[發明專利]一種粗甲醇制氫的設備及方法

有效

• 申請號: 201610577081.0
• 申請日: 2016-07-20
• 公開（公告）號: CN107640743B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 李初福;劉社田;方薪暉;胡金珉;翁力
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政;鄒飛艷

本發明涉及甲醇制氫領域，公開了粗甲醇制氫的設備及方法，涉及粗甲醇制氫的設備，包括：按物流方向依次設置的貯罐、預熱器、汽化過熱器、加熱器和固定床反應器，其中，貯罐用于將粗甲醇和水混合，預熱器、汽化過熱器和加熱器分別用于預熱、汽化和加熱源自貯罐的粗甲醇和水的混合物，固定床反應器用于使得粗甲醇和水的混合物進行重整反應制備氫氣，固定床反應器內部由上至下設置有高溫反應區和與高溫反應區相連通的低溫反應區，粗甲醇和水的混合物分別在高溫反應區內進行高溫重整反應和在低溫反應區內進行低溫重整反應，本發明還涉及一種粗甲醇制氫的方法。本發明的制氫工藝能夠在保證氫氣高收率和甲醇高轉化率的同時提高系統能效。

技術領域

本發明涉及甲醇制氫領域，具體地，涉及一種粗甲醇制氫的設備，以及粗甲醇制氫的方法。

背景技術

現有甲醇制氫裝置都是采用精甲醇(99.9重量％)為原料，原料成本較高。精甲醇由粗甲醇(95重量％左右)精餾得到，精餾過程能耗較大，因此市場上精甲醇價格比粗甲醇價格高20％左右(約高200～300元/噸)。專利申請CN101033059A公開了一種甲醇水蒸氣重整制備氫氣的方法，主要步驟包括：將原料甲醇和水按摩爾比為1∶1-1.6經預熱、汽化、加熱至230-280℃，然后在反應器內進行催化重整反應，將反應所得的重整混合氣提純處理，其特征在于：a.該方法在啟動時利用甲醇作為供熱燃料，裝置啟動后，利用甲醇和甲醇水蒸氣重整混合氣提純過程中的弛放氣作為供熱燃料；b.作為供熱燃料的甲醇和弛放氣分別通過加熱爐中相互獨立的甲醇燃燒噴頭和弛放氣燃燒噴頭燃燒供熱；c.將燃燒后的廢氣經吸附凈化處理后排放。該發明方法用甲醇和弛放氣替代傳統的煤和石油作為供熱燃料，具有節能環保、燃料成本低、容易實現移動式現場制氫等特點。但所用甲醇為精甲醇，原料成本仍較高。

因此，現在急需一種能夠顯著降低系統能耗且成本也較低的甲醇制氫的工藝。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中制氫工藝中系統能耗和成本較高的缺陷，提供一種粗甲醇制氫的設備，以及一種粗甲醇制氫的方法。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供了一種粗甲醇制氫的設備，該設備包括：按物流方向依次設置的貯罐、預熱器、汽化過熱器、加熱器和固定床反應器，其中，所述貯罐用于將粗甲醇和水混合，所述預熱器、汽化過熱器和加熱器分別用于預熱、汽化和加熱源自所述貯罐的粗甲醇和水的混合物，所述固定床反應器用于使得粗甲醇和水的混合物進行重整反應制備氫氣，所述固定床反應器內部由上至下設置有高溫反應區和與所述高溫反應區相連通的低溫反應區，粗甲醇和水的混合物分別在所述高溫反應區內進行高溫重整反應和在所述低溫反應區內進行低溫重整反應。

優選地，所述高溫反應區填充有高溫重整反應催化劑；所述低溫反應區填充有低溫重整反應催化劑；

優選地，高溫重整反應催化劑為鎳系催化劑；

優選地，低溫重整反應催化劑為銅系催化劑。

優選地，所述高溫重整反應條件包括：反應溫度為400-500℃，反應壓力為1-3MPa；所述低溫重整反應條件包括：反應溫度為230-280℃，反應壓力為1-3MPa。

優選地，高溫反應區和低溫反應區之間設置有用于降低高溫反應區排出的反應尾氣溫度的噴水降溫裝置。

優選地，該設備還包括設在所述加熱器和汽化過熱器之間的第一氣液分離器，所述第一氣液分離器用于氣液分離經汽化過熱器加熱的粗甲醇和水的混合過熱蒸汽；

優選地，所述第一氣液分離器內部設置有旋風分離部件，以將分離出高沸點物質的混合過熱蒸汽送入加熱器中。

優選地，該設備還包括加壓泵，所述加壓泵用于加壓來自貯罐的粗甲醇和水的混合物使其泵送至預熱器。