一种低耗、零碳排放的甲醇制氢系统和方法技术方案

本申请公开了一种甲醇制氢系统，包括：原料存储单元、换热单元和制氢单元；原料存储单元的原料液输入换热单元进行升温，得到的原料气输入制氢单元制备氢气；换热单元包括串联的换热器和气化过热器，换热器连接原料存储单元，气化过热器连接制氢单元。本申请还公开了一种采用甲醇制氢系统实施的甲醇制氢方法。本申请的甲醇制氢系统和方法能够降低甲醇制氢的能量消耗并实现零碳排放。的能量消耗并实现零碳排放。的能量消耗并实现零碳排放。

【技术实现步骤摘要】
一种低耗、零碳排放的甲醇制氢系统和方法


[0001]本申请涉及甲醇制氢
，具体涉及一种低耗、零碳排放的甲醇制氢系统和方法。

技术介绍

[0002]能源安全和环境污染是我国面临的现实问题，解决问题的关键是开发绿色新能源。氢能作为高效环保的二次能源，是最有潜力的替代能源。但是氢气需高压气态形式储存，能量密度低，成本高，并且存在一定的安全隐患。而甲醇作为储氢载体，能量密度高、安全可靠、存储运输成本低，甲醇制氢转化条件相对温和、低毒等特点成制氢原料的首选。
[0003]甲醇制氢虽然其氢收率高，过程控制简单，但其能耗较高和存在较高强度的CO2排放的不足也制约着甲醇制氢技术的进一步推广应用。
[0004]因此，提供一种低耗、零碳排放的甲醇制氢系统和方法，是目前亟待解决的技术问题

技术实现思路

[0005]为了解决上述全部或部分问题，本申请目的在于提供一种甲醇制氢系统和方法，以便降低甲醇制氢的能量消耗并实现零碳排放。
[0006]为了实现上述技术目的，本申请采用以下技术方案：
[0007]一种甲醇制氢系统，包括：原料存储单元、换热单元和制氢单元；所述原料存储单元的原料液输入所述换热单元进行升温，得到的原料气输入所述制氢单元制备氢气；所述换热单元包括串联的换热器和气化过热器，所述换热器连接所述原料存储单元，所述气化过热器连接所述制氢单元。
[0008]可选地，所述制氢单元包括重整反应器、催化燃烧器和气体分离装置；所述原料气输入所述重整反应器进行反应，产生的转化气输入所述换热单元进行降温，然后输入所述气体分离装置分离二氧化碳，然后向外输出氢气；所述催化燃烧器向所述重整反应器提供热量。
[0009]可选地，所述原料存储单元包括甲醇储罐和脱盐水箱；所述甲醇储罐输出的甲醇和所述脱盐水箱输出的脱盐水混合形成所述原料液；所述甲醇储罐还连接所述催化燃烧器。
[0010]可选地，还包括预热器，从所述催化燃烧器产生的燃烧尾气经过所述预热器进行降温之后输入所述气化过热器，所述甲醇储罐连接所述催化燃烧器的管路通过所述预热器，甲醇经过所述预热器进行升温之后再输入所述催化燃烧器。
[0011]可选地，所述甲醇制氢系统输出的部分氢气经过所述预热器进行升温之后输入所述催化燃烧器。
[0012]可选地，所述制氢单元还包括脱碳塔，所述脱碳塔捕集所述气体分离装置分离的二氧化碳；优选地，所述脱碳塔内部喷淋醇胺类溶剂捕集二氧化碳。
[0013]一种甲醇制氢方法，采用本申请的甲醇制氢系统实施，所述甲醇制氢方法包括：
[0014]原料液经过换热单元升温得到的原料气输入重整反应器；
[0015]催化燃烧器催化氧化释放的热量输送给所述重整反应器，使所述原料气发生反应产生转化气；
[0016]所述转化气经过所述换热单元降温之后输入二氧化碳分离装置除去二氧化碳，得到氢气。
[0017]可选地，甲醇储罐输出的甲醇和脱盐水箱输出的脱盐水按照质量比1：(1～1.5)混合形成所述原料液；所述原料液在换热器中被加热至100～130℃，然后在气化过热器中被加热至220～290℃。
[0018]可选地，甲醇储罐的甲醇和一部分所述氢气经过预热器升温之后输入所述催化燃烧器发生催化氧化反应释放热量使所述重整反应器的温度维持在260～310℃。
[0019]可选地，所述重整反应器产生的燃烧尾气经过预热器降温之后与转化气一起经过气化过热器降温至120～140℃，然后经过换热器降温至30～45℃。
[0020]由上述技术方案可知，本申请提供一种甲醇制氢系统和方法，具有以下优点：
[0021](1)本申请的甲醇制氢系统设置多级换热器，梯度利用热量，可显著降低甲醇制氢系统的能量消耗。
[0022](2)本申请的甲醇制氢系统设置二氧化碳脱除捕集设备，保证系统的零碳排放，实现甲醇制氢的绿色化。
[0023](3)本申请的甲醇制氢系统的热源来自催化燃烧器，避免了有焰燃烧，系统安全性进一步提高，更符合加氢站站内制氢安全技术需要。
附图说明
[0024]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0025]图1是本申请实施例的甲醇制氢系统的结构示意图。
[0026]附图标记说明：1、甲醇储罐；2、脱盐水箱；3、换热器；4、气化过热器；5、重整反应器；6、催化燃烧器；7、气体分离装置；8、预热器；9、脱碳塔；10、原料液输送管路；11、第一导热油输送管；12、第二导热油输送管；13、甲醇输送管路；14、第一氢气输送管路；15、第二氢气输送管路。
具体实施方式
[0027]下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，为本申请实施例1的一种甲醇制氢系统的结构示意图，包括：原料存储单元、换热单元和制氢单元；原料存储单元的原料液输入换热单元进行升温，得到的原料气
输入制氢单元制备氢气；换热单元包括串联的换热器3和气化过热器4，换热器3连接原料存储单元，气化过热器4连接制氢单元。
[0030]本实施例的甲醇制氢系统是基于甲醇蒸汽重整
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变压吸附技术进行设计，采用的原料是甲醇和脱盐水，相应地，如图1所示，原料存储单元包括甲醇储罐1和脱盐水箱2。甲醇储罐1输出的甲醇和脱盐水箱2输出的脱盐水先按比例进行混合形成原料液，然后再输入换热单元。
[0031]如图1所示，换热单元包括换热器3和气化过热器4。换热器3通过原料液输送管路10连接原料存储单元。例如，甲醇储罐1的甲醇出口和脱盐水箱2的脱盐水出口分别连接原料液输送管路10，甲醇储罐1中的甲醇和脱盐水箱2中的脱盐水分别输入原料液输送管路10并在原料液输送管路10中进行混合形成原料液，然后再输入换热器3。原料液在换热器3进行第一次换热升温之后输入气化过热器4进行第二次换热升温得到原料气。本实施例的换热器3和气化过热器4的具体结构可参考现有技术。
[0032]如图1所示，制氢单元包括重整反应器5、催化燃烧器6和气体分离装置7。从气化过热器4输出的原料气输入重整反应器5，在重整反应器5中发生甲醇重整制氢反应，产生高温的转化气。转化气的主要成分是氢气和二氧化碳。转化气从重整反应器5输出之后依次经过气化过热器4和换热器3进行降温，然后输入气体分离装置7。转化气在经过气化过热器4和换热器3的过程中与原料液进行换热，将热量传递给原料液，使原料液转化为原料气，从而实现了对热量的回收，提高了甲醇制氢系统的热量利用率。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲醇制氢系统，其特征在于，包括：原料存储单元、换热单元和制氢单元；所述原料存储单元的原料液输入所述换热单元进行升温，得到的原料气输入所述制氢单元制备氢气；所述换热单元包括串联的换热器和气化过热器，所述换热器连接所述原料存储单元，所述气化过热器连接所述制氢单元。2.根据权利要求1所述的甲醇制氢系统，其特征在于，所述制氢单元包括重整反应器、催化燃烧器和气体分离装置；所述原料气输入所述重整反应器进行反应，产生的转化气输入所述换热单元进行降温，然后输入所述气体分离装置分离二氧化碳，然后向外输出氢气；所述催化燃烧器向所述重整反应器提供热量。3.根据权利要求2所述的甲醇制氢系统，其特征在于，所述原料存储单元包括甲醇储罐和脱盐水箱；所述甲醇储罐输出的甲醇和所述脱盐水箱输出的脱盐水混合形成所述原料液；所述甲醇储罐还连接所述催化燃烧器。4.根据权利要求3所述的甲醇制氢系统，其特征在于，还包括预热器，所述催化燃烧器产生的燃烧尾气经过所述预热器进行降温之后输入所述气化过热器，所述甲醇储罐连接所述催化燃烧器的管路通过所述预热器，甲醇经过所述预热器进行升温之后输入所述催化燃烧器。5.根据权利要求4所述的甲醇制氢系统，其特征在于，所述甲醇制氢系统输出的部分氢气经过所述预热器进行升温之后输入所述催化燃烧器。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳宏波，徐海涛，李永旺，马志刚，房代宝，
申请(专利权)人：北京国能中电节能环保技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：