專利名稱：甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于氫氣制備技術(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。
背景技術(shù)：
[0002]在眾多的新能源中，氫能將會成為21世紀(jì)最理想的能源。這是因為，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。[0003]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。[0004]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。[0005]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。[0006]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，他們僅用了五千克氫，就使汽車行駛了 110公里。[0007]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)。[0008]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)星的長征運載火箭，都是用液態(tài)氫作燃料的。[0009]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。[0010]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——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)?。[0011]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[0012]CH3OH ^ C0+2H2(I)[0013]H2CHCO — C02+H2(2)[0014]CH30H+H20 — C02+3H2 (3)[0015]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。[0016]現(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，則會浪費資源，降低轉(zhuǎn)化率。實用新型內(nèi)容[0017]本實用新型所要解決的技術(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。[0018]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案[0019]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)備制備得到氫氣，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。[0020]作為本實用新型的一種優(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；所述分離室內(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。[0021]作為本實用新型的一種優(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，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。[0022]作為本實用新型的一種優(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；重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；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。[0023]本實用新型的有益效果在于本實用新型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。


[0024]圖I為本實用新型制氫設(shè)備的組成示意圖。[0025]圖2為本實用新型制氫方法的流程圖。
具體實施方式
[0026]
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的優(yōu)選實施例。[0027]實施例一[0028]請參閱圖1，本實用新型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。[0029]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。[0030]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°。[0031]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[0032]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。[0033]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。[0034]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。[0035]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。[0036]以上介紹了本實用新型甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備的組成，本實用新型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。[0037]所述步驟一具體包括[0038]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。[0039]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°。[0040]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。[0041]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[0042]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[0043]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。[0044]綜上所述，本實用新型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，同時可以提聞氫!氣的轉(zhuǎn)化率。[0045]這里本實用新型的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本實用新型的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實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，在不脫離本實用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實用新型可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例， 以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本實用新型范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(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)備制備得到氫氣，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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I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； 所述分離室內(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。
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 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，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。
4.根據(jù)權(quán)利要求I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； 重整后的氣體進(jìn)入子分離室分離；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。
專利摘要本實用新型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、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。本實用新型提出的甲醇水蒸氣重整制氫設(shè)備，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C01B3/32GK202808346SQ20122046819
公開日2013年3月20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