[發明專利]甲醇水加氫站低壓制氫系統及其工作方法

有效

• 申請號: 201911032712.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110862067B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 岳鋅;韓滌非;李軍;李佳毅;岳野;姚婷婷;趙紀軍
• 申請（專利權）人: 中科院大連化學物理研究所張家港產業技術研究院有限公司
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32;C01B3/50;C01B3/12;C01B32/50
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種甲醇水加氫站低壓制氫系統，其特征是，包括第一分流器、一級第一分流通道、一級第二分流通道、重整器、第二分流器、二級第一分流通道、二級第二分流通道、膜分離純化裝置、純氫氣輸出通道以及二氧化碳混合余氣輸出通道；

所述第一分流器出口連接一級第一分流通道和一級第二分流通道；所述第一分流器進口管路上設置輸送泵；

所述一級第一分流通道上設置第一換熱器，所述一級第二分流通道上設置第二換熱器，所述第一換熱器和第二換熱器工作溫度在20～300℃，適于將一級第一分流通道和一級第二分流通道內的甲醇水制成甲醇水蒸氣；

所述一級第一分流通道和一級第二分流通道出口連接重整器，適于將一級第一分流通道和一級第二分流通道內的甲醇水蒸氣送入重整器內，甲醇水蒸氣在重整器內制得氫氣、二氧化碳和一氧化碳的混合氣體；

反應方程為：

CH₃OH→CO+2H₂；

H₂O+CO→CO₂+H₂；

CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂；

2CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂O；

CO+3H₂→CH₄+H₂O；

所述氫氣、二氧化碳和一氧化碳的混合氣體的氣相組分為65～75％氫氣、20～26％二氧化碳、0.3～3％一氧化碳；

所述重整器出口連接第二分流器，所述第二分流器出口與膜分離純化裝置進口之間通過二級第一分流通道和二級第二分流通道連通；

所述膜分離純化裝置連接純氫氣輸出通道以及二氧化碳混合余氣輸出通道，所述膜分離純化裝置將送入的氫氣、二氧化碳和一氧化碳的混合氣體分離出純氫氣和二氧化碳混合余氣，所述膜分離純化裝置的工作溫度為380～420℃，分離出純氫氣的溫度為380～420℃，分離出的二氧化碳混合余氣的溫度為380～420℃；

所述二氧化碳混合余氣的氣相組分為氫氣25～45％、二氧化碳55～75％、0.3～3％一氧化碳以及水0～3％；

分離出的純氫氣由純氫氣輸出通道進行輸送至加氫站的儲氫罐內，所述純氫氣輸出通道依次經過第四換熱器和第二換熱器，所述第四換熱器將換得的熱能用于預熱二級第二分流通道內的氫氣、二氧化碳和一氧化碳的混合氣體，所述第二換熱器將換得的熱能用于將一級第二分流通道內的甲醇水制成甲醇水蒸氣；

分離出的二氧化碳混合余氣由二氧化碳混合余氣輸出通道進行輸送，所述二氧化碳混合余氣輸出通道依次經過第三換熱器和第一換熱器，第三換熱器將換得的熱能用于預熱二級第一分流通道內的氫氣、二氧化碳和一氧化碳的混合氣體，第一換熱器將換得的熱能用于將一級第一分流通道內的甲醇水制成甲醇水蒸氣；

所述二氧化碳混合余氣輸出通道出口連接二氧化碳液化裝置；

所述二氧化碳液化裝置將二氧化碳混合余氣分離成液態二氧化碳以及氫氣混合余氣，所述液態二氧化碳被收集；所述氫氣混合余氣的組分為氫氣65～75％、二氧化碳20～26％、一氧化碳3～9％；

所述二氧化碳液化裝置在工作時，對二氧化碳混合余氣施加的壓力為5～30Mpa，作業溫度為-35～30.8℃；

所述二氧化碳液化裝置連接水煤氣重整反應裝置，所述二氧化碳液化裝置將分離的氫氣混合余氣送入水煤氣重整反應裝置內進行重整；

所述水煤氣重整反應裝置工作溫度為200～280℃，根據一氧化碳的含量進行配水，配水比一氧化碳：水為1:1～20；

所述水煤氣重整反應裝置將送入的氫氣混合余氣配水重整成重整混合氣，所述重整混合氣的氣相組分為氫氣62～77％、二氧化碳22～27％、一氧化碳0.5～1.5％；

水煤氣重整反應公式為：CO+H₂O→CO₂+H₂；

所述水煤氣重整反應裝置連接重整氣通道，所述重整器通道出口連接第二分流器進口，所述重整混合氣經重整氣通道送入第二分流器內，重整混合氣與重整器內制得氫氣、二氧化碳和一氧化碳的混合氣體一起送入膜分離純化裝置，進行循環純化；

所述重整器進口設置第一控溫器，所述一級第一分流通道和一級第二分流通道輸送的甲醇蒸汽和水蒸氣經第一控溫器控溫之后輸入重整器。