化碳混合余气；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；S3、纯氢气依次经第二三相换热装置、第一三相换热装置换热降温之后输出；二氧化碳混合余气依次经第二三相换热装置、第一三相换热装置换热、制冷机降温至-25～18℃之后输入二氧化碳分离器内，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％；二氧化碳混合余气在二氧化碳分离器内的工作温度由制冷机控制在-25～18℃，压力由液态泵控制在7～18MPa；S4、将氢气混合余气送入水煤气重整装置内重整，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；所述水煤气重整反应装置将送入的氢气混合余气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、将重整混合气与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体相混合，所述重整混合气随氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体再次进入氢分离装置内氢纯化分离。进一步的，所述甲醇水由天然气替换。本技术的有益效果是：本技术的中压制氢系统，采用甲醇水作为原料，实现氢气制备，整个系统在中压(7～18MPa)环境下制氢，制氢效率高，实现对系统内的气体进行循环纯化，理论收率可达到100％，实现氢气收率≥95％。本技术的甲醇水中压制氢系统的工作方法最大的特点在于，通过在制氢系统源头，控制液态泵泵入甲醇水的压力，控制在中压(7～18MPa)，整个制氢都可以在这个中压范围进行作业，使整个制氢系统无需再去设置用于另外对系统增加工作压力的空压机或者压缩机之类的设备，进口处的一个液态泵即可掌控整个制氢系统作业压力，在该中压(7～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇水中压制氢系统，其特征是，包括重整器、氢分离装置以及二氧化碳分离器；/n所述重整器进口连接甲醇水蒸气管，适于向重整器内输送甲醇水蒸气；所述甲醇水蒸气管内的甲醇水蒸气输送压力为7～18MPa；/n所述重整器出口与氢分离装置进口连接第一混合气输送管，适于将重整器内制成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体输送至氢分离装置内进行氢气分离；/n所述氢分离装置连接纯氢气输出管和二氧化碳混合余气输出管，所述二氧化碳混合余气输出管连接二氧化碳分离器，适于将二氧化碳混合余气送入二氧化碳分离器进行二氧化碳液化分离；/n所述二氧化碳分离器连接二氧化碳输出管和氢气混合余气输出管；/n所述二氧化碳混合余气输出管上设置制冷机，适于对输送的二氧化碳混合余气进行降温，所述制冷机作业温度在-25～18℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种甲醇水中压制氢系统，其特征是，包括重整器、氢分离装置以及二氧化碳分离器；
所述重整器进口连接甲醇水蒸气管，适于向重整器内输送甲醇水蒸气；所述甲醇水蒸气管内的甲醇水蒸气输送压力为7～18MPa；
所述重整器出口与氢分离装置进口连接第一混合气输送管，适于将重整器内制成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体输送至氢分离装置内进行氢气分离；
所述氢分离装置连接纯氢气输出管和二氧化碳混合余气输出管，所述二氧化碳混合余气输出管连接二氧化碳分离器，适于将二氧化碳混合余气送入二氧化碳分离器进行二氧化碳液化分离；
所述二氧化碳分离器连接二氧化碳输出管和氢气混合余气输出管；
所述二氧化碳混合余气输出管上设置制冷机，适于对输送的二氧化碳混合余气进行降温，所述制冷机作业温度在-25～18℃。


2.根据权利要求1所述的甲醇水中压制氢系统，其特征是，还包括第一三相换热装置和第二三相换热装置；
所述甲醇水蒸气管与第一三相换热装置连接，适于将输入的甲醇水汽化成甲醇水蒸气；
所述第一混合气输送管与第二三相换热装置连接，适于将制成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体换热之后送入氢分离装置内；
所述纯氢气输出管依次连接第二三相换热装置和第一三相换热装置，纯氢气...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳锌，韩涤非，刘铁峰，李佳毅，岳野，王集杰，赵纪军，
申请(专利权)人：中科液态阳光苏州氢能科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32