重整、分离一体式超高压制氢系统及其制氢方法.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CN110817799A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201911032772.2C01B3/50(2006.01)(22)申请日2019.10.28(71)申请人中科液态阳光（苏州）氢能科技发展有限公司地址215600江苏省苏州市张家港高新技术产业开发区沙洲湖科创园A2幢204室(72)发明人岳锌韩涤非岳野李佳毅赵纪军李军周思(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)C01B3/38(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称重整、分离一体式超高压制氢系统及其制氢方法(57)摘要本发明涉及一种重整、分离一体式超高压制氢系统，包括重整分离装置、三相换热装置、疏水器、水冷换热器以及二氧化碳液化装置；所述液态泵的泵压为18～50Mpa，所述水冷换热器连接水冷塔，所述水冷换热器作业温度在≤30.8℃，纯氢气在液态泵的泵压下送入氢气储罐。一种超高压制氢方法，甲醇水蒸气在上反应腔进行重整反应，然后吸氢管对混合气体进行氢气分离；重整混合气的比例，与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体的比例相接近；吸氢管对重整混合气与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行氢分离作业。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％。CN110817799ACN110817799A权利要求书1/2页1.一种重整、分离一体式超高压制氢系统，其特征是，包括重整分离装置、三相换热装置、疏水器、水冷换热器以及二氧化碳液化装置；所述重整分离装置包括上反应腔和下反应腔，所述上反应腔和下反应腔连通，所述上反应腔填充第一催化填料，所述下反应腔内填充第二催化填料；所述上反应腔开设用于输入甲醇水蒸气的第一进口以及用于输出二氧化碳混合余气的第一出口，所述上反应腔内插入吸氢管，所述吸氢管对于上反应腔内的混合气体进行吸氢分离，并将吸附的氢气从吸氢管输出；所述下反应腔开设有用于输入氢气混合余气的第二进口；所述第一进口连接甲醇水蒸气进管，所述吸氢管出口连接纯氢气出管，第一出口连接二氧化碳混合余气出管，所述甲醇水蒸气进管、纯氢气出管以及二氧化碳混合余气出管均连接三相换热装置，所述二氧化碳混合余气出管依次连接疏水器、水冷换热器以及二氧化碳液化装置，所述二氧化碳液化装置连接氢气混合余气出管，所述氢气混合余气出管连接重整分离装置的第二进口，所述氢气混合余气出管上设置有用于提升管内氢气混合余气输送压力的气泵；；所述甲醇水蒸气进管连接液态泵，所述液态泵的泵压为40～100Mpa，所述水冷换热器连接水冷塔，所述水冷换热器作业温度在≤30.8℃，所述氢气出管内的纯氢气在液态泵的泵压下送入氢气储罐。2.根据权利要求1所述的重整、分离一体式超高压制氢系统，其特征是，所述吸氢管为铌管，第一催化填料为铜基填料或者锆基填料，第二催化填料为铜基填料或者锆基填料，所述加热腔作业的温度为200～500℃。3.根据权利要求1所述的重整、分离一体式超高压制氢系统，其特征是，所述吸氢管为钯膜管或钯合金膜管，第一催化填料为铜基填料或者锆基填料，第二催化填料为铜基填料或者锆基填料，所述加热腔作业的温度为250～550℃。4.根据权利要求1所述的重整、分离一体式超高压制氢系统，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，所述储氢罐连接加氢机。5.一种超高压制氢方法，其特征是，采用权利要求1-4中任意一项所述的重整、分离一体式超高压制氢系统，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40～100Mpa，甲醇水受热汽化成为甲醇水蒸气进入重整分离装置的上反应腔内，甲醇水蒸气在上反应腔进行重整反应生成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体，然后吸氢管对生成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体行氢气分离；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，纯氢气在液态泵的泵压下送入氢气储罐；剩余的二氧化碳混合余气从二氧化碳混合余气出管输出，二氧化碳混合余气经液态泵控制压力，水冷换热器控制二氧化碳混合余气的温度，然后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；2CN110817799A权利要求书2/2页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％、水0～3％、0.3～3％一氧化碳；所述液态泵控制的压力为40～100Mpa，水冷换热器控制的温度为≤30.8℃；S3、所述二