專利名稱：一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備及制氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氫氣制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制氫設(shè)備，尤其涉及一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備；同時，本發(fā)明還涉及一種甲醇水蒸氣重整制氫方法。
背景技術(shù)：
在眾多的新能源中，氫能將會成為21世紀(jì)最理想的能源。這是因?yàn)?，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨。煤和石油的儲量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠(yuǎn)不會用完。
氫是一種無色的氣體。燃燒一克氫能釋放出142千焦?fàn)柕臒崃?，是汽油發(fā)熱量的3倍。氫的重量特別輕，它比汽油、天然氣、煤油都輕多了，因而攜帶、運(yùn)送方便，是航天、航空等高速飛行交通工具最合適的燃料。氫在氧氣里能夠燃燒，氫氣火焰的溫度可高達(dá)2500°C，因而人們常用氫氣切割或者焊接鋼鐵材料。在大自然中，氫的分布很廣泛。水就是氫的大“倉庫”，其中含有11%的氫。泥土里約有I. 5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲水量很大，因此可以說，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法從水中制取氫，那么氫也將是一種價格相當(dāng)便宜的能源。氫的用途很廣，適用性強(qiáng)。它不僅能用作燃料，而且金屬氫化物具有化學(xué)能、熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的功能。例如，儲氫金屬具有吸氫放熱和吸熱放氫的本領(lǐng)，可將熱量儲存起來，作為房間內(nèi)取暖和空調(diào)使用。氫作為氣體燃料，首先被應(yīng)用在汽車上。1976年5月，美國研制出一種以氫作燃料的汽車；后來，日本也研制成功一種以液態(tài)氫為燃料的汽車；70年代末期，前聯(lián)邦德國的奔馳汽車公司已對氫氣進(jìn)行了試驗(yàn)，他們僅用了五千克氫，就使汽車行駛了 110公里。用氫作為汽車燃料，不僅干凈，在低溫下容易發(fā)動，而且對發(fā)動機(jī)的腐蝕作用小，可延長發(fā)動機(jī)的使用壽命。由于氫氣與空氣能夠均勻混合，完全可省去一般汽車上所用的汽化器，從而可簡化現(xiàn)有汽車的構(gòu)造。更令人感興趣的是，只要在汽油中加入4%的氫氣。用它作為汽車發(fā)動機(jī)燃料，就可節(jié)油40 %，而且無需對汽油發(fā)動機(jī)作多大的改進(jìn)。氫氣在一定壓力和溫度下很容易變成液體，因而將它用鐵罐車、公路拖車或者輪船運(yùn)輸都很方便。液態(tài)的氫既可用作汽車、飛機(jī)的燃料，也可用作火箭、導(dǎo)彈的燃料。美國飛往月球的“阿波羅”號宇宙飛船和我國發(fā)射人造衛(wèi)星的長征運(yùn)載火箭，都是用液態(tài)氫作燃料的。另外，使用氫一氫燃料電池還可以把氫能直接轉(zhuǎn)化成電能，使氫能的利用更為方便。目前，這種燃料電池已在宇宙飛船和潛水艇上得到使用，效果不錯。當(dāng)然，由于成本較高，一時還難以普遍使用。
現(xiàn)在世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬噸，其中絕大部分是從石油、煤炭和天然氣中制取的，這就得消耗本來就很緊缺的礦物燃料；另有4%的氫是用電解水的方法制取的，但消耗的電能太多，很不劃算，因此，人們正在積極探索研究制氫新方法。而用甲醇、水重整制氫可減少化工生產(chǎn)中的能耗和降低成本，有望替代被稱為“電老虎”的“電解水制氫”的工藝，利用先進(jìn)的甲醇蒸氣重整一變壓吸附技術(shù)制取純氫和富含CO2的混合氣體，經(jīng)過進(jìn)一步的后處理，可同時得到氫氣和二氧化碳?xì)?。甲醇與水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫和二氧化碳，這是一個多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)方程如下CH3OH ^ C0+2H2(I)H2CHCO — C02+H2 (2)CH30H+H20 — C02+3H2 (3) 重整反應(yīng)生成的H2和CO2,再經(jīng)過變壓吸附法(PSA)或鈀膜分離將H2和CO2分離，得到高純氫氣。變壓吸附法的耗能高、設(shè)備大，且不適合小規(guī)模的氫氣制備?，F(xiàn)有的制備方法通常僅做一次重整，然后將余氣直接排出或者燃燒，由于余氣中含有有害氣體，直接排出會嚴(yán)重影響環(huán)境及人們的健康。通過直接燃燒的方式，則會浪費(fèi)資源，降低轉(zhuǎn)化率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，可提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，節(jié)約成本，同時減少余氣對環(huán)境的污染。此外，本發(fā)明還提供一種甲醇水蒸氣重整制氫方法，可提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，節(jié)約成本，同時減少余氣對環(huán)境的污染。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備包括液體儲存容器、主制氫設(shè)備、一個或多個子制氫設(shè)備；所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接；所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑,重整室內(nèi)的溫度為 280。 -409。；重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ；所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出，余氣中包含有未充分反應(yīng)的有用氣體；所述子制氫設(shè)備接收主制氫設(shè)備或/和自身或/和其他子制氫設(shè)備排出的余氣，利用該余氣中未充分反應(yīng)的有用氣體繼續(xù)制備氫氣；所述子制氫設(shè)備包括子重整室、子分離室；所述子重整室、子分離室通過管路依次連接；所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重 整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ；重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ；子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備包括液體儲存容器、主制氫設(shè)備、一個或多個子制氫設(shè)備；所述主制氫設(shè)備通過換熱、氣化、重整、分離，得到氫氣，同時將排出的余氣輸送至一子制氫設(shè)備中；所述子制氫設(shè)備接收主制氫設(shè)備或/和自身或/和其他子制氫設(shè)備排出的余氣，利用該余氣繼續(xù)制備氫氣。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接。所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑,重整室內(nèi)的溫度為 280。 -409。；所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述子制氫設(shè)備包括子重整室、子分離室；所述子重整室、子分離室通過管路依次連接；所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ；重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ；子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。一種上述甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的制氫方法，所述方法包括如下步驟步驟一、主制氫設(shè)備重整制備氫氣；具體包括
步驟S11、所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；步驟S12、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ；步驟S13、重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ；步驟S14、所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出；步驟二、子制氫設(shè)備利用余氣重整制備氫氣，而后將余氣排出或者輸送至自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫；具體包括 步驟S21、所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ；步驟S22、重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器,從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣,將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。一種上述甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的制氫方法，所述方法包括如下步驟步驟I、所述主制氫設(shè)備通過換熱、氣化、重整、分離，得到氫氣，同時將排出的余氣輸送至一子制氫設(shè)備中；步驟2、所述子制氫設(shè)備接收主制氫設(shè)備或/和自身或/和其他子制氫設(shè)備排出的余氣，利用該余氣繼續(xù)制備氫氣。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟I具體包括步驟S11、所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；步驟S12、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409° ；步驟S13、重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ；步驟S14、所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟2具體包括步驟S21、所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ；步驟S22、重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器,從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣,將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備及方法，通過將主制氫設(shè)備產(chǎn)生的余氣進(jìn)行一次或多次再重整，可以減少直接排出的余氣，減少對環(huán)境的污染，同時可以提高氫氣的轉(zhuǎn)化率。


圖I為本發(fā)明制氫設(shè)備的組成示意圖。圖2為本發(fā)明制氫方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一請參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，所述制氫設(shè)備包括液體儲存容器10、主制氫設(shè)備20、一個或多個子制氫設(shè)備30。所述主制氫設(shè)備20包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接。所述液體儲存容器10中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化。氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為 280° -409°。重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO0所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出，余氣中包含有未經(jīng)過充分反應(yīng)的有用氣體。 所述子制氫設(shè)備30接收主制氫設(shè)備20或/和自身或/和其他子制氫設(shè)備排出的余氣(本實(shí)施例中，一個子制氫設(shè)備30接收主制氫設(shè)備20排出的余氣，一個子制氫設(shè)備30接收其他子制氫設(shè)備30排出的余氣)，利用該余氣中未經(jīng)過充分反應(yīng)的有用氣體繼續(xù)制備氫氣。所述子制氫設(shè)備包括子重整室、子分離室；所述子重整室、子分離室通過管路依次連接。所述子制氫設(shè)備30收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-Zn0-Zr0。
重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ；子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。以上介紹了本發(fā)明甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的組成，本發(fā)明在揭示上述甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的同時，還揭示一種上述甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的制氫方法；請參閱圖2，所述方法包括如下步驟步驟一、主制氫設(shè)備重整制備氫氣；步驟二、子制氫設(shè)備利用余氣重整制備氫氣，而后將余氣排出或者輸送至自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。所述步驟一具體包括步驟S11所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化。步驟S12氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為280° -409°。步驟S13重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑Cu-ZnO-Al2O3 或 / 和 Cu-Zn0-Zr0。步驟S14所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°-460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出。所述步驟二具體包括步驟S21所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO0步驟S22重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器,從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣,將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。綜上所述，本發(fā)明提出的甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備及方法，通過將主制氫設(shè)備產(chǎn)生的余氣進(jìn)行一次或多次再重整，可以減少直接排出的余氣，減少對環(huán)境的污染，同時可以提高氫氣的轉(zhuǎn)化率。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，其特征在于，所述制氫設(shè)備包括液體儲存容器、主制氫設(shè)備、一個或多個子制氫設(shè)備； 所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接； 所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為.280° -409° ； 重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ； 所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出，余氣中包含有未充分反應(yīng)的有用氣體； 所述子制氫設(shè)備接收主制氫設(shè)備或/和自身或/和其他子制氫設(shè)備排出的余氣，利用該余氣中未充分反應(yīng)的有用氣體繼續(xù)制備氫氣； 所述子制氫設(shè)備包括子重整室、子分離室；所述子重整室、子分離室通過管路依次連接； 所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ； 重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。
2.一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，其特征在于，所述制氫設(shè)備包括液體儲存容器、主制氫設(shè)備、一個或多個子制氫設(shè)備； 所述主制氫設(shè)備通過換熱、氣化、重整、分離，得到氫氣，同時將排出的余氣輸送至一子制龜!設(shè)備中； 所述子制氫設(shè)備接收主制氫設(shè)備或/和自身或/和其他子制氫設(shè)備排出的余氣，利用該余氣繼續(xù)制備氫氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，其特征在于 所述主制氫設(shè)備包括換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過管路依次連接； 所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為.280° -409° ； 所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，其特征在于 重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO0
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，其特征在于 所述子制氫設(shè)備包括子重整室、子分離室；所述子重整室、子分離室通過管路依次連接； 所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ； 重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。
6.—種權(quán)利要求I所述甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的制氫方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟一、主制氫設(shè)備重整制備氫氣；具體包括 步驟S11、所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 步驟S12、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為 280° -409° ； 步驟S13、重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ； 步驟S14、所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出； 步驟二、子制氫設(shè)備利用余氣重整制備氫氣，而后將余氣排出或者輸送至自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫；具體包括 步驟S21、所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ； 步驟S22、重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器,從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣,將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。
7.—種權(quán)利要求2所述甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的制氫方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟I、所述主制氫設(shè)備通過換熱、氣化、重整、分離，得到氫氣，同時將排出的余氣輸送至一子制氫設(shè)備中； 步驟2、所述子制氫設(shè)備接收主制氫設(shè)備或/和自身或/和其他子制氫設(shè)備排出的余氣，利用該余氣繼續(xù)制備氫氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制氫方法，其特征在于 所述步驟I具體包括 步驟S11、所述液體儲存容器中的甲醇和水通過輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 步驟S12、氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室內(nèi)的溫度為 280° -409° ； 步驟S13、重整室與分離室之間的傳送通道經(jīng)過一預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從重整室輸出的氣體；所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或 / 和 Cu-ZnO-ZrO ； 步驟S14、所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣，將余氣排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制氫方法，其特征在于 所述步驟2具體包括 步驟S21、所述子制氫設(shè)備收集的余氣進(jìn)入子重整室重整，子重整室與子分離室之間的傳送通道經(jīng)過一子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，該子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用以加熱從子重整室輸出的氣體；所述子預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)作為子重整室與子分離室之間的緩沖，使得從子重整室輸出的氣體的溫度與子分離室的溫度相同或接近；重整室內(nèi)設(shè)有催化劑=Cu-ZnO-Al2O3或/和Cu-ZnO-ZrO ； 步驟S22、重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；所述子分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400° -460° ;子分離室內(nèi)設(shè)有膜分離器,從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣,將余氣排出，或者繼續(xù)進(jìn)入自身或其他子制氫設(shè)備重整制氫。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備及制氫方法，所述制氫設(shè)備包括液體儲存容器、主制氫設(shè)備、一個或多個子制氫設(shè)備；所述主制氫設(shè)備通過換熱、氣化、重整、分離，得到氫氣，同時將排出的余氣輸送至一子制氫設(shè)備中；所述子制氫設(shè)備接收主制氫設(shè)備或/和自身或/和其他子制氫設(shè)備排出的余氣(余氣中包含有未充分反應(yīng)的有用氣體)，利用該余氣繼續(xù)制備氫氣。本發(fā)明提出的甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備及方法，通過將主制氫設(shè)備產(chǎn)生的余氣進(jìn)行一次或多次再重整，可以減少直接排出的余氣，減少對環(huán)境的污染，同時可以提高氫氣的轉(zhuǎn)化率。
文檔編號C01B3/32GK102897713SQ20121033991
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者向華, 龐娟娟, 向德成 申請人:上海合既得動氫機(jī)器有限公司