[發明專利]一種醇基燃料低溫液相重整制H2及CH4燃氣工藝

在審

• 申請號: 201911016686.2
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110819408A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 沈吉兆;夏永奎
• 申請（專利權）人: 揚州晨光特種設備有限公司
• 主分類號: C10L3/00
• 分類號: C10L3/00
• 代理公司: 常州市夏成專利事務所(普通合伙) 32233
• 代理人: 王敏

本發明屬于制氣工藝方法技術領域，尤其為一種醇基燃料低溫液相重整制H2及CH4燃氣工藝，所述制H2及CH4燃氣工藝采用一步法低溫液相重整制氣與純化耦合工藝，所述一步法低溫液相重整制氣與純化耦合工藝包括如下步驟：醇基燃料按設定流量連續送入液相重整制氫反應器。本發明不僅解決鍋爐受熱面腐蝕問題，在促進改技術與設備的規模化應用，顯著降低鍋爐燃燒污染物排放，改善大氣環境的同時，將鍋爐煙氣余熱與甲醇化學能結合，提高了鍋爐產汽能力，且突破了低溫液相重整制氣的非貴金屬催化劑水熱服役穩定性問題，大幅度降低了催化劑成本，從而使得低溫液相重整制氣技術具有顯著的經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及制氣工藝方法技術領域，具體為一種醇基燃料低溫液相重整制H2及CH4燃氣工藝。

背景技術

醇基燃料鍋爐是一種新型環保鍋爐，是以甲醇為主要燃料將水加熱為熱水或蒸汽的機械設備。我國山西等多個地區已經頒布鍋爐用甲醇燃料標準及甲醇替代天然氣地方標準《鍋爐用甲醇燃料通用技術要求》和《鍋爐用甲醇燃料儲供設施技術條件》。

我國西北部等地區甲醇鍋爐用戶達數百萬家，燃用的醇基燃料一般有70%甲醇與其他組分調配而成。為提高鍋爐燃用醇基燃料的經濟性，目前鍋爐用戶的醇基燃料通常采用甲醇與劣質廉價的油料混配，以降低醇基燃料的成本。然而鍋爐長期燃用這種廉價的醇基燃料在燃燒過程中不可避免產生酸性腐蝕性物種，造成鍋爐受熱面腐蝕嚴重，甚至導致整臺鍋爐報廢，且國際上報道了大量的甲醇、生物油液相重整制氫實驗室研究工作，但所用催化劑為貴金屬催化劑，高昂的催化劑成本是阻礙其工業應用的關鍵。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種醇基燃料低溫液相重整制H2及CH4燃氣工藝，解決了傳統醇基燃料通常采用甲醇與劣質廉價的油料混配，以降低醇基燃料的成本，在使用過程中腐蝕鍋爐受熱面，甚至導致整臺鍋爐報廢，以及在制氫過程中所使用的催化劑成本過高的問題。

（二）技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種醇基燃料低溫液相重整制H2及CH4燃氣工藝，所述制H2及CH4燃氣工藝采用一步法低溫液相重整制氣與純化耦合工藝，所述一步法低溫液相重整制氣與純化耦合工藝包括如下步驟：醇基燃料按設定流量連續送入液相重整制氫反應器，在190℃溫度和飽和壓力下發生液相重整制氫、水煤氣變換與甲烷化反應，產生的H2及CH4氣體引起反應器壓力升高，通過控制氣液分離器的排氣背壓閥調控反應器壓力穩定在4.0-7.0MPa范圍內，維持反應器工作狀態為液相重整制氫狀態，液相重整制氫過程導致自增壓作用，形成的高壓（4.0-7.0Mpa）燃氣經吸附凈化后送入鍋爐燃燒產生蒸汽。

作為本發明的一種優選技術方案，所述醇基燃料是在柱塞泵按設定流量管道連續泵送至液相重整制氫反應器內。

作為本發明的一種優選技術方案，采用催化材料固定填充及流體軸向流動返混溢升的流動傳質耦合強化策略，設計軸流溢升型反應器，通過多孔介質流體力學及浮升作用，強化反應器中氣、液、固多相混合與相間傳質，優化結構緊湊的反應器設計與高強度制氣。

作為本發明的一種優選技術方案，所述反應器在液相重整制氫過程中加入以鉬鹽為前驅體通過CVD方法合成碳化鉬材料，負載金屬活性組分制備的碳化鉬基液相重整制氫催化劑，通過低維碳化鉬基催化劑規整納米傳質通道的限域與壁面電子效應，調變甲醇-水分子穩定的環狀和籠狀團簇結構向鏈狀結構演變，進而通過碳化鉬載體與單原子金屬協同活化限域在納米孔道中的水分子與甲醇分子，實現超低溫液相重整高效制H2及CH4燃氣。

作為本發明的一種優選技術方案，所述氫催化劑是通過調變鉬鹽、模板、CVD及熱處理參數調控催化劑晶相、微納孔道結構及活性中心。

作為本發明的一種優選技術方案，所述反應器是將鍋爐熱水與醇基燃料混合用于低溫液相重整制氣，鍋爐熱水與醇基燃料混合并與鍋爐煙氣余熱進行換熱后進入反應器內進行低溫液相重整制氣。