甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统及其方法.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CN110835095A(43)申请公布日2020.02.25(21)申请号201911033570.X(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)发明人岳锌韩涤非赵纪军李佳毅陈芳张燕薇岳野(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)C01B3/40(2006.01)C01B3/50(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统及其方法(57)摘要本发明涉及一种甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统，包括重整分离装置、三相换热装置、疏水器、水冷换热器、二氧化碳分离装置以及水煤气重整装置；所述液态泵的泵压为18～50MPa。一种甲醇水高压制氢方法，液态泵将甲醇水送入甲醇水蒸汽管进管，泵压为18～50MPa，将二氧化碳混合余气送入二氧化碳分离装置内进行二氧化碳液化分离；将氢气混合余气送入水煤气重整装置内重整，重整混合气随氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体再次送入反应腔内进行分离氢气作业；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％。CN110835095ACN110835095A权利要求书1/2页1.甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统，其特征是，包括重整分离装置、三相换热装置、疏水器、水冷换热器、二氧化碳分离装置以及水煤气重整装置；所述重整分离装置包括甲醇水蒸气进管、氢气出管以及二氧化碳混合余气出管，所述二氧化碳混合余气出管依次连接三相换热装置、疏水器、水冷换热器、二氧化碳分离装置以及水煤气重整装置，所述水冷换热器连接水冷塔，所述水冷换热器作业温度在18～30.8℃；所述水煤气重整装置出口连接重整混合气出管，所述重整混合气出管与重整分离装置进口连接；所述重整混合气出管上设置用于提升管内重整混合气输送压力的气泵；所述甲醇水蒸气进管和氢气出管均与三相换热装置连接；所述甲醇水蒸气进管连接液态泵，所述液态泵的泵压为18～50MPa。2.根据权利要求1所述的甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统，其特征是，所述重整分离装置包括反应腔，所述反应器包括甲醇水蒸气进口和二氧化碳混合余气出口；所述反应腔内填充催化剂填料，甲醇水蒸气从进气口输入反应腔内进行催化反应，生成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体；所述反应腔的催化剂填料内插入吸氢管，所述吸氢管适于将生成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体内进行分离，分离成纯氢气和二氧化碳混合余气；纯氢气从吸氢管出口输出采集，二氧化碳混合余气从二氧化碳混合余气出口输出。3.根据权利要求2所述的甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统，其特征是，所述吸氢管为铌管，所述催化剂填料包括内层催化填料和外层催化填料，所述铌管插入内层催化填料中，所述外层催化填料包裹内层催化填料；所述内层填料为铜基填料，所述外层填料为锆基填料；所述甲醇水蒸气进行催化反应的温度为200～500℃，所述铌管分离氢气时的温度为200～500℃。4.根据权利要求2所述的甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统，其特征是，所述吸氢管为钯膜管或者钯合金膜管，所述催化剂填料包括内层催化填料和外层催化填料，所述铌管插入内层催化填料中，所述外层催化填料包裹内层催化填料；所述内层填料为铜基填料，所述外层填料为锆基填料；所述甲醇水蒸气进行催化反应的温度为200～500℃，所述钯膜管或者钯合金膜管分离氢气时的温度为250～550℃。5.根据权利要求2所述的甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统，其特征是，所述反应腔外设置用于向反应腔内提供工作热量的加热腔，所述加热腔的热量由二氧化碳混合余气燃烧生成的热量提供。6.根据权利要求1所述的甲醇水蒸气重整与氢分离一体式高压制氢系统，其特征是，所述纯氢气出管连接储氢罐，纯氢气在液态泵的泵压下送入储氢罐内，所述储氢罐连接加氢机。7.一种甲醇水高压制氢方法，其特征是，采用上述1-6中任意一项所述的高压制氢系统，包括以下步骤：S1、液态泵将甲醇水送入甲醇水蒸气管进管，泵压为18～50MPa，甲醇水受热汽化成为甲醇水蒸气进入重整分离装置的反应腔内，甲醇水蒸气分解成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体；2CN110835095A权利要求书2/2页所述氢气、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、吸氢管对氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行分离，分离到的纯氢气从吸氢管输出被采集；剩余的二氧化碳