[發明專利]一種甲醇重整制氫系統和工藝

在審

• 申請號: 202011225906.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112209341A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 王林濤;杜忠選;林志民;王曉武;周耀東;鄧筆財;楊振威;石汪權;李啟玉
• 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;C01B3/50;C01B3/58;H01M8/0612
• 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

本發明公開了一種甲醇重整制氫系統，包括：重整反應單元，包括用于混合脫鹽水和甲醇的原料罐、與原料罐出口連通的重整反應器；所述原料罐與所述重整反應器之間還設置調溫單元；氫氣提純單元，包括設于重整反應器下游的鈀膜提純裝置，用于對重整反應后的富氫氣體進行提純，所述鈀膜提純裝置具有提純氫氣出口及余氣出口；燃燒單元，所述燃燒單元具有進料口及尾氣出口，進料口與所述鈀膜提純裝置的余氣出口連接，尾氣出口與調溫單元連通；其中，控制重整反應器中的反應溫度不超過鈀膜提純裝置的提純溫度區間。根據上述系統還可以提供一種甲醇重整制氫工藝。本發明的制氫系統和工藝不僅結構緊湊、工藝簡單，而且能源利用率高，提純的氫氣純度高。

技術領域

本發明屬于甲醇重整制氫技術領域，涉及一種甲醇重整制氫系統和工藝。

背景技術

燃料電池是一種高效、綠色、安靜發電裝置。由于其能量密度高、主要排放物為水、活動部件少、組裝靈活等優點，特別適用于車用動力、船用動力、分布式電站、航空航天等。

氫氣作為燃料電池的燃料，由于密度小、易燃易爆等原因，導致儲氫密度低、安全性差，嚴重影響了燃料電池的技術應用和推廣。甲醇重整制氫主要采用甲醇和水在一定的溫度下發生重整反應，生成富氫氣體，經提純后制成高純度氫氣，其尾氣可以通過燃燒給重整反應提供熱量。由于甲醇重整制氫提取了甲醇和水中的氫原子，儲氫密度較高，同時甲醇水為液態儲存，提高了便攜性和安全性，因此是儲氫技術的主要發展方向之一。

工業上甲醇重整制氫主要是甲醇和水在200～300℃下進行反應，然后通過變壓吸附進行提純，由于吸附塔占地面積較大，該技術在燃料電池的應用中受限，無法滿足應用需求。而膜分離技術主要采用鈀合金膜技術來提純富氫氣體，大大減少氫氣提純裝置的空間尺寸，因此特別適用于燃料電池應用。

中國專利文獻CN102874754B公開了一種利用甲醇水制備氫氣的系統及方法，其中由于重整反應器的溫度低于分離室的溫度，在重整反應器和分離室之間增加了預熱控溫機構，該設計不僅增加了系統的復雜性，同時提高了對系統熱管理的要求。

中國專利文獻CN105720285A公開了一種封閉式燃料電池氫源系統，采用CO選擇性氧化方式來去除重整反應后的CO，將CO的濃度降至10ppm以下，然后將富氫氣體通入汽水分離器，去除微量甲醇以及水蒸氣，之后將富氫氣體通入燃料電池，此時富氫氣體主要為氫氣和CO₂，其中CO₂占比約25％，導致大大降低了燃料的熱值，從而降低了燃料電池的能量密度。

中國專利文獻CN104276542B公開了一種甲醇水制氫系統的重整器，其中提供了重整反應器的啟動裝置，具體采用明火燃燒氣化甲醇和氫氣的方式提供熱量給重整反應器，但甲醇和氫氣均為易燃易爆化學品，當遇到明火時存在一定爆炸風險。

發明內容

本發明的目的是上述現有技術中的不足，提供一種甲醇重整制氫系統及工藝，其結構緊湊、工藝簡單，能源利用率高且提純氫氣的純度高。

本發明的目的之一提供一種甲醇重整制氫系統，所采用的技術方案如下：

一種甲醇重整制氫系統，包括：

重整反應單元，包括用于混合脫鹽水和甲醇的原料罐、與原料罐出口連通的重整反應器；所述原料罐與所述重整反應器之間還設置調溫單元；

氫氣提純單元，包括設于重整反應器下游的鈀膜提純裝置，所述鈀膜提純裝置具有提純氫氣出口及余氣出口；

燃燒單元，所述燃燒單元具有進料口及尾氣出口，且進料口與所述鈀膜提純裝置的余氣出口連接，尾氣出口與所述調溫單元連通；

其中，控制重整反應器中的反應溫度不超過鈀膜提純裝置的提純溫度區間。