[發明專利]一種用于甲醇重整制氫的供熱系統和方法

在審

• 申請號: 202010597215.1
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111762757A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 周耀東;杜忠選;鄧筆財;王林濤;林志民;李啟玉;劉豐
• 申請（專利權）人: 上海齊耀動力技術有限公司
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 王法男

本發明公開了一種用于甲醇重整制氫的供熱系統，包括：水蒸氣發生裝置，用于加熱液態水并分離出飽和水蒸氣；甲醇進料裝置，其包括順次連接的甲醇罐、甲醇進料管道，甲醇進料管道的出口與水蒸氣發生裝置上的甲醇入口連接；氧氣進氣裝置，其包括氧氣罐、氧氣進氣管道，氧氣進氣管道的出口與水蒸氣發生裝置上的空氣入口連接；進水裝置，其包括水箱、帶水泵的進水管，進水管與水蒸氣發生裝置上的新水入口連接；還包括與水蒸氣發生裝置上水蒸氣出口連接的重整反應器，其通過蒸發器循環連接至水蒸氣發生裝置。并且還提供用于甲醇重整制氫的供熱方法。本發明的供熱系統和供熱方法供熱均勻恒定，可提高重整制氫反應效率。

技術領域

本發明屬于熱量供應與傳輸技術領域，涉及一種用于甲醇重整制氫的供熱系統和方法。

背景技術

隨著化石能源危機和環境污染的日益嚴峻，開發高效清潔可再生的新能源成為了人們的迫切需求。氫氣單位質量燃燒熱值高，且生成產物只有水，對環境無污染，是一種十分理想的高效環保新能源，是公認的未來能源。

目前，氫氣的主要來源有化石燃料重整制氫和水電解制氫等。其中，水電解制氫需要消耗大量電能，成本高昂。而化石燃料重整制氫成本相對低廉，獲得更多人的青睞。在眾多可以通過重整制取氫氣的燃料中，甲醇因其來源廣泛、單位質量制取氫氣量大、重整反應條件緩和等優點，成為制取氫氣的重要原料之一。

甲醇重整制氫反應主要分為三種：甲醇部分氧化重整、甲醇水蒸氣重整和甲醇自熱重整，其中，甲醇水蒸氣重整反應因其產氫比例高，反應溫度低等特點，應用更為廣泛。

甲醇水蒸氣重整制氫反應的化學反應式為

CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂-49.5kJ/mol

甲醇水蒸氣重整制氫反應的理想反應溫度在230～290℃之間，是吸熱反應，需要外界不斷提供熱量，才能使反應不斷進行下去。因此，如何向甲醇水蒸氣重整制氫反應提供熱量是每個甲醇水蒸氣重整制氫系統需要考慮的問題。目前，甲醇水蒸氣重整制氫系統的供熱方法主要有兩種。一種是直接利用(催化)燃燒煙氣向甲醇水重整反應提供熱量，多適用于小型甲醇重整制氫裝置，其優點是結構緊湊、體積利用率高，缺點是重整反應器容易受熱不均，溫度控制難度大，且難以推廣到大型甲醇重整制氫裝置。另一種是更普遍的方法是使用導熱油作為中間換熱載體，其優點是重整反應器受熱更均勻、控溫較精確，其缺點包括：導熱油長期運行可能會發生裂解、變質等情況，影響使用，并有安全隱患；導熱油系統組成設備多，一般包括高溫熱油泵、膨脹槽、導熱油爐等，體積大，不易集成；導熱油膨脹槽是開口設備，導熱油容易揮發到環境中，造成污染。

近年來，行業中也提出使用水蒸氣進行供熱；中國專利文獻ZL201610302025.6公開了一種用于甲醇重整制氫反應的供熱方法，具體的使用高溫高壓水蒸氣為甲醇重整反應器提供熱量。但是，其供熱系統仍然是使用高溫循環泵來維持水蒸氣的閉式循環，增加了系統的安裝和運行維護成本。并且，該專利方案并不能保證用來供熱的水蒸氣為飽和狀態，其加熱控溫效果有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的是上述現有技術中的的不足，提供一種結構工藝流程簡單、供熱均勻恒定、提高重整制氫反應效率的用于甲醇重整制氫的供熱系統和方法。

本發明的目的之一是提供一種用于甲醇重整制氫的供熱系統，所采用的的技術方案如下：

一種用于甲醇重整制氫的供熱系統，包括：

水蒸氣發生裝置，用于加熱液態水并分離出飽和水蒸氣；

甲醇進料裝置，所述甲醇進料裝置包括順次連接的甲醇罐、帶甲醇計量泵的甲醇進料管道，所述甲醇進料管道的出口與水蒸氣發生裝置上的甲醇入口連接；