一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺，装置包括：配合设置的重整室、纯化膜组件、甲烷催化反应室；醇水罐与进料泵通过管路连接，进料泵的另一端经第一换热器管路连接至重整室；甲烷催化反应室经第一换热器管路连接至氢气罐，第一换热器的高纯氢出口端设置第一压力传感器，紧邻氢气罐的管路上设置第二压力传感器；真空泵连接到重整室与纯化膜组件之间的连接管路上，紧邻真空泵的连接管路上设置第一电磁阀和第二电磁阀；氢气罐通过管路连接到第二电磁阀与纯化膜组件之间的连接管路上。通过本发明专利技术的技术方案，采用间歇方式抽真空，在高温热待机时采用富氢或者纯氢充入纯化膜组件、重整室内部，无需使用惰性气体，降低了使用和维护成本。和维护成本。和维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺


[0001]本专利技术涉及制氢纯化
，具体而言，涉及一种甲醇重整制氢纯化装置和一种甲醇重整制氢纯化工艺。

技术介绍

[0002]随着技术的进步，采用甲醇和水重整制氢的技术渐渐得到发展，其能减少化工生产中的能耗和降低成本。利用先进的甲醇水蒸气重整技术制取H2与CO2的混合气体，再经氢气纯化装置分离，可分别得到H2和CO2。
[0003]相关技术中，如CN104925755B基于甲醇水重整制氢系统的氢纯化装置保护系统及方法，CN210764311U一种面向醇类重整制氢的氢气分离系统，抽真空都是直接从换热器附近开始抽，需要将换热器内部的甲醇水燃料抽出来，较为繁琐；热待机过程中需要对系统持续或者间接抽真空，真空泵损坏频次较高，使用寿命较短，影响整套装置的使用寿命；使用惰性气体保护纯化膜等，惰性气体使用完成之后需要重新更换惰性气体，使用和维护成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的目的在于提供一种甲醇重整制氢纯化装置和一种甲醇重整制氢纯化工艺，采用间歇方式抽真空，在高温热待机时采用富氢或者纯氢充入纯化膜组件、重整室内部，使得纯化膜组件在高温情况下处于氢气氛围中，纯化膜也即钯膜在高温环境中可完全杜绝与氧气接触，而且也无需使用惰性气体，降低了使用和维护成本。同时，在高温热待机情况下不用抽真空，能有效延长纯化膜组件及其余配件的寿命，而且提高了真空泵的使用寿命。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面的技术方案提供了一种甲醇重整制氢纯化装置，包括：配合设置的重整室、与所述重整室管路连接的纯化膜组件、以及与所述纯化膜组件连接的甲烷催化反应室；醇水罐与进料泵通过管路连接，所述进料泵的另一端经第一换热器管路连接至所述重整室，原料液经第一换热器进行换热升温；所述甲烷催化反应室经所述第一换热器管路连接至氢气罐，高纯氢经所述第一换热器进行换热降温，所述第一换热器的高纯氢出口端设置第一压力传感器，紧邻所述氢气罐的管路上设置第二压力传感器；真空泵，通过管路连接到所述重整室与所述纯化膜组件之间的连接管路上，紧邻所述真空泵的连接管路上设置第一电磁阀和第二电磁阀，所述第二电磁阀通过三通分别与所述第一电磁阀和所述第一压力传感器连接；所述氢气罐通过管路连接到所述第二电磁阀与所述纯化膜组件之间的连接管路上。
[0007]在该技术方案中，由醇水罐经进料泵向重整室输送的原料液与甲烷催化反应室流出的高纯氢经第一换热器进行换热，利用高纯氢的热量对原料液进行加热，充分利用热量，节约能源。在第一换热器的高纯氢出口端设置的第一压力传感器，在制氢状态时，检测管路
内部纯氢的压力，以控制制氢的速率，在热待机状态时，检测保护用氢气压力或者真空度压力，以进行抽真空操作和氢氛围热带的启停控制。在氢气罐管路上设置的第二压力传感器，检测氢气罐氢气压力，从而控制制氢状态和热待机状态的切换。真空泵通过管路连接到重整室与纯化膜组件之间的连接管路上，与第一换热器相距较远，且在抽真空时第一换热器到重整室之间的管路是不通的，一定程度上避免了由真空泵抽出大量液体现象的发生，提高了真空泵的使用寿命，降低了真空泵的损坏频次。氢气罐通过管路连接到所述第二电磁阀与纯化膜组件之间的连接管路，在高温热待机状态下，连通使得纯化膜组件进入氢氛围热带，避免了钯膜与空气中的氧气接触，而且无需使用惰性气体，降低了使用和维护成本，同时，在高温热待机情况下不用抽真空，能有效延长纯化膜组件及其余配件的寿命，而且提高了真空泵的使用寿命。
[0008]重整室是甲醇水蒸气发生化学反应生成富氢产物的场所，富氢产物中主要成分有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体，其中氢气为主要成分。进料泵是重整室催化剂反应压力的提供装置，重整室反应釜内部压力的大小与进料泵输送的流量密切相关。重整室出来的富氢气体通过过滤器后进入纯化膜组件，纯化膜组件将氢气以及除氢气外的气体分离，高纯氢在压力的作用下从其中一接口流出，其余气体在压力的作用下从另外一接口通道进入燃烧室进行燃烧，给甲醇水由液态变为气态以及重整反应提供热量。
[0009]重整室内安装有高温制氢催化剂，该制氢催化剂属于铬系催化剂，催化剂的最佳反应温度为360℃
‑
400℃。反应方程式为：(1)CH3OH
→
CO+2H2、(2)H2O+CO
→
CO2+H2、(3)CH3OH+H2O
→
CO2+3H2，重整反应生成的H2和CO2。纯化膜组件的温度为360℃
‑
400℃，纯化膜的使用温度范围与制氢催化剂的温度范围一致。重整室和纯化膜组件都安装在热箱里面，热箱用隔热材质进行保温，防止热量向外部环境热传导。纯化膜组件的纯氢出口端连接甲烷催化反应室，甲烷催化反应室内有甲烷催化剂，甲烷催化剂属于镍系催化剂，使用温度范围为250℃
‑‑
500℃。甲烷催化剂将氢气中可能存在的一氧化碳变成二氧化碳；其反应方程为：(1)CO+3H2→
H2O+CH4、(2)CO2+4H2→
2H2O+CH4。
[0010]在上述技术方案中，优选地，所述第一换热器与所述氢气罐的连接管路上自所述第一换热器起依次设置第三电磁阀、第四电磁阀、第一单向阀、第一过滤器和所述第二压力传感器，所述第一单向阀限制高纯氢由所述第一换热器向所述氢气罐方向流动，所述第四电磁阀为三通电磁阀，其中一个接口在初始制氢时打开进行排空；所述氢气罐与所述纯化膜组件之间的连接管路上自所述氢气罐起依次设置所述第二压力传感器、第一节流阀、第五电磁阀、第二单向阀，所述第二单向阀限制高纯氢由所述氢气罐向所述纯化膜组件方向流动。
[0011]在该技术方案中，第一换热器与氢气罐的连接管路上自第一换热器起依次设置第三电磁阀、第四电磁阀、第一单向阀、第一过滤器和第二压力传感器，其中第一单向阀的设置限制了高纯氢由第一换热器向氢气罐方向流动，一定程度上避免了氢气罐内的高纯氢倒流现象的发生，保障了安全性能。第四电磁阀为三通电磁阀，其中一个接口在初始制氢时打开进行排空，到达设定时间之后，关闭，使得高纯氢往氢气罐方向流动，保障了氢气罐中氢气的纯度，一定程度上避免了空气进入到氢气罐现象的发生，进一步保障了安全性能。而氢气罐与纯化膜组件之间的连接管路上自氢气罐起依次设置第二压力传感器、第一节流阀、第五电磁阀、第二单向阀，而第二单向阀限制高纯氢由氢气罐向纯化膜组件方向流动，这样
在在高温热待机情况下向纯化膜组件充入氢气，使其进入氢氛围热带时，不易出现高纯氢倒流现象，进一步保障了氢氛围热带的效果，能有效延长纯化膜组件及其余配件的寿命，也保障了氢气罐内氢气的纯度，第一节流阀则用于控制氢气的流量。
[0012]在上述任一项技术方案中，优选地，所述第一换热器与所述重整室之间依次连接第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第二换热器，原料液经所述第二换热器进行换热升温；所述第二换热器的另一进口端经第二节流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲醇重整制氢纯化装置，其特征在于，包括：配合设置的重整室、与所述重整室管路连接的纯化膜组件、以及与所述纯化膜组件连接的甲烷催化反应室；醇水罐与进料泵通过管路连接，所述进料泵的另一端经第一换热器管路连接至所述重整室，原料液经第一换热器进行换热升温；所述甲烷催化反应室经所述第一换热器管路连接至氢气罐，高纯氢经所述第一换热器进行换热降温，所述第一换热器的高纯氢出口端设置第一压力传感器，紧邻所述氢气罐的管路上设置第二压力传感器；真空泵，通过管路连接到所述重整室与所述纯化膜组件之间的连接管路上，紧邻所述真空泵的连接管路上设置第一电磁阀和第二电磁阀，所述第二电磁阀通过三通分别与所述第一电磁阀和所述第一压力传感器连接；所述氢气罐通过管路连接到所述第二电磁阀与所述纯化膜组件之间的连接管路上。2.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢纯化装置，其特征在于，所述第一换热器与所述氢气罐的连接管路上自所述第一换热器起依次设置第三电磁阀、第四电磁阀、第一单向阀、第一过滤器和所述第二压力传感器，所述第一单向阀限制高纯氢由所述第一换热器向所述氢气罐方向流动，所述第四电磁阀为三通电磁阀，其中一个接口在初始制氢时打开进行排空；所述氢气罐与所述纯化膜组件之间的连接管路上自所述氢气罐起依次设置所述第二压力传感器、第一节流阀、第五电磁阀、第二单向阀，所述第二单向阀限制高纯氢由所述氢气罐向所述纯化膜组件方向流动。3.根据权利要求1或2中所述的甲醇重整制氢纯化装置，其特征在于，所述第一换热器与所述重整室之间依次连接第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第二换热器，原料液经所述第二换热器进行换热升温；所述第二换热器的另一进口端经第二节流阀连接至所述纯化膜组件，所述第二换热器的另一出口端经第九电磁阀连接至尾气加热装置；空气泵，与所述尾气加热装置相连，以提供空气，所述尾气加热装置为所述重整室燃烧供热。4.根据权利要求3所述的甲醇重整制氢纯化装置，其特征在于，所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的连接管路上设置第三压力传感器，所述第三压力传感器经散热装置连接到所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的管路上。5.根据权利要求3所述的甲醇重整制氢纯化装置，其特征在于，所述醇水罐与所述进料泵之间的管路通过三通依次经维护阀、第十电磁阀连接到所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的管路上；所述醇水罐与所述进料泵之间设置第二过滤器，所述进料泵与所述第一换热器之间设置第三单向阀，所述第三单向阀限制原料液由所述进料泵向所述第一换热器的方向流动，所述重整室与所述纯化膜组件之间设置第三过滤器。6.一种甲醇重整制氢纯化工艺，其特征在于，包括以下步骤：在非制氢状态下，当纯化膜组件的温度处于80℃
‑
380℃时，打开第六电磁阀和第七电磁阀进料第一指定时长后关闭；
检测制氢机工作状态，当检测到吹扫信号以及通信信号正常或者未检测到吹扫信号延时检测到通信信号正常时，判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否大于或等于第一指定压力值；若判定所述重整室压力值小于所述第一指定压力值，则关闭第三电磁阀、第九电磁阀，打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵，对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作，在抽真空操作过程中响应制氢机工作状态切换信号延时停止抽真空操作；若判定所述重整室压力值大于或等于所述第一指定压力值，则在由第三压力传感器检测到的重整室压力值下降到小于或等于所述第一指定压力值时，打开第八电磁阀的排水阀口，在所述第八电磁阀的排水阀口...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：德州新动能铁塔发电有限公司，
类型：发明
国别省市：