一種利用甲醇水制備氫氣的方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種利用甲醇水制備氫氣的方法及設(shè)備，所述設(shè)備包括液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室；所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)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；所述分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；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。本發(fā)明在重整室與分離室之間的管路作為預(yù)熱控溫裝置，可以分別保證重整室內(nèi)催化劑的低溫要求，以及分離室的高溫要求，進(jìn)而提高氫氣制備效率；同時(shí)，本發(fā)明的預(yù)熱方式非常便捷。
【專利說(shuō)明】一種利用甲醇水制備氫氣的方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氫氣制備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種氫氣制備方法，尤其涉及一種利用甲醇及水制備氫氣的方法；同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種利用甲醇及水制備氫氣的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多的新能源中，氫能將會(huì)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(méi)有灰渣和廢氣，不會(huì)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(chǔ)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(huì)用完。
[0003]氫是一種無(wú)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。
[0004]在大自然中，氫的分布很廣泛。水就是氫的大“倉(cāng)庫(kù)”，其中含有11%的氫。泥土里約有1.5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動(dòng)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(chǔ)水量很大，因此可以說(shuō)，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(jià)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(chǔ)氫金屬具有吸氫放熱和吸熱放氫的本領(lǐng)，可將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，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(guó)研制出一種以氫作燃料的汽車；后來(lái)，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(guó)的奔馳汽車公司已對(duì)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。
[0007]用氫作為汽車燃料，不僅干凈，在低溫下容易發(fā)動(dòng)，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕作用小，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)機(jī)燃料，就可節(jié)油40 %，而且無(wú)需對(duì)汽油發(fā)動(dòng)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(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(guó)飛往月球的“阿波羅”號(hào)宇宙飛船和我國(guó)發(fā)射人造衛(wèi)星的長(zhǎng)征運(yùn)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(cuò)。當(dāng)然，由于成本較高，一時(shí)還難以普遍使用。[0010]現(xiàn)在世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬(wàn)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(lái)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(guò)進(jìn)一步的后處理，可同時(shí)得到氫氣和二氧化碳?xì)狻?br> [0011]甲醇與水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過(guò)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(gè)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(guò)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]鈀膜分離方法中，甲醇蒸汽重整過(guò)程通常使用等溫反應(yīng)系統(tǒng)，采用管式反應(yīng)器，管殼中充滿熱載體進(jìn)行換熱，保持恒溫反應(yīng)。
[0017]然而，通常重整的最佳溫度與鈀膜分離的最佳溫度有較大差別，通常催化劑在較低溫度時(shí)效果較佳，而分離室內(nèi)的鈀膜分離需要較高溫度，從而導(dǎo)致上述方法制備效率較低，現(xiàn)有方法沒(méi)有很好解決該問(wèn)題。
[0018]如中國(guó)專利CN2 01010130340.8揭示了一種甲醇水重整制氫的方法，以銅為主要組分的固體催化劑存在下，通過(guò)選自甲醇水比例為1:1?3的反應(yīng)物，進(jìn)行重整脫氫反應(yīng)制備氫氣的方法。其方法為:在200?280°C，空速0.2?2h-l，壓力0.1?2MPa，甲醇水比例為1:1?3的反應(yīng)物為氣相或液相，通過(guò)固體催化劑，生成氫氣，副產(chǎn)CO2和CO，甲醇轉(zhuǎn)化率98%以上，CO量在2%以下。該方法僅僅保證了催化劑的低溫要求，但本方案不能滿足分離室的高溫要求。
[0019]再如中國(guó)專利CN201010108358.8揭示了一種甲醇水蒸汽重整制氫的方法，即以甲醇和水為原料，反應(yīng)溫度為410-460°C，反應(yīng)空速為3000-23000h-l (以氣態(tài)甲醇計(jì))，原料甲醇和水以摩爾比1: (0.8-2.0)的條件下混合汽化后，在固定床反應(yīng)器中與ZnO/ZnAl2O4催化劑接觸，生成富含氫氣的重整氣，重整氣再經(jīng)鈀膜分離器分離制取純氫氣體。所述ZnCVZnAl2O4催化劑中，鋅鋁原子比介于>0.5: I至2.5: I的范圍。該方法僅僅保證了分離室的高溫要求，但本方案不能滿足催化劑的低溫要求。
[0020]此外，還有用單獨(dú)原料的甲醇裂解方法制氫，但單獨(dú)原料的甲醇裂解制氫與甲醇水蒸氣重整制氫是兩個(gè)不同原理、不同轉(zhuǎn)氫效率。甲醇裂解方法中，I摩爾的甲醇生成2摩爾氫氣，而甲醇水蒸氣重整方法中，I摩爾的甲醇生成3摩爾氫氣。
[0021]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計(jì)一種新的氫氣制備方法，以解決現(xiàn)有方式的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種利用甲醇水制備氫氣的方法，可簡(jiǎn)化程序，提聞氫!氣的制備效率。[0023]此外，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種利用甲醇水制備氫氣的設(shè)備，可簡(jiǎn)化程序，提高氫氣的制備效率。
[0024]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0025]一種利用甲醇水制備氫氣的方法，所述方法包括如下步驟:
[0026]步驟S1:將甲醇和水通過(guò)泵輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；
[0027]步驟S2:氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室重整，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部的溫度為370°C?409°C ;重整室內(nèi)，由下至上，溫度逐漸升高；
[0028]步驟S3:分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室上部的溫度為400°C?550°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，重整室通過(guò)連接管路將生成的氣體輸送至分離室，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部或中上部，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，縮短重整室輸出氣體溫度與分離室溫度之間的溫度差，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；
[0029]步驟S4:所述分離室內(nèi)的溫度與重整室上部的溫度對(duì)應(yīng)，為400°C?550°C，分離室的溫度高于重整室下部及中部的溫度；分離室內(nèi)設(shè)有鈀膜分離器，從鈀膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
[0030]一種利用甲醇水制備氫氣的方法，所述方法包括如下步驟:
[0031]步驟S1:將甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；
[0032]步驟S2:氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室重整，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部溫度為3 50°C?409°C ；
[0033]步驟S3:分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室上部的溫度為400°C?570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，重整室通過(guò)連接管路將生成的氣體輸送至分離室，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部或中上部，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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；
[0034]步驟S4:所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?570°C ;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。
[0035]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S2中，所述重整室下部及中部的溫度為370。。?400。。。
[0036]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3中，所述連接管路同時(shí)作為預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，用于縮短重整室輸出氣體溫度與分離室溫度之間的溫度差，預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)將從重整室輸出氣體的溫度控制為400 V?430 V ;所述步驟S4中，所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400。。?430。。。
[0037]—種利用甲醇水制備氫氣的設(shè)備，所述設(shè)備包括:液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、
重整室、分離室；
[0038]所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接；
[0039]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；
[0040]氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室重整，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部溫度為350°C?409°C ；
[0041]所述分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室上部的溫度為400°C?570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部或中上部，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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；
[0042]所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?570°C ;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。
[0043]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述重整室下部及中部的溫度為370°C?400°C。
[0044]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述連接管路能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體，用于縮短重整室輸出氣體溫度與分離室溫度之間的溫度差，預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)將從重整室輸出氣體的溫度控制為400°C?430°C。
[0045]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?430°C。
[0046]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的利用甲醇水制備氫氣方法及設(shè)備，將分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室上部相比中部及下部的溫度較高，通過(guò)連接管路連接重整室與分離室，連接管路在輸送的過(guò)程中能利用重整室上部的高溫加熱輸送的氣體，起到預(yù)熱作用，同時(shí)加熱方式非常便捷。
[0047]在重整室與分離室之間的管路作為預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，可以對(duì)從重整室輸出的氣體進(jìn)行加熱，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；從而可以分別保證重整室內(nèi)催化劑的低溫要求，以及分離室的高溫要求，進(jìn)而提高氫氣制備效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】.
[0048]圖1為本發(fā)明氫氣制備設(shè)備的組成示意圖。
[0049]圖2為本發(fā)明氫氣制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0051]實(shí)施例一
[0052]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種氫氣制備設(shè)備，所述設(shè)備包括:液體儲(chǔ)存容器2、換熱器4、氣化室5、重整室6、分離室7 ;所述液體儲(chǔ)存容器2、換熱器4、氣化室5、重整室6、分離室7通過(guò)管路依次連接。
[0053]所述液體儲(chǔ)存容器2中的甲醇和水通過(guò)輸送裝置3輸送至換熱器4換熱，換熱4后進(jìn)入氣化室5氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室6，重整室6內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室6下部及中部的溫度為350°C?409°C。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，所述重整室6下部及中部的溫度為370°C?400°C，如重整室6下部及中部的溫度可設(shè)定為380°C左右。
[0054]所述分離室7設(shè)置于重整室6的上部，重整室6內(nèi)，溫度由下至上逐漸升高。分離室7內(nèi)的溫度可設(shè)定為400°C?580°C (如400°C、450°C、50(rC、55(rC、58(rC)，分離室7的溫度高于重整室6下部及中部的溫度；分離室7內(nèi)設(shè)有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
[0055]重整室6與分離室7之間通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，連接管路作為預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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。
[0056]所述預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)用于縮短重整室6輸出氣體溫度與分離室7溫度之間的溫度差，如，預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)將從重整室6輸出氣體的溫度控制為400°C?430°C ;本實(shí)施例中，所述分離室7內(nèi)的溫度設(shè)定為425°C，預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)8將從重整室6輸出氣體的溫度控制為425°C左右，如控制在420°C?430°C。
[0057]此外，所述設(shè)備還設(shè)有主控制板、燃燒器、鼓風(fēng)機(jī)、氫氣緩沖儲(chǔ)罐、氫氣啟動(dòng)儲(chǔ)罐等裝置，在殼體外還設(shè)置氫氣減壓閥、排氣閥、甲醇水原料入口、氫氣出口。重整室6、分離室
7、氫氣緩沖儲(chǔ)罐還可以分別設(shè)置溫度傳感器，傳感到的數(shù)據(jù)發(fā)送至主控制板。
[0058]以上介紹了本發(fā)明氫氣制備設(shè)備的組成，本發(fā)明在揭示上述氫氣制備設(shè)備的同時(shí)還揭示一種利用甲醇水制備氫氣方法，請(qǐng)參閱圖2，所述方法包括如下步驟:
[0059]【步驟SI】將甲醇和水通過(guò)泵輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；
[0060]【步驟S2】氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室重整，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部的溫度為350°C?409°C (如將其溫度限定在350°C、370°C、39(TC、395°C、409 °C)；
[0061]【步驟S3】分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室上部的溫度為400°C?570°C(如將其溫度限定在400°C、420°C、450°C、500°C、550°C、570°C );重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，重整室通過(guò)連接管路將生成的氣體輸送至分離室，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，縮短重整室輸出氣體溫度與分離室溫度之間的溫度差，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；
[0062]【步驟S4】所述分離室內(nèi)的溫度與重整室上部的溫度對(duì)應(yīng)，為400°C?570°C(如將其溫度限定在400°C、420°C、450°C、500°C、550°C、570°C )，分離室的溫度高于重整室下部及中部的溫度；分離室內(nèi)設(shè)有鈀膜分離器，從鈀膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
[0063]實(shí)施例二
[0064]本實(shí)施例中，所述輸送裝置3提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器2中的原料輸送至換熱器4及氣化室5 ;所述輸送裝置3向原料提供1.1?5M Pa的壓強(qiáng)(如提供1.1MPa或1.2M Pa或1.5M Pa或5M Pa的壓強(qiáng))，使得重整室6制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)。所述制氫設(shè)備啟動(dòng)制氫后，制氫設(shè)備制得的部分氫氣或/和余氣通過(guò)燃燒維持制氫設(shè)備運(yùn)行(當(dāng)然，制氫設(shè)備的運(yùn)行還可以通過(guò)其他能源)。
[0065]所述制氫設(shè)備制得的氫氣輸送至分離室內(nèi)的膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于1.1M Pa (如膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)為1.1M Pa或
1.2M Pa 或 1.5M Pa 或 5M Pa)。
[0066]本實(shí)施例中，所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%?78%，銀占22%?25%。
[0067]本實(shí)施例中，利用上述甲醇水制氫設(shè)備的制氫方法，所述制氫方法包括:
[0068]【步驟O】所述固態(tài)氫氣儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存固態(tài)氫氣，當(dāng)制氫系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過(guò)燃燒放熱，為制氫設(shè)備提供啟動(dòng)熱能，作為制氫設(shè)備的啟動(dòng)能源；
[0069]【步驟I】所述原料輸送裝置提供動(dòng)力，將液體儲(chǔ)存容器中的原料輸送至制氫設(shè)備；所述原料輸送裝置向原料提供1.1?5M Pa的壓強(qiáng)，使得制氫設(shè)備制得的氫氣具有足夠的壓強(qiáng)；
[0070]【步驟2】制氫設(shè)備制備氫氣；具體包括:
[0071]所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化；
[0072]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，重整室下部及中部溫度為350°C?409°C ；
[0073]所述重整室上部的溫度為400°C?570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部，能通過(guò)重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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；
[0074]所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?570°C ;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。
[0075]【步驟3】所述制氫設(shè)備制得的氫氣輸送至膜分離裝置進(jìn)行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強(qiáng)之差大于等于1.1M Pa ；
[0076]本發(fā)明與現(xiàn)有方案的區(qū)別在于，本發(fā)明既保證了重整室內(nèi)催化劑的低溫要求，又保證了分離室的高溫要求。相比中國(guó)專利CN201010130340.8及CN201010108358.8等技術(shù)方案有突出的改進(jìn)及本質(zhì)改變，且取得了突出的效果。
[0077]綜上所述，本發(fā)明提出的利用甲醇水制備氫氣方法及設(shè)備，在重整室與分離室之間的管路設(shè)有預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，可以對(duì)從重整室輸出的氣體進(jìn)行加熱，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；從而可以分別保證重整室內(nèi)催化劑的低溫要求，以及分離室的高溫要求，進(jìn)而提高氫氣制備效率。
[0078]這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)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(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)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(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)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】
1.一種利用甲醇水制備氫氣的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟S1:將甲醇和水通過(guò)泵輸送至換熱器換熱，換熱后進(jìn)入氣化室氣化； 步驟S2:氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進(jìn)入重整室重整，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部的溫度為370°C?409°C ;重整室內(nèi)，溫度由下至上逐漸升高； 步驟S3:分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室上部的溫度為400°C?550°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，重整室通過(guò)連接管路將生成的氣體輸送至分離室，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部或中上部，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，縮短重整室輸出氣體溫度與分離室溫度之間的溫度差，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； 步驟S4:所述分離室內(nèi)的溫度與重整室上部的溫度對(duì)應(yīng)，為400°C?550°C，分離室的溫度高于重整室下部及中部的溫度；分離室內(nèi)設(shè)有鈀膜分離器，從鈀膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣。
2.一種利用甲醇水制備氫氣的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟S1:將甲醇和水通過(guò)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S2:氣化后的甲醇蒸氣·及水蒸氣進(jìn)入重整室重整，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，重整室下部及中部溫度為350°C?409°C ； 步驟S3:分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室上部的溫度為400°C?570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，重整室通過(guò)連接管路將生成的氣體輸送至分離室，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部或中上部，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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； 步驟S4:所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?570°C ;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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用甲醇水制備氫氣的方法，其特征在于: 所述步驟S2中，所述重整室下部及中部的溫度為370°C?400°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用甲醇水制備氫氣的方法，其特征在于: 所述步驟S3中，所述連接管路同時(shí)作為預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)，用于縮短重整室輸出氣體溫度與分離室溫度之間的溫度差，預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)將從重整室輸出氣體的溫度控制為400°C?430 0C ； 所述步驟S4中，所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?430°C。
5.一種利用甲醇水制備氫氣的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括:液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室； 所述液體儲(chǔ)存容器、換熱器、氣化室、重整室、分離室通過(guò)管路依次連接； 所述液體儲(chǔ)存容器中的甲醇和水通過(guò)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，重整室下部及中部溫度為 350°C?409°C ； 所述分離室設(shè)置于重整室的上部，重整室上部的溫度為400°C?570°C ;重整室與分離室通過(guò)連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部或中上部，能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路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； 所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?570°C ;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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用甲醇水制備氫氣的設(shè)備，其特征在于: 所述重整室下部及中部的溫度為370°C?400°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用甲醇水制備氫氣的設(shè)備，其特征在于: 所述連接管路能通過(guò)重整室上部或中上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體，用于縮短重整室輸出氣體溫度與分離室溫度之間的溫度差，預(yù)熱控溫機(jī)構(gòu)將從重整室輸出氣體的溫度控制為400°C?430°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用甲醇水制備氫氣的設(shè)備，其特征在于: 所述分離室內(nèi)的溫度設(shè)定為400°C?430°C。
【文檔編號(hào)】C01B3/32GK103435007SQ201310340474
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】向華, 向得夫 申請(qǐng)人:上海合既得動(dòng)氫機(jī)器有限公司