[實用新型]基于甲醇水重整制氫系統(tǒng)的余氣換熱助燃系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520243879.2
• 申請日: 2015-04-22
• 公開（公告）號: CN204643838U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東合即得能源科技有限公司
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44272
• 代理人: 何恒韜

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及甲醇水重整制氫系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于甲醇水重整制氫系統(tǒng)的余氣換熱助燃系統(tǒng)。

背景技術(shù)

氫，是一種21世紀(jì)最理想的能源之一，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的主要是CO₂和SO₂，可分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨。煤和石油的儲量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠(yuǎn)不會用完。氫的分布很廣泛，水就是氫的大“倉庫”，其中含有11%的氫。泥土里約有1.5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲水量很大，因此可以說，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法從制取氫，那么氫也將是一種價格相當(dāng)便宜的能源。

目前，世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬噸，制氫方法主要有兩種：其一、絕大部分氫是從石油、煤炭和天然氣中制取，這種方法需要消耗本來就很緊缺的礦物燃料；其二、約有4%的氫是用電解水的方法制取，這種方法消耗電能大，很不劃算。隨著技術(shù)的進步，采用甲醇和水重整制氫的技術(shù)漸漸得到發(fā)展，其能減少化工生產(chǎn)中的能耗和降低成本，并有望替代電能消耗特別在的電解水制氫工藝。利用先進的甲醇水蒸氣重整技術(shù)制取H₂與CO₂的混合氣體，再經(jīng)鈀膜分離器分離，可分別得到H₂和CO₂。

參照中國發(fā)明申請201310340475.0（申請人：上海合既得動氫機器有限公司），該專利公開了一種甲醇水制氫系統(tǒng)，甲醇與水蒸氣在重整器的重整室內(nèi)，在350-570℃溫度下1-5M?Pa的壓力條件下通過催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳，這是一個多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)方程如下：(1)CH₃OH→CO+2H₂；(2)H₂O+CO→CO₂+H₂；(3)CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂，重整反應(yīng)生成的H₂和CO₂，再經(jīng)過分離室的鈀膜分離器將H₂和CO₂分離，得到高純氫氣。

甲醇與水蒸氣的重整制氫反應(yīng)的過程中，由于重整器內(nèi)需要維持350-570℃溫度，因此，在重整器啟動之后，一部分生成的H₂需要與O₂燃燒，產(chǎn)生熱量，以維持重整器的運行。在現(xiàn)有技術(shù)中，O₂直接來源于從外界扇進重整器的空氣，具體參照中國發(fā)明申請201410311217.4（申請人：廣東合即得能源科技有限公司），重整器安裝有進風(fēng)蓋板，該進風(fēng)蓋板設(shè)有風(fēng)道，外界空氣可經(jīng)該風(fēng)道進入至重整器內(nèi)。重整器設(shè)有排氣裝置（氣筒），外界空氣中的N₂?、CO₂等未燃燒的氣體，O₂與?H₂燃燒后產(chǎn)生的水汽，均從排氣裝置（氣筒）中排出，與此同時，甲醇水重整反應(yīng)生成的H₂和CO₂，經(jīng)過分離室的鈀膜分離器分離出氫氣后，剩下的CO₂以及未反應(yīng)的水汽也從排氣裝置（氣筒）中排出。這些排出的余氣（包括水汽、CO₂、?N₂等氣體）具有的特性是：貧氧、富水汽、熱量高，其溫度通常在300-600℃之間。

承上，基于以上技術(shù)情況，其帶來的缺陷是：其一、排出的余氣，浪費了大量的熱能，使得甲醇水重整制氫系統(tǒng)的甲醇水原料利用率不高，不利于節(jié)能減排；其二、排出的余氣，具有較高的溫度（通常在300-600℃之間），影響甲醇水重整制氫系統(tǒng)各部分設(shè)備運轉(zhuǎn)，例如當(dāng)控制裝置若受到高溫氣體影響，其壽命和穩(wěn)定性將明顯降低，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)龎膯栴}；其三、重整器內(nèi)燃燒需要的O₂直接來源于從外界扇進重整器的空氣，空氣溫度為常溫，常溫空氣直接進入重整器后，其助燃效果不佳。

實用新型內(nèi)容