[發(fā)明專利]一種催化加熱耦合甲醇制氫工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010743795.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111977612B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 許云波;嚴會成;吳小強;李龍;李德勝;孫瑜
• 申請（專利權）人: 四川蜀泰化工科技有限公司
• 主分類號: C01B3/32
• 分類號: C01B3/32;C01B3/22
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 軒勇麗

本發(fā)明公開了一種催化加熱耦合甲醇制氫工藝，屬于制氫領域，具體涉及甲醇制氫技術領域，以解決現有甲醇制氫工藝需要外源加熱啟動，需要額外增加設備，耗能高，占地面積大，包括催化氧化反應器和甲醇制氫系統(tǒng)，在所述催化氧化反應器內，原料中甲醇與空氣在10℃以上條件下，經常溫氧化催化劑層的作用，發(fā)生催化氧化反應，產生的熱量為甲醇制氫系統(tǒng)啟動提供熱能。在沒有熱源的條件下，原料甲醇與空氣在組合催化劑層的作用下，在催化氧化反應器內發(fā)生催化氧化反應，產生的熱量為甲醇制氫系統(tǒng)啟動提供熱能，使整個甲醇制氫工藝在常溫下啟動，不需外源加熱啟動，不需要額外增加外熱源設備，設備占地面積小，耗能低。

技術領域

一種催化加熱耦合甲醇制氫工藝，本發(fā)明屬于制氫領域，具體涉及甲醇制氫技術領域。

背景技術

傳統(tǒng)的甲醇水蒸氣重整制氫工藝的轉化氣通過變壓吸附或者膜提氫后，得到要求的產品H₂外，剩余為解析氣，解析氣中H₂含量在30%-40%；目前常見的甲醇直接裂解工藝的產品H₂、CO，使用后的尾氣H₂含量在95%以上。一般有兩種處理方式，一是送入鍋爐燃燒系統(tǒng)，供鍋爐燃燒使用，由于氣源不穩(wěn)定，對鍋爐燃燒系統(tǒng)有明顯的安全隱患；另外就是直接排空，大量可燃氣體排空，安全隱患極大并且還造成清潔能源浪費。這種可燃尾氣的處理已經成為甲醇制氫裝置安全生產的一個難題。

國內在可燃尾氣處理方面做了許多探索性工作，但現有處理技術仍有諸多局限性：例如中國發(fā)明專利申請?zhí)?00910311040.7是針對甲醇制氫尾氣含有氫氣，利用催化燃燒供熱的工藝，但未說明空氣和可燃氣體的配比以及混合方式，操作安全性不可控，容易爆炸，操作性低。中國發(fā)明專利申請?zhí)?01710497756.5是一種控溫安全型催化氧化VOC_S的方法，反應混合氣體要經過預熱才能進行氧化反應，需要額外增加能耗。中國發(fā)明專利申請?zhí)?01810019696.0只適用于含氫氣的尾氣，沒有有效的控制混合后的含氧量，容易發(fā)生爆炸，并切處理氣體需要的壓力要大于等于0.1MPa，在實際操作過程中還需要增加加壓設備，安全性和經濟性都有諸多限制。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于：提供一種催化加熱耦合甲醇制氫工藝，以解決現有甲醇制氫工藝需要外源加熱啟動，需要額外增加設備，耗能高，占地面積大，此外還可解決現有甲醇制氫工藝需要排放可燃尾氣，不安全也不環(huán)保的缺陷。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種催化加熱耦合甲醇制氫工藝，包括催化氧化反應器和甲醇制氫系統(tǒng)，在所述催化氧化反應器內，原料中甲醇與空氣在10℃以上條件下，經常溫氧化催化劑層的作用，發(fā)生催化氧化反應，產生的熱量為甲醇制氫系統(tǒng)啟動提供熱能。

本申請的技術方案中，在沒有熱源的條件下，原料甲醇與空氣在10℃以上的條件下，經組合催化劑層的作用，催化氧化反應器內發(fā)生催化氧化反應，產生的熱量為甲醇制氫系統(tǒng)啟動提供熱能，使整個甲醇制氫工藝在常溫下啟動，不需要外源加熱啟動，不需要額外增加外熱源設備，設備占地面積小，耗能低；甲醇制氫系統(tǒng)正常運行過程中，系統(tǒng)可燃尾氣經過催化氧化反應處理后不含可燃氣體，排放安全、環(huán)保。

優(yōu)選的，所述催化氧化反應器包括兩端封閉而接有多個進出口管的反應器筒體，所述反應器筒體內設置有中心管，所述中心管延伸至所述反應器筒體頂部外側，所述反應筒體內所述中心管的上部設置有混合器，所述中心管的周邊均勻設置有多個反應列管，每個所述反應列管內設置有組合催化劑層，所述組合催化劑層包括下部的所述常溫氧化催化劑層及位于所述常溫氧化催化劑層上部的中溫氧化催化劑層，所述中心管和所述反應列管兩端都開口，位于所述反應列管兩端之間的所述反應筒體的筒壁上設置有導熱介質出口和導熱介質進口，所述反應器筒體外側的所述中心管上設置有解析氣進口，空氣進口，所述反應器筒體外側還設置有甲醇進口，所述甲醇進口與所述反應器筒體內所述混合器上方的所述中心管連通，所述反應列管上方的所述反應器筒體側壁上設置有高溫煙氣出口，所述反應器筒體的底部設置有高速風機。