【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及甲醇重整制氢，进一步地涉及一种基于催化燃烧的甲醇重整制氢系统及方法。
技术介绍
1、氢能是一种来源广泛、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富的新型能源，具备可储运、可发电的独特优势，是实现可再生能源大规模、跨季节存储及运输的最佳方案之一。
2、甲醇的氢碳比最高，其液态存储和加注过程非常便捷，是重要的高密度储氢载体。甲醇重整制氢反应温度低，技术较为成熟。传统的甲醇重整制氢反应温度在200℃-300℃，常连接变压吸附设备来提纯氢气。但大多数采用孤立的预热、蒸发、重整及供热等模块，各个模块内使用的设备体积庞大，管线流程长，系统复杂。
3、而且传统的甲醇重整制氢供热常使用中间换热载体如导热油为反应提供热量，但导热油长期使用易裂解变质，存在安全隐患，使用导热油需要配备高温油泵、膨胀槽、导热油炉等设备，进一步造成系统复杂且占体积较大，不利于集成。同时，变压吸附设备布置的复杂程度高，且提纯氢气也需要较多吸附剂，综合限制了甲醇重整制氢小型化、有限空间场景的使用。
4、中国专利文献cn105152133a公开了一种用于燃料电池的在线高纯氢气制备系统及其控制方法，采用甲醇催化燃烧对整个系统供热，但是将重整反应器、汽化器和换热器进行分开布置，系统部件较多、设备管路复杂，散热损失较大，换热部件为管壳式换热器，传热传质性能较低，热响应速度慢，且未实现重整燃烧一体化以及提纯单元一体化。
5、中国专利文献cn112142004a公开了一种甲醇水重整反应制氢及提纯方法，其中将甲醇水换热、汽化、过热及重整
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的甲醇重整制氢系统复杂、占用空间大、运行成本高等问题，本专利技术的目的在于提供一种基于催化燃烧的甲醇重整制氢系统及方法，该系统将预热器、汽化器、重整器集成为一体化重整装置，将富氢加热器、提纯设备和甲烷化设备集成为一体化提纯装置，大幅简化了设备体积及系统工艺流程；增设了为汽化器和重整器启动和运行提供燃烧原料的燃烧原料供应单元，利用燃烧原料燃烧生成的高温燃烧尾气来预热一体化提纯装置，并为预热器供热，同时将提纯出的尾气通入汽化器内，代替甲醇与氧化剂燃烧，为甲醇水汽化供热，极大地提高了能源利用率。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于催化燃烧的甲醇重整制氢系统，包括一体化重整装置、一体化提纯装置、甲醇水原料供应单元和冷却器；所述一体化重整装置包括沿物料流动方向依次设置的预热器、汽化器和重整器；所述重整器内设有甲醇气重整区域，所述甲醇气重整区域设有重整气出口；所述汽化器内设有甲醇水汽化区域；所述预热器内设有甲醇水预热区域，所述甲醇水预热区域与所述甲醇水原料供应单元连通，所述甲醇水原料供应单元用于为所述预热器提供甲醇水原料；所述甲醇水预热区域、所述甲醇水汽化区域和所述甲醇气重整区域依次连通；所述一体化提纯装置包括沿物料流动方向依次设置的富氢气加热器、提纯设备和甲烷化设备；所述富氢气加热器设有第一富氢气入口和富氢气出口，所述第一富氢气入口与所述重整气出口连通；所述提纯设备设有第二富氢气入口和提纯氢气出口，所述第二富氢气入口与所述富氢气出口连接，所述提纯氢气出口与所述甲烷化设备的入口连通；所述冷却器设有提纯氢气入口，所述提纯氢气入口与所述甲烷化设备的出口连通。
4、一些技术方案中，该甲醇重整制氢系统还包括：燃烧原料供应单元，所述燃烧原料供应单元包括甲醇储罐和氧化剂储罐；所述冷却器还设有第三燃烧尾气入口；所述汽化器内还设有汽化加热区域，所述汽化加热区域设有第一燃烧原料入口和第一燃烧尾气出口，所述第一燃烧原料入口分别与所述甲醇储罐和所述氧化剂储罐连接；所述重整器内还设有重整加热区域，所述重整加热区域设有第二燃烧原料入口和第二燃烧尾气出口，所述第二燃烧原料入口分别与所述甲醇储罐和所述氧化剂储罐连接；所述富氢气加热器还设有第一预热尾气入口和第一预热尾气出口，所述第一预热尾气入口分别与所述第一燃烧尾气出口和第二燃烧尾气出口连通；所述提纯设备还设有第二预热尾气入口和第二预热尾气出口，所述第二预热尾气入口与所述第一预热尾气出口连通，所述第二预热尾气出口与所述第三燃烧尾气入口连通；所述预热器内还设有加热区域，所述加热区域设有第三预热尾气入口和第三预热尾气出口；所述第三预热尾气入口与所述第二预热尾气出口连通，用于利用高温的燃烧尾气预热甲醇水原料；所述第三预热尾气出口与所述第三燃烧尾气入口连通。
5、一些技术方案中，所述提纯设备还设有提纯尾气出口，所述汽化加热区域设有提纯尾气入口；所述提纯尾气出口与所述提纯尾气入口连通，用于向所述汽化加热区域提供与氧化剂进行燃烧的提纯尾气；所述提纯尾气出口与所述提纯尾气入口之间的管路上设有高温调节阀。
6、一些技术方案中，所述甲醇气重整区域设有甲醇气重整流道，所述甲醇气重整流道内设有重整催化剂；所述甲醇水汽化区域内设有甲醇水汽化流道。
7、一些技术方案中，所述重整加热区域和所述汽化加热区域均设有燃烧催化流道，所述燃烧催化流道内设有燃烧催化剂，所述燃烧催化剂用于催化甲醇与氧化剂进行燃烧。
8、一些技术方案中，所述富氢加热器还包括预热尾气加热盘管，所述预热尾气加热盘管环绕设置在所述提纯设备的外壁上，所述预热尾气加热盘管的入口与所述第一预热尾气出口连接，所述预热尾气加热盘管的出口与所述第三燃烧尾气入口连接，所述预热尾气加热盘管用于利用燃烧尾气的热量预热所述提纯设备。
9、一些技术方案中，所述冷却器还设有提纯氢气出口和第三燃烧尾气出口；所述甲醇重整制氢系统还包括：氢气背压阀和尾气背压阀，所述氢气背压阀与所述提纯氢气出口连通；所述尾气背压阀与所述第三燃烧尾气出口连通。
10、一些技术方案中，所述一体化重整装置和所述一体化提纯装置为一体结构，所述一体结构的外壁包覆保温材料。
11、本专利技术还提供了一种基于催化燃烧的甲醇重整制氢方法，应用于上述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，包括：
12、s1、所述甲醇水供应单元向所述预热器内通入甲醇水原料，预热后的甲醇水原料进入所述汽化器进行汽化，随后进入所述重整器进行重整，得到富氢气；
13、s2、富氢气经所述富氢气加热器加热后，进入所述提纯设备进行提纯，得到提纯氢气，所述甲烷化设备脱除提纯氢气内的杂质后送入所述冷却器，经所述冷却器冷却后排入下游的用气装置。
14、一些技术方案中，所述甲醇重整制氢方法还包括：s3、提纯尾气进入所述汽化加热区域燃烧供热，所述汽化加热区域内和所述重整加热区域内产生的燃烧尾气，依次进入所述富氢气加热器、所述提纯设备和所述预热器中供热。
15、与现有技术相比，本专利技术所提供的基于催化燃烧的甲醇重整制氢系统具有以下有益效果：
16、1、本专利技术提供的甲醇重整制氢系统将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于催化燃烧的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
7.根据权利要求2所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
9.一种基于催化燃烧的甲醇重整制氢方法，应用于权利要求1-8任一项所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的甲醇重整制氢方法，其特征在于，还包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于催化燃烧的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于，
6.根据权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓笔财，杜忠选，杨振威，石汪权，李海亮，周耀东，孙春华，王林涛，郭晓宁，刘俊毅，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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