CN112209339A - 甲醇裂解制氢方法 - Google Patents
甲醇裂解制氢方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112209339A CN112209339A CN202010833587.XA CN202010833587A CN112209339A CN 112209339 A CN112209339 A CN 112209339A CN 202010833587 A CN202010833587 A CN 202010833587A CN 112209339 A CN112209339 A CN 112209339A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- methanol
- mixed gas
- gas
- temperature
- cracking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 540
- 238000005336 cracking Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 66
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 112
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 77
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 10
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 64
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 29
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 20
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1205—Composition of the feed
- C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1217—Alcohols
- C01B2203/1223—Methanol
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
本发明公开了一种甲醇裂解制氢方法，包括以下步骤：S1：将甲醇通入换热器；S2：利用汽化器对甲醇进行加热汽化；S3：利用过热器对汽化甲醇进行加热；S4：将经过过热后的汽化甲醇通入反应器，进行催化裂解，裂解后得到气体称之为混合气体；S5：将混合气体通入换热器，以使高温的混合气体的热量传递给所述甲醇，称之为第一降温后的混合气体；S6：将第一降温后的混合气体通入冷却器，以对第一降温后的混合气体进行冷却，同时，对氢气进行提纯，称之为第二降温后的混合气体；S7：将第二降温后的混合气体通入气液分离器，通过气液分离器将第二降温后的混合气体进行气液分离。该甲醇裂解制氢方法具有能耗低，维护方便以及成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇裂解制氢技术领域，尤其涉及一种甲醇裂解制氢方法。
背景技术
环境保护日益严格、汽油品质不断提高，原油趋向重质化和高含硫化，这些使得石油化工等企业对氢气需求更为强烈。另外，天然气价格的上涨和煤制氢项目受限，氢气缺口增大，使得甲醇裂解制氢技术得以迅速发展。
现有甲醇裂解制氢工艺为：甲醇直接在高温(750℃-800℃)下裂解，得到主要含有氢气和二氧化碳的转化气(还有少量的一氧化碳、甲烷以及水蒸气)。
然而，上述的甲醇裂解制氢工艺存在以下技术问题：
1、甲醇分解不完全，甲醇消耗量大，导致原料成本高；
2、裂解过程容易析碳，导致容易堵塞管道，故障率高，运营维护不便，维护成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种甲醇裂解制氢方法，其能够保证甲醇裂解更充分，以降低原料成本，同时，降低了故障率，维护更方便，降低维护成本，其次，还能够通过利用反应产物的热量作为预热甲醇的热源，实现进一步降低能耗。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
甲醇裂解制氢方法，包括以下步骤：
S1：将甲醇通入换热器进行预热；
S2：利用汽化器对甲醇进行加热汽化，将加热汽化的甲醇称之为汽化甲醇；
S3：利用过热器对汽化甲醇进一步加热，以将汽化甲醇的温度提高到裂解反应所需的温度；
S4：将经过所述过热器加热后的汽化甲醇通入装填有催化剂的反应器进行催化裂解，以产生高温的且至少包含氢气以及二氧化碳的混合气体；
S5：将所述混合气体通入所述换热器，以使高温的混合气体的热量传递给通入到所述换热器内的所述甲醇，对甲醇进行预热，同时降低所述混合气体的温度，称之为第一降温后的混合气体；
S6：将所述第一降温后的混合气体通入冷却器，以对所述第一降温后的混合气体进行冷却，同时，通过所述冷却器将第一降温后的混合气体中的水蒸气、汽化甲醇进行冷凝，以对氢气进行提纯，称之为第二降温后的混合气体；
S7：将所述第二降温后的混合气体及冷凝液体通入气液分离器，通过气液分离器将第二降温后的混合气体中的冷凝液体分离出来并排出，以对混合气体进行干燥，称之为干燥后的混合气体。
进一步地，所述换热器包括换热容器，所述换热容器具有换热腔体，高温的混合气体在所述换热腔体内与通入所述换热腔体内的甲醇进行换热，以对所述甲醇进行预热，同时对所述混合气体降温。
进一步地，所述换热容器内配置有导热板，所述导热板将所述换热腔体分隔为相互独立的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体用于放置甲醇，所述第二腔体用于放置混合气体，利用所述导热板实现所述混合气体与所述甲醇之间的换热。
进一步地，所述过热器包括过热容器以及安装于所述过热容器内的第一加热器，所述过热器的入口靠近所述过热容器的底部，所述过热器的出口靠近所述过热容器的顶部，汽化甲醇以由下至上的方式在所述过热容器内流动，并经过所述第一加热器，最后经由所述过热器的出口流至所述反应器。
进一步地，所述换热器与所述过热器的入口连通，所述汽化器为第二加热器，所述第二加热器安装于所述过热容器的底部，并且所述第一加热器的底部延伸至靠近所述过热容器的底部，利用所述第二加热器和第一加热器同时对所述过热器的底部进行加热，从而使进入所述过热器内的甲醇快速加热汽化并形成汽化甲醇。
进一步地，所述第一加热器包括若干沿所述过热容器的高度方向延伸的第一加热体，若干第一加热体之间间隔设置，所述第一加热体的外壁设有若干鳍片。
进一步地，在所述S4步骤当中，具有压力的所述汽化甲醇以由上至下的方式灌入所述反应器内。
进一步地，所述反应器包括反应容器以及安装于所述反应容器内的第三加热器，所述反应容器用于装载催化剂，所述第三加热器穿插于位于所述反应容器内的催化剂当中，利用所述第三加热器对汽化甲醇进行持续加热，以使所述汽化甲醇始终能够保持在裂解反应所需的温度下。
进一步地，所述第三加热器包括若干沿所述反应容器的高度方向延伸的第三加热体，若干第三加热体之间间隔设置。
进一步地，所述气液分离器包括气液分离容器、以及安装于所述气液分离容器内的一对分离器筛板和液滴捕集组件，其中一分离器筛板与所述气液分离容器的底部之间形成进气腔体，所述气液分离容器的入口与所述进气腔体连通，另一分离器筛板与所述气液分离容器的顶部之间形成出气腔体，所述气液分离容器的出口与所述出气腔体连通，所述分离器筛板具有若干与所述气液分离容器的内部连通的筛孔，所述液滴捕集组件位于一对所述分离器筛板之间，所述液滴捕集组件具有与筛孔连通的缝隙，且所述液滴捕集组件用于对第二降温后的混合气体中的冷凝液体进行拦截并使水蒸气或汽化甲醇形成液滴。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、通过对甲醇依次进行预热、汽化以及过热的方式保证了甲醇能够被充分汽化，同时达到裂解反应所需的温度，并在裂解反应所需的温度下促使汽化甲醇在催化剂的作用下充分裂解，使得甲醇分解更充分、更彻底，降低甲醇的消耗量，也即实现降低原料成本；
2、因甲醇在催化剂的作用下发生裂解反应，因此，在裂解过程不会发生析碳现象，不易造成管道堵塞，降低了故障率，维护更方便，降低维护成本；
3、通过增加换热步骤，使得反应器生成的高温的混合气体能够进入到换热器内，并使高温的混合气体作为热源与进入到换热器中的甲醇进行换热，以实现对甲醇进行预热，也即利用了反应产物的热量作为对甲醇进行预热的热源，利于降低后续加热过程的能耗，达到少耗电或其他热载体的能量的目的，从而降低成本，同时，经换热后的混合气体得以适当降温，实现降低后续冷却步骤的能耗，以达到少耗电的目的，进一步降低成本。
附图说明
图1为本发明的甲醇裂解制氢用制氢机的结构示意图；
图2为图1所示的甲醇裂解制氢用制氢机的工艺流程简图；
图3为图1所示的甲醇裂解制氢用制氢机中的换热器的内部结构图，其中，为方便理解，图中的换热容器使用虚线表示，以能够看到内部结构；
图4为图1所示的甲醇裂解制氢用制氢机中的汽化器的具体结构示意图；
图5为图1所示的甲醇裂解制氢用制氢机中的过热器的内部结构图，其中，为方便理解，图中的过热器容器使用虚线表示，以能够看到内部结构；
图6为图5所示的过热器中的第一加热体的具体结构图；
图7为图1所示的甲醇裂解制氢用制氢机中的反应器的内部结构图，其中，为方便理解，图中的反应容器使用虚线表示，以能够看到内部结构；
图8为图7所示的反应器的分解图；
图9为图1所示的甲醇裂解制氢用制氢机中的气液分离器的内部结构图。
图中：1、换热器；11、第一腔体；12、第二腔体；13、导热板；2、加热盘；3、过热器；31、过热容器；311、安装腔；32、第一加热器；321、第一加热体；322、鳍片；33、过热器封板；34、过热器温度传感器；35、过热器底板；4、反应器；41、反应容器；411、第一法兰；412、第二法兰；42、第三加热器；421、第三加热体；43、反应器筛板；45、反应器封板；46、反应器温度传感器；47、封盖；5、冷却器；6、气液分离器；61、气液分离容器；611、进气腔体；612、出气腔体；62、分离器筛板；63、液滴捕集组件；7、支撑架；8、移动轮。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
参见图1，示出了本发明一较佳实施例的一种甲醇裂解制氢用制氢机，包括用于甲醇预热的换热器1、用于甲醇汽化的汽化器、用于将汽化甲醇加热至裂解反应所需温度的过热器3、用于促使汽化甲醇发生裂解反应的反应器4、用于混合气体(也即反应产物)冷却的冷却器5以及用于混合气体气液分离的气液分离器6。
其中，如图1以及图2所示，换热器1的第一入口通过管道与甲醇储存器(图中未示出)连通，以给换热器1提供甲醇；换热器1的第二入口通过管道与反应器4的出口连通，以给换热器1提供高温的混合气体；换热器1具体用于供由反应器4生成的高温的混合气体与进入到换热器1内的甲醇换热，以对甲醇进行预热，利于充分利用反应热，避免资源浪费，做到节省电源或其他用于实现加热(比如导热油)的能源，从而降低能耗，同时又可对高温的混合气体进行适当降温，可进一步降低能耗。
参见图3，作为优选的实施方式，换热器1具体包括换热容器，换热容器具有换热腔体，换热腔体用于供由反应器4生成的高温的混合气体与位于换热腔体内的甲醇进行换热。
继续参见图3，具体而言，换热腔体内安装有导热板13，该导热板13将换热腔体分隔为相互独立的第一腔体11和第二腔体12，第一腔体11用于放置甲醇，换热器1的第一入口通过第一腔体11与换热器1的第一出口连通；第二腔体12用于放置混合气体，换热器1的第二入口通过第二腔体12与换热器1的第二出口连通。
通过将换热腔体分隔为两个独立的第一腔体11和第二腔体12，避免甲醇和混合气体混合而影响混合气体的纯度，同时，可有效避免甲醇和混合气体混合而造成的甲醇损耗，利于降低成本，其次，导热板13的设置可以起到良好的导热作用，利用导热板13将高温的混合气体的热量快速传递至甲醇，利于提高传热效率。
当然，上述换热器1具体也可以为夹套式换热器件或列管式换热器件。
汽化器用于对经过换热器1后的甲醇进行加热汽化以形成汽化甲醇。
参见图1以及图2，作为优选的实施方式，换热器1的第一出口与过热器3的入口连通，汽化器为用于与外部电源电连接的第二加热器，第二加热器安装于过热器3的底部，并对过热器3的底部进行加热，以使进入过热器3内的甲醇加热汽化并形成汽化甲醇。
参见图4，更具体的是，第二加热器具体为由若干第二加热体盘绕形成的加热盘2，利用加热盘2而对过热器3的底部进行均匀加热，以对位于过热器3内的甲醇快速加热汽化。
当然，作为替代方式，汽化器的具体结构也可以为包括汽化容器(图中未示出)以及第二加热器，第二加热器安装于汽化容器内部，此时，换热器1的第一出口与汽化容器的入口连通，而汽化容器的出口与过热器3连通，也即换热器1、汽化器以及过热器3三者顺次连通。
过热器3用于将汽化甲醇加热至甲醇发生裂解反应所需的温度。
参见图5，过热器3具体包括密闭的过热容器31以及安装于过热容器31内的第一加热器32，第一加热器32用于与外部电源电连接，过热器3的入口靠近过热容器31的底部，过热器3的出口靠近过热容器31的顶部，以使甲醇由过热器3的底部进入，然后通过汽化器的加热作用而形成汽化甲醇，接着汽化甲醇以由下至上的方式经过第一加热器32，最后使汽化甲醇升温至甲醇裂解反应所需的温度后由过热器3的顶部送出，这样的布置方式可以使第一加热器32对汽化甲醇的加热更为均匀，以达到提高加热效率的目的。
继续参见图5，更具体的是，第一加热器32包括若干沿过热容器31的高度方向延伸的第一加热体321，若干第一加热体321之间间隔设置，以能够布置更多的第一加热体321并做到充分利用过热容器31的内部空间，提高传热效率，实现快速加热。
参见图6，更具体的是，第一加热体321的外壁设有若干鳍片322，鳍片322的设置能够增大换热面积，以进一步提高传热效率，继而有利于进一步快速加热。
鳍片322具体为包裹在第一加热体321的外壁面上的环状结构，环状结构的鳍片322可进一步增大换热面积，利于进一步提高传热效率。
更具体的是，第一加热体321具体可以呈U形或直条状或M形。
更具体的是，第一加热器32竖直固定于过热器封板33上，而过热器封板33可拆卸地固定于过热容器31的顶部法兰上，第一加热器32的接线柱穿过过热器封板33并外露于该过热器封板33的顶部，使用时，通过使第一加热器32的接线柱与外部电源电连接，即可实现第一加热器32的电导通。
更具体的是，过热器3还包括用于检测过热容器31内部的温度的过热器温度传感器34，该过热器温度传感器34配置于过热容器31内部，且该过热器温度传感器34与甲醇裂解制氢用制氢机的控制器电连接，以使过热器3的内部温度能够维持在设定温度范围内，避免温度过高或过低。
更具体的是，第一加热器32的底部延伸至靠近位于过热容器31的底部的过热器底板35(也即过热器3的底部)，以利用第二加热器和第一加热器32同时对过热器底板35进行加热，也即利用第二加热器和第一加热器32同时对甲醇进行加热汽化，加热效率更高，同时，也利于降低能耗。
更具体的是，过热器3的底部形成具有缺口的非封闭环形挡板，该非封闭环形挡板与过热器3的底部之间围合形成安装腔311，第二加热器安装于该安装腔311内。
反应器4用于促使经过热器3加热的汽化甲醇发生催化裂解反应以及转化反应，以生成高温的并至少包含氢气以及二氧化碳的混合气体，可以理解的是，混合气体具体可以包括氢气、二氧化碳、一氧化碳、未反应的汽化甲醇以及水蒸气等组分。
继续参见图1，反应器4的入口靠近其顶部，反应器4的出口靠近其底部，以使带有一定压力的汽化甲醇以由上至下的方式输送至反应器4内，以利用汽化甲醇的压力作用而压实反应器4内部的催化剂，防止内部催化剂在压力比重力大的情况下发生波动，同时，也可以起到强制流动的作用，减少气体偏流，使汽化甲醇能够与催化剂充分接触，从而提高催化效率，实现甲醇的高转化率，继而降低甲醇的损耗，也即降低能耗。
参见图7-图8，更具体的是，反应器4包括密闭的反应容器41以及安装于反应容器41内的第三加热器42，反应容器41用于装载催化剂，第三加热器42穿插于位于反应容器41内的催化剂当中。因裂解反应为吸热反应，因此利用第三加热器42对进入到反应容器41内部的汽化甲醇进行加热，以使汽化甲醇能够维持在设定的裂解反应温度范围内，避免温度过低而造成裂解效率低，有助于提高裂解反应效率，继而提高汽化甲醇的转化效率，降低能耗，继而降低成本。
更具体的是，第三加热器42包括若干沿反应容器41的高度方向延伸的第三加热体421，若干第三加热体421之间间隔设置，以能够在反应容器41内布置足够多的第三加热体421，同时做到充分利用反应容器41的内部空间，利于提高传热效率，实现快速加热。
更具体的是，第三加热体421具体可以呈U形或直条状或M形。
更具体的是，第三加热器42竖直固定于反应器封板45上，而反应器封板45可拆卸地固定于反应容器41的顶部的第一法兰411上，第三加热器42的接线柱穿过反应器封板45并外露于该反应器封板45的顶部，使用时，通过使第三加热器42的接线柱与外部电源电连接，即可实现第三加热器42的电导通。
更具体的是，反应器4还包括用于检测反应容器41内部的温度的反应器温度传感器46，该反应器温度传感器46配置于反应容器41内部，且该反应器温度传感器46与甲醇裂解制氢用制氢机的控制器电连接，以使反应容器41的内部温度能够维持在设定温度范围内，避免温度过高或过低。
继续参见图7-图8，反应容器41内还配置有一对间隔布置的反应器筛板43，反应器筛板43具有与反应容器41的内部连通的筛孔，催化剂安装于一对反应器筛板43之间，反应容器41在靠近其底部的位置处开设有卸料口，该卸料口位于第三加热器42的底部和底部的反应器筛板43之间，且反应容器41的外部可拆卸地配置有封堵卸料口的封盖47，使用时，通过拆下封盖47而打开卸料口，以方便更换催化剂，降低检修难度，提高更换效率。
更具体的是，反应容器41的外部配置有与卸料口连通的管道，该管道的端部配置有第二法兰412，封盖47可拆卸地(具体可通过螺栓或螺钉连接方式)安装于第二法兰412上，第二法兰412的设置，有助于降低封盖47的安装难度。
封盖47与第二法兰412之间配置有密封垫，以封堵封盖47与第二法兰412之间的间隙，避免漏气。
冷却器5用于对经换热器1降温后的混合气体进行冷却，冷却器5的入口与换热器1的第二出口连通，经冷却器5冷却后，混合气体的温度得以降低至适于可直接投入使用的温度，提高使用安全性，同时，在冷却器5的作用下，混合气体中的部分水蒸气以及未反应甲醇也得以被冷凝，可起到净化混合气体的作用，以提高混合气体的纯度(主要是提高氢气的纯度)。在本实施例当中，冷却器5优选为二级冷却器。
继续参见图1以及图2，气液分离器6用于对经冷却后的混合气体进行气液分离，具体而言，气液分离器6的入口与冷却器5的出口连通，经气液分离后，混合气体中的冷凝液体被拦截下来，实现气液分离，从而提高混合气体的纯度(主要是提高氢气的纯度)。
参见图9，气液分离器6具体包括气液分离容器61、以及安装于气液分离容器61内的一对分离器筛板62和液滴捕集组件63，其中一分离器筛板62与气液分离容器61的底部之间形成进气腔体611，气液分离容器61的入口与进气腔体611连通，另一分离器筛板62与气液分离容器61的顶部之间形成出气腔体612，气液分离容器61的出口与出气腔体612连通，分离器筛板62具有若干与气液分离容器61的内部连通的筛孔，液滴捕集组件63位于一对分离器筛板62之间，液滴捕集组件63具有与筛孔连通的缝隙，且液滴捕集组件63用于对混合气体中的冷凝液体进行拦截并使水蒸气形成液滴。
使用时，带有冷凝液体的混合气体由下至上经过液滴捕集组件63，由于冷凝液体上升的惯性作用，冷凝液体与液滴捕集组件63相碰撞而被附着在液滴捕集组件63表面，液滴捕集组件63表面上的冷凝液体的重力沉降，使冷凝液体形成较大的液滴，当聚集的液滴越来越大并达到自身产生的重力超过混合气体的上升力与液滴表面张力的合力时，液滴就从液滴捕集组件63上分离下落，即利用液滴捕集组件63对水汽的拦截作用而实现混合气体的气液分离，从而去除混合气体中的冷凝液体，实现对混合气体进行干燥。
作为优选的实施方式，液滴捕集组件63具体可以为不锈钢除沫器、不锈钢钢丝球、拉西环、鲍尔环中的任意一种或组合或其他散装填料。
更具体的是，换热器1、汽化器、过热器3、反应器4、冷却器5以及气液分离器6均安装于支撑架7上，支撑架7的底部配置有至少四个移动轮8，以方便该甲醇裂解制氢用制氢机的搬移。
当然，作为替代方式，上述汽化器、过热器3以及反应器4的热源具体也可以为导热油系统。
本发明的甲醇用裂解制氢用制氢机的工作原理如下：
自外部的甲醇储存器来的甲醇经过计量泵(图中未示出)送至换热器1，甲醇在换热器1内与来自反应器4的高温的混合气体换热升温(可以理解的是，刚启动制氢机时，甲醇在换热器1内不加热，需在换热器1内灌入高温的混合气体后才能对甲醇进行预热)，具体升温至120℃-140℃，在升温过程中，部分甲醇汽化；
接着升温后的未汽化甲醇在汽化器的作用下基本实现全部加热汽化，以形成汽化甲醇，此时汽化甲醇的温度为140℃以上；
为使汽化甲醇能够达到裂解反应所需的温度，汽化甲醇经过热器3加热而升温至250℃-400℃；
接着高温的汽化甲醇进入反应器4，在反应器4内发生裂解以及转化反应，实现生成高温的并主要包含氢气的混合气体，经换热器1换热后的混合气体得以适当降温；
因经换热后的混合气体温度仍有120℃左右的高温，出于安全考虑，需使换热后的混合气体进入冷却器5进行冷却，以使混合气体的温度降低至40℃以下，同时，也使未反应的甲醇冷凝，提高混合气体的纯度(可以理解的是，经降温后的混合气体可直接投入使用)；
为对混合气体进行干燥，经冷却器5冷却后的混合气体以由下至上的方式送至气液分离器6，在气液分离器6内实现气液分离，使混合气体中的冷凝液体得以与混合气体分离，分离后的混合气体可直接投入使用。
本发明的甲醇裂解制氢用制氢机，通过使换热器1的第二入口与反应器4的出口连通，使得反应器4生成的高温的混合气体能够进入到换热器1内，并使高温的混合气体作为热源与甲醇进行换热，以实现对甲醇进行预热，做到充分利用反应热，利于降低能耗，从而降低成本，同时，经换热后的混合气体得以适当降温，实现进一步降低能耗，降低成本。
参见图2，本发明的甲醇裂解制氢方法，包括以下步骤：
S1：将甲醇通入换热器1，可以理解的是，刚启动时，换热器1无热源，甲醇在换热器1内不加热，需在换热器1内灌入高温的混合气体后才能对甲醇进行预热；
S2：利用汽化器对甲醇进行加热汽化，具体而言，将甲醇加热至140℃以上，将加热汽化的甲醇称之为汽化甲醇；
S3：利用过热器3对汽化甲醇进一步加热，以将汽化甲醇的温度提高到裂解反应所需的温度，具体而言，该裂解反应所需的温度为250℃-400℃；
S4：将经过过热器3加热后的汽化甲醇通入装填有催化剂的反应器4进行催化裂解，以产生高温的且至少包含氢气以及二氧化碳的混合气体，与此同时，利用位于反应器4内的第三加热器42进行持续加热，以使未反应的汽化甲醇能够始终保持在裂解反应所需的温度下，避免温度过低而造成裂解效率低，有助于提高裂解反应效率，继而提高汽化甲醇的转化效率，降低能耗，继而降低成本，具体而言，在该步骤当中，在第三加热器42的加热作用下，未反应的汽化甲醇以及反应生成的混合气体的温度始终保持在250℃-400℃；
S5：将高温(温度为250℃以上)的混合气体通入换热器1，以使高温的混合气体的热量传递给通入换热器1内的甲醇，对甲醇进行预热，具体而言，经预热后的甲醇温度可达到120℃-140℃左右，利于充分利用反应热，避免资源浪费，做到节省电源或其他用于实现加热(比如导热油)的能源，从而降低能耗，同时适当降低混合气体的温度，可进一步降低能耗，称之为第一降温后的混合气体，具体而言，经降温后，第一降温后的混合气体的温度为120℃左右；
S6：将第一降温后的混合气体通入冷却器5，以对第一降温后的混合气体进行冷却，同时，通过冷却器5将第一降温后的混合气体中的水蒸气、汽化甲醇进行冷凝，以对氢气进行提纯，称之为第二降温后的混合气体，具体而言，经冷却器5降温后的第二降温后的混合气体的温度为40℃以下；
S7：将第二降温后的混合气体及冷凝液体通入气液分离器6，通过气液分离器6将第二降温后的混合气体中的冷凝液体分离出来并排出外界，以对氢气进行干燥，称之为干燥后的混合气体，该干燥后的混合气体可直接投入使用。
本发明的甲醇裂解制氢方法具有如下优点：
1、通过对甲醇依次进行预热、汽化以及过热的方式保证了甲醇能够被充分汽化，同时达到裂解反应所需的温度，并在裂解反应所需的温度下促使汽化甲醇在催化剂的作用下充分裂解，使得甲醇分解更充分、更彻底，降低甲醇的消耗量，也即实现降低原料成本；
2、因甲醇在更低的温度以及催化剂的共同作用下发生裂解反应，使得甲醇的裂解反应更容易进行，裂解反应也更彻底，继而提高甲醇的转化率，达到减少甲醇的消耗量的目的，可进一步降低原料成本；
3、因甲醇在更低的温度以及催化剂的作用下发生裂解反应，因此，在裂解过程不会发生析碳现象，不易造成管道堵塞，降低了故障率，维护更方便，降低维护成本；
4、因甲醇所需的裂解反应温度更低，因此，对整体设备或系统的管道的材质要求更低，可进一步降低成本；
5、通过增加换热步骤，使得反应器生成的高温的混合气体能够进入到换热器内，并使高温的混合气体作为热源与进入到换热器中的甲醇进行换热，以实现对甲醇进行预热，也即利用了反应产物的热量作为对甲醇进行预热的热源，利于降低后续加热过程的能耗，达到少耗电或其他热载体的能量的目的，从而降低成本，同时，经换热后的混合气体得以适当降温，实现降低后续冷却步骤的能耗，以达到少耗电的目的，进一步降低成本。上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.甲醇裂解制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将甲醇通入换热器进行预热；
S2：利用汽化器对甲醇进行加热汽化，将加热汽化的甲醇称之为汽化甲醇；
S3：利用过热器对汽化甲醇进一步加热，以将汽化甲醇的温度提高到裂解反应所需的温度；
S4：将经过所述过热器加热后的汽化甲醇通入装填有催化剂的反应器进行催化裂解，以产生高温的且至少包含氢气以及二氧化碳的混合气体；
S5：将所述混合气体通入所述换热器，以使高温的混合气体的热量传递给通入到所述换热器内的所述甲醇，对甲醇进行预热，同时降低所述混合气体的温度，称之为第一降温后的混合气体；
S6：将所述第一降温后的混合气体通入冷却器，以对所述第一降温后的混合气体进行冷却，同时，通过所述冷却器将第一降温后的混合气体中的水蒸气、汽化甲醇进行冷凝，以对氢气进行提纯，称之为第二降温后的混合气体；
S7：将所述第二降温后的混合气体及冷凝液体通入气液分离器，通过气液分离器将第二降温后的混合气体中的冷凝液体分离出来并排出，以对混合气体进行干燥，称之为干燥后的混合气体。
2.如权利要求1所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，所述换热器包括换热容器，所述换热容器具有换热腔体，高温的混合气体在所述换热腔体内与通入所述换热腔体内的甲醇进行换热，以对所述甲醇进行预热，同时对所述混合气体降温。
3.如权利要求2所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，所述换热容器内配置有导热板，所述导热板将所述换热腔体分隔为相互独立的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体用于放置甲醇，所述第二腔体用于放置混合气体，利用所述导热板实现所述混合气体与所述甲醇之间的换热。
4.如权利要求1所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，所述过热器包括过热容器以及安装于所述过热容器内的第一加热器，所述过热器的入口靠近所述过热容器的底部，所述过热器的出口靠近所述过热容器的顶部，汽化甲醇以由下至上的方式在所述过热容器内流动，并经过所述第一加热器，最后经由所述过热器的出口流至所述反应器。
5.如权利要求4所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，所述换热器与所述过热器的入口连通，所述汽化器为第二加热器，所述第二加热器安装于所述过热容器的底部，并且所述第一加热器的底部延伸至靠近所述过热容器的底部，利用所述第二加热器和第一加热器同时对所述过热器的底部进行加热，从而使进入所述过热器内的甲醇快速加热汽化并形成汽化甲醇。
6.如权利要求4所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，所述第一加热器包括若干沿所述过热容器的高度方向延伸的第一加热体，若干第一加热体之间间隔设置，所述第一加热体的外壁设有若干鳍片。
7.如权利要求1所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，在所述S4步骤当中，具有压力的所述汽化甲醇以由上至下的方式灌入所述反应器内。
8.如权利要求1所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，所述反应器包括反应容器以及安装于所述反应容器内的第三加热器，所述反应容器用于装载催化剂，所述第三加热器穿插于位于所述反应容器内的催化剂当中，利用所述第三加热器对汽化甲醇进行持续加热，以使所述汽化甲醇始终能够保持在裂解反应所需的温度下。
9.如权利要求8所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，所述第三加热器包括若干沿所述反应容器的高度方向延伸的第三加热体，若干第三加热体之间间隔设置。
10.如权利要求1所述的甲醇裂解制氢方法，其特征在于，所述气液分离器包括气液分离容器、以及安装于所述气液分离容器内的一对分离器筛板和液滴捕集组件，其中一分离器筛板与所述气液分离容器的底部之间形成进气腔体，所述气液分离容器的入口与所述进气腔体连通，另一分离器筛板与所述气液分离容器的顶部之间形成出气腔体，所述气液分离容器的出口与所述出气腔体连通，所述分离器筛板具有若干与所述气液分离容器的内部连通的筛孔，所述液滴捕集组件位于一对所述分离器筛板之间，所述液滴捕集组件具有与筛孔连通的缝隙，且所述液滴捕集组件用于对第二降温后的混合气体中的冷凝液体进行拦截并使水蒸气或汽化甲醇形成液滴。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010833587.XA CN112209339A (zh) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | 甲醇裂解制氢方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010833587.XA CN112209339A (zh) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | 甲醇裂解制氢方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112209339A true CN112209339A (zh) | 2021-01-12 |
Family
ID=74058618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010833587.XA Pending CN112209339A (zh) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | 甲醇裂解制氢方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112209339A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115594147A (zh) * | 2021-07-09 | 2023-01-13 | 中国石化工程建设有限公司（Cn） | 一种甲醇制氢的方法和甲醇制氢系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105460889A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-04-06 | 李卫教 | 一种甲醇制合成气燃料的生产工艺 |
| CN107640743A (zh) * | 2016-07-20 | 2018-01-30 | 神华集团有限责任公司 | 一种粗甲醇制氢的设备及方法 |
| CN110577190A (zh) * | 2018-06-11 | 2019-12-17 | 河南车权健新能源科技有限公司 | 一种甲醇裂解制备氢气的工艺 |
-
2020
- 2020-08-18 CN CN202010833587.XA patent/CN112209339A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105460889A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-04-06 | 李卫教 | 一种甲醇制合成气燃料的生产工艺 |
| CN107640743A (zh) * | 2016-07-20 | 2018-01-30 | 神华集团有限责任公司 | 一种粗甲醇制氢的设备及方法 |
| CN110577190A (zh) * | 2018-06-11 | 2019-12-17 | 河南车权健新能源科技有限公司 | 一种甲醇裂解制备氢气的工艺 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115594147A (zh) * | 2021-07-09 | 2023-01-13 | 中国石化工程建设有限公司（Cn） | 一种甲醇制氢的方法和甲醇制氢系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112142004B (zh) | 甲醇水重整反应制氢及提纯方法 | |
| CN101222975B (zh) | 紧凑型重整反应器 | |
| CN101208264B (zh) | 紧凑型重整反应器 | |
| RU2019139840A (ru) | Реактор для проведения экзотермических равновесных реакций | |
| CN112209339A (zh) | 甲醇裂解制氢方法 | |
| CN113165869B (zh) | 用于分离介质混合物的方法和分离设备，以及用于提供氢的方法和布置结构 | |
| JP2007326053A (ja) | 反応装置 | |
| CN213802914U (zh) | 甲醇裂解制氢用制氢机 | |
| CN100386138C (zh) | 内部换热催化反应方法及设备 | |
| CN213761748U (zh) | 反应器及甲醇裂解制氢用制氢机 | |
| CN101954198A (zh) | 偏苯三甲酸连续生产中的高压脱水塔 | |
| RU2372277C1 (ru) | Способ получения водорода и устройство для его осуществления | |
| CN110422847A (zh) | 一种四氯化硅汽化及热量回收系统及方法 | |
| CN101745350B (zh) | 一种副产蒸汽催化反应设备 | |
| CN214693317U (zh) | 一种利用甲醇裂解高效制取一氧化碳和氢气的装置 | |
| CN213802913U (zh) | 纯氢机 | |
| CN213760563U (zh) | 气液分离器及甲醇裂解制氢用制氢机 | |
| CN115013827A (zh) | 一种催化燃烧装置 | |
| CN212492844U (zh) | 多段换热器脱烃综合塔 | |
| CN204529328U (zh) | 一种四氯化硅汽化器 | |
| CN201257378Y (zh) | 复合式新型高效甲醛氧化反应器 | |
| CN106829860A (zh) | 一种氢气制备装置 | |
| CN207815726U (zh) | 一种甲醇气化清洁燃烧环保节能装置 | |
| CN206055582U (zh) | 一种合成氨用插入式废热锅炉 | |
| CN206721081U (zh) | 一种炭黑反应系统及炭黑工艺系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210112 |