CN109052322A - 甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，该装置包括：用于盛装碱液的二氧化碳反应罐，二氧化碳反应罐的顶部开设有氢气出口；通入二氧化碳反应罐底部的转化气输送管道；二氧化碳反应罐的底部设有二氧化碳反应产物收集机构，二氧化碳反应产物收集机构包括固定在二氧化碳反应罐内壁上的隔板，隔板上开设有若干过物孔，隔板的下方设有收集盘，二氧化碳反应罐的侧壁上开设有用于安装或抽出收集盘的插拔口，所述的收集盘与该插拔口密封配合。本申请通过将甲醇制氢系统的转化气通入二氧化碳反应罐底部，使二氧化碳和碱液充分反应，反应获得的固体颗粒经收集机构收集起来，只需采用一般化学品的储存方式储存，储存成本低。
Description
技术领域
本发明属于甲醇制氢设备技术领域，具体涉及一种甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置。
背景技术
燃料制氢系统是一种从甲醇、天然气、液化气、汽油、柴油等碳水化合物中快速制备出燃料电池所需的合格的富氢混合气体的装置。以甲醇制氢系统为例，甲醇制氢系统包括甲醇制氢机构、以及与该甲醇制氢机构相连的甲醇供应机构和水供应机构，其中，甲醇制氢机构包括原料预混器、汽化器、转化器、水洗吸收塔和变压吸附器。
甲醇制氢的工艺流程为：先将甲醇和脱盐水按一定比例混合，混合液经换热器预热后送入汽化塔，汽化后的水甲醇蒸汽经过热器过热后进入转化器，在转化器的催化剂床层上进行催化裂解和变换反应，产出的转化气中含约74％氢气和24％二氧化碳，转化气经换热、冷却冷凝后进入水洗吸收塔，塔釜收集未转化完的甲醇和水供循环使用，塔顶气送变压吸附器，将氢气和二氧化碳分离提纯。
然而采用变压吸附器分离氢气和二氧化碳的难度较大，提纯获得的二氧化碳的储存成本也较贵。
发明内容
本申请的发明目的是提供一种较易进行氢气和二氧化碳分离并将二氧化碳转化为低储存成本副产物的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置。
为实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，包括：
二氧化碳反应罐，所述的二氧化碳反应罐内盛装有碱液，所述的二氧化碳反应罐的顶部开设有氢气出口；
通入二氧化碳反应罐底部的转化气输送管道，所述的转化气输送管道上安装有一级风机；
所述的二氧化碳反应罐的底部设有二氧化碳反应产物收集机构，所述的二氧化碳反应产物收集机构包括固定在二氧化碳反应罐内壁上的隔板，所述的隔板上开设有若干过物孔，隔板的下方设有收集盘，所述的二氧化碳反应罐的侧壁上开设有用于安装或抽出收集盘的插拔口，所述的收集盘与该插拔口密封配合。
本申请通过将甲醇制氢系统的转化气通入二氧化碳反应罐底部，使二氧化碳和碱液充分反应，获得的固态的二氧化碳反应产物经二氧化碳反应产物收集机构收集起来，只需采用一般化学品的储存方式储存即可，储存成本较低；而且获得的氢气纯度高。
在上述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置中，所述的二氧化碳反应罐有至少两个，相邻的二氧化碳反应罐通过二级转化气输送管道相连通，该二级转化气输送管道的输入端与上游二氧化碳反应罐的氢气出口相连，二级转化气输送管道的输出端延伸至下游二氧化碳反应罐的底部；
处于最下游的二氧化碳反应罐的氢气出口通过储氢管与储氢罐相连。
在上述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置中，所述的转化气输送管道和所述的二级转化气输送管道伸入二氧化碳反应罐底部一端的端部均带有鼓泡罩。鼓泡罩能够将转化气以气泡的形式通入碱液中，提高反应效率。
在上述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置中，所述的二级转化气输送管道和所述的储氢管的输入端均安装有除沫器。
在上述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置中，所述的二级转化气输送管道上安装有二级风机，所述的储氢管上安装有三级风机。
本申请的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置还包括用于监测二氧化碳反应罐中碱液酸碱度的酸碱度监测机构，以便及时向二氧化碳反应罐中添加碱液。
在上述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置中，所述的酸碱度监测机构包括：
分别通过输液管与各二氧化碳反应罐的底端相连的碱液母液罐，所述的输液管上安装有阀门和液体泵；
设置在各二氧化碳反应罐顶端的采样管，所述的采样管内安装有酸碱度检测器；
控制单元，所述的控制单元用于接收酸碱度检测器的输出信号并根据该输出信号控制相应输液管上阀门和液体泵的启停。
在上述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置中，所述的输液管的进液口处于隔板和收集盘之间。如此在输液管进液的过程中产生的液体流动能够促使过物孔中积累的固体颗粒掉落，防止过物孔堵塞。
在上述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置中，所述的隔板和收集盘之间还设有防止过物孔堵塞的防堵机构。
在上述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置中，所述的防堵机构包括：
处于隔板和收集盘之间的磁性盘，该磁性盘呈网状，磁性盘的顶面固定有与各过物孔一一对应设置的防堵针；
套设在二氧化碳反应罐外周且与所述的磁性盘相互吸引的磁性圆环，该磁性圆环的内环面设有绝缘套；
用于驱使磁性圆环沿二氧化碳反应罐轴向上下移动并带动磁性盘上下移动以使防堵针疏通过物孔的驱动机构。
防堵针能够进一步疏通过物孔，驱动机构采用常见的涡轮蜗杆传动结构即能带动磁性盘上下移动；而网状的磁性盘使得固体颗粒不会堆积在磁性盘上，可以很轻易地落入收集盘中。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本申请通过将甲醇制氢系统的转化气通入二氧化碳反应罐底部，使二氧化碳和碱液充分反应，获得的固态的二氧化碳反应产物经二氧化碳反应产物收集机构收集起来，只需采用一般化学品的储存方式储存即可，储存成本较低；而且获得的氢气纯度高。
附图说明
图1为本发明一种甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置的结构示意图；
图2为图1中二氧化碳反应产物收集机构处的结构示意图；
图3为图2中磁性盘的结构示意图；
图4为图2中磁性圆环的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例一种甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，包括多个二氧化碳反应罐1，每个二氧化碳反应罐1中均盛装有碱液(如氢氧化钠溶液)；甲醇制氢系统制备的转化气经转化气输送管道2通入处于最上游的二氧化碳反应罐1的底部，转化气输送管道2上安装有一级风机21；而相邻的二氧化碳反应罐1之间通过二级转化气输送管道3相连通，该二级转化气输送管道3的输入端与上游二氧化碳反应罐1的氢气出口相连，二级转化气输送管道3的输出端则延伸至下游二氧化碳反应罐1的底部；处于最下游的二氧化碳反应罐1的氢气出口通过储氢管4与储氢罐5相连；各二级转化气输送管道3上均安装有二级风机31，储氢管4上则安装有三级风机41。
并且，转化气输送管道2和各二级转化气输送管道3伸入二氧化碳反应罐1底部一端的端部均带有鼓泡罩6，鼓泡罩6能够将转化气以气泡的形式通入碱液中，提高反应效率；同时，各二级转化气输送管道3和储氢管4的输入端均安装有除沫器9。
本实施例的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置还包括用于监测二氧化碳反应罐1中碱液酸碱度的酸碱度监测机构7，以便及时向二氧化碳反应罐1中添加碱液。
该酸碱度监测机构7包括分别通过输液管71与各二氧化碳反应罐1的底端相连的碱液母液罐72，各输液管71上均安装有阀门73和液体泵74；各二氧化碳反应罐1顶端均设置有采样管75，每一采样管75内均安装有酸碱度检测器76；控制单元(图中未示出)能够接收酸碱度检测器76的输出信号并根据该输出信号控制相应输液管71上阀门73和液体泵74的启停。
如图2所示，结合图1可见，各二氧化碳反应罐1的底部均设有二氧化碳反应产物收集机构8，该二氧化碳反应产物收集机构8包括固定在二氧化碳反应罐1内壁上的隔板81，隔板81上开设有若干过物孔811，隔板81的下方设有收集盘82，二氧化碳反应罐1的侧壁上开设有用于安装或抽出收集盘82的插拔口，收集盘82与该插拔口密封配合。
并且，隔板81和收集盘82之间还设有防止过物孔811堵塞的防堵机构。该防堵机构包括处于隔板81和收集盘82之间的磁性盘83，如图3所示，该磁性盘83呈网状，磁性盘83的顶面固定有与各过物孔811一一对应设置的防堵针84；二氧化碳反应罐1外周套设有与磁性盘83相互吸引的磁性圆环85，该磁性圆环85的内环面设有绝缘套86；如图4所示，磁性圆环85由电机87驱动沿二氧化碳反应罐1轴向上下移动并带动磁性盘83上下移动以使防堵针84疏通过物孔811；电机87采用常见的涡轮蜗杆传动结构88即能带动磁性盘83上下移动。
如图2所示，输液管71的进液口是处于收集盘82和磁性盘83之间的，输液管71进液造成的液体流动既能够辅助防堵针84疏通过物孔811，又能够驱使掉落在磁性盘83顶面的固体颗粒落入收集盘82中。
Claims (10)
1.一种甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，包括：
二氧化碳反应罐，所述的二氧化碳反应罐内盛装有碱液，所述的二氧化碳反应罐的顶部开设有氢气出口；
通入二氧化碳反应罐底部的转化气输送管道，所述的转化气输送管道上安装有一级风机；
所述的二氧化碳反应罐的底部设有二氧化碳反应产物收集机构，所述的二氧化碳反应产物收集机构包括固定在二氧化碳反应罐内壁上的隔板，所述的隔板上开设有若干过物孔，隔板的下方设有收集盘，所述的二氧化碳反应罐的侧壁上开设有用于安装或抽出收集盘的插拔口，所述的收集盘与该插拔口密封配合。
2.如权利要求1所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，所述的二氧化碳反应罐有至少两个，相邻的二氧化碳反应罐通过二级转化气输送管道相连通，该二级转化气输送管道的输入端与上游二氧化碳反应罐的氢气出口相连，二级转化气输送管道的输出端延伸至下游二氧化碳反应罐的底部；
处于最下游的二氧化碳反应罐的氢气出口通过储氢管与储氢罐相连。
3.如权利要求2所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，所述的转化气输送管道和所述的二级转化气输送管道伸入二氧化碳反应罐底部一端的端部均带有鼓泡罩。
4.如权利要求2所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，所述的二级转化气输送管道和所述的储氢管的输入端均安装有除沫器。
5.如权利要求2所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，所述的二级转化气输送管道上安装有二级风机，所述的储氢管上安装有三级风机。
6.如权利要求2所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，还包括用于监测二氧化碳反应罐中碱液酸碱度的酸碱度监测机构。
7.如权利要求2所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，所述的酸碱度监测机构包括：
分别通过输液管与各二氧化碳反应罐的底端相连的碱液母液罐，所述的输液管上安装有阀门和液体泵；
设置在各二氧化碳反应罐顶端的采样管，所述的采样管内安装有酸碱度检测器；
控制单元，所述的控制单元用于接收酸碱度检测器的输出信号并根据该输出信号控制相应输液管上阀门和液体泵的启停。
8.如权利要求7所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，所述的输液管的进液口处于隔板和收集盘之间。
9.如权利要求8所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，所述的隔板和收集盘之间还设有防止过物孔堵塞的防堵机构。
10.如权利要求9所述的甲醇制氢系统的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置，其特征在于，所述的防堵机构包括：
处于隔板和收集盘之间的磁性盘，该磁性盘呈网状，磁性盘的顶面固定有与各过物孔一一对应设置的防堵针；
套设在二氧化碳反应罐外周且与所述的磁性盘相互吸引的磁性圆环，该磁性圆环的内环面设有绝缘套；
用于驱使磁性圆环沿二氧化碳反应罐轴向上下移动并带动磁性盘上下移动以使防堵针疏通过物孔的驱动机构。
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