甲醇水加氢站低压制氢系统及其工作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110862067A(43)申请公布日2020.03.06(21)申请号201911032712.0C01B32/50(2017.01)(22)申请日2019.10.28(71)申请人中科院大连化学物理研究所张家港产业技术研究院有限公司地址215600江苏省苏州市张家港保税区新兴产业育成中心A栋207室(72)发明人岳锌韩涤非李军李佳毅岳野姚婷婷赵纪军(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人梅洪玉(51)Int.Cl.C01B3/32(2006.01)C01B3/50(2006.01)C01B3/12(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图1页(54)发明名称甲醇水加氢站低压制氢系统及其工作方法(57)摘要本发明涉及一种甲醇水加氢站低压制氢系统及其工作方法，包括一级第一分流通道、一级第二分流通道、重整器、二级第一分流通道、二级第二分流通道、膜分离纯化装置、纯氢气输出通道以及二氧化碳混合余气输出通道。该工作方法包括：S1、将甲醇水加热成甲醇水蒸气；S2、将氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体控温送入膜分离纯化装置内，S3、将二氧化碳混合余气送入二氧化碳液化装置；S4、将氢气混合余气输送至水煤气重整；S5、将重整混合气与氢气和二氧化碳的混合气体相混合，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膜分离纯化装置内氢纯化分离。实现对气体进行循环纯化，实现氢气收率≥95％。CN110862067ACN110862067A权利要求书1/3页1.一种甲醇水加氢站低压制氢系统，其特征是，包括第一分流器、一级第一分流通道、一级第二分流通道、重整器、第二分流器、二级第一分流通道、二级第二分流通道、膜分离纯化装置、纯氢气输出通道以及二氧化碳混合余气输出通道；所述第一分流器出口连接一级第一分流通道和一级第二分流通道；所述第一分流器进口管路上设置输送泵；所述一级第一分流通道上设置第一换热器，所述一级第二分流通道上设置第二换热器，所述第一换热器和第二换热器工作温度在20～300℃，适于将一级第一分流通道和一级第二分流通道内的甲醇水制成甲醇水蒸气；所述一级第一分流通道和一级第二分流通道出口连接重整器，适于将一级第一分流通道和一级第二分流通道内的甲醇水蒸气送入重整器内，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；反应方程为：CH3OH→CO+2H2；H2O+CO→CO2+H2；CH3OH+H2O→CO2+3H2；2CH3OH→CH3OCH3+H2O；CO+3H2→CH4+H2O；所述氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体的气相组分为65～75％氢气、20～26％二氧化碳、0.3～3％一氧化碳；所述重整器出口连接第二分流器，所述第二分流器出口与膜分离纯化装置进口之间通过二级第一分流通道和二级第二分流通道连通；所述膜分离纯化装置连接纯氢气输出通道以及二氧化碳混合余气输出通道，所述膜分离纯化装置将送入的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体分离出纯氢气和二氧化碳混合余气，所述膜分离纯化装置的工作温度为380～420℃，分离出纯氢气的温度为380～420℃，分离出的二氧化碳混合余气的温度为380～420℃；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％、0.3～3％一氧化碳以及水0～3％；分离出的纯氢气由纯氢气输出通道进行输送至加氢站的储氢罐内，所述纯氢气输出通道依次经过第四换热器和第二换热器，所述第四换热器将换得的热能用于预热二级第二分流通道内的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体，所述第二换热器将换得的热能用于将一级第二分流通道内的甲醇水制成甲醇水蒸气；分离出的二氧化碳混合余气由二氧化碳混合余气输出通道进行输送，所述二氧化碳混合余气输出通道依次经过第三换热器和第一换热器，第三换热器将换得的热能用于预热二级第一分流通道内的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体，第一换热器将换得的热能用于将一级第一分流通道内的甲醇水制成甲醇水蒸气。2.根据权利要求1所述的甲醇水加氢站低压制氢系统，其特征是，所述二氧化碳混合余气输出通道出口连接二氧化碳液化装置；所述二氧化碳液化装置将二氧化碳混合余气分离成液态二氧化碳以及氢气混合余气，所述液态二氧化碳被收集；所述氢气混合余气的组分为氢气65～75％、二氧化碳20～26％、2CN110862067A权利要求书2/3页一氧化碳3～9％；所述二氧化碳液化装置在工作时，对二氧化碳混合余气施加的压力为5～30Mpa，作业温度为-35～30.8℃。3.根据权利要求2所述的甲醇水加氢站低压制氢系统，其特征是，所述二氧化碳液化装置连接水煤气重整反应装置，所述二氧化碳液化装置将分离的氢气混合余气送入水煤气重整反应装置内