CN113912010B - 一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺 - Google Patents

一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113912010B
CN113912010B CN202111196796.9A CN202111196796A CN113912010B CN 113912010 B CN113912010 B CN 113912010B CN 202111196796 A CN202111196796 A CN 202111196796A CN 113912010 B CN113912010 B CN 113912010B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electromagnetic valve
hydrogen
reforming chamber
valve
pressure
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.)
Active
Application number
CN202111196796.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113912010A (zh
Inventor
请求不公布姓名
雷建林
孙延乐
梁营营
田宝亮
党志东
陶志国
苗建朋
李智刚
谢国华
张丁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dezhou Xindongneng Iron Tower Power Generation Co ltd
Original Assignee
Dezhou Xindongneng Iron Tower Power Generation Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dezhou Xindongneng Iron Tower Power Generation Co ltd filed Critical Dezhou Xindongneng Iron Tower Power Generation Co ltd
Priority to CN202111196796.9A priority Critical patent/CN113912010B/zh
Publication of CN113912010A publication Critical patent/CN113912010A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113912010B publication Critical patent/CN113912010B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/323Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
    • C01B3/505Membranes containing palladium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C07C1/0405Apparatus
    • C07C1/041Reactors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405Purification by membrane separation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • C01B2203/062Hydrocarbon production, e.g. Fischer-Tropsch process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0866Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明提供了一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺,装置包括:配合设置的重整室、纯化膜组件、甲烷催化反应室;醇水罐与进料泵通过管路连接,进料泵的另一端经第一换热器管路连接至重整室;甲烷催化反应室经第一换热器管路连接至氢气罐,第一换热器的高纯氢出口端设置第一压力传感器,紧邻氢气罐的管路上设置第二压力传感器;真空泵连接到重整室与纯化膜组件之间的连接管路上,紧邻真空泵的连接管路上设置第一电磁阀和第二电磁阀;氢气罐通过管路连接到第二电磁阀与纯化膜组件之间的连接管路上。通过本发明的技术方案,采用间歇方式抽真空,在高温热待机时采用富氢或者纯氢充入纯化膜组件、重整室内部,无需使用惰性气体,降低了使用和维护成本。

Description

一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺
技术领域
本发明涉及制氢纯化技术领域,具体而言,涉及一种甲醇重整制氢纯化装置和一种甲醇重整制氢纯化工艺。
背景技术
随着技术的进步,采用甲醇和水重整制氢的技术渐渐得到发展,其能减少化工生产中的能耗和降低成本。利用先进的甲醇水蒸气重整技术制取H2与CO2的混合气体,再经氢气纯化装置分离,可分别得到H2和CO2
相关技术中,如CN104925755B基于甲醇水重整制氢系统的氢纯化装置保护系统及方法,CN210764311U一种面向醇类重整制氢的氢气分离系统,抽真空都是直接从换热器附近开始抽,需要将换热器内部的甲醇水燃料抽出来,较为繁琐;热待机过程中需要对系统持续或者间接抽真空,真空泵损坏频次较高,使用寿命较短,影响整套装置的使用寿命;使用惰性气体保护纯化膜等,惰性气体使用完成之后需要重新更换惰性气体,使用和维护成本较高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此,本发明的目的在于提供一种甲醇重整制氢纯化装置和一种甲醇重整制氢纯化工艺,采用间歇方式抽真空,在高温热待机时采用富氢或者纯氢充入纯化膜组件、重整室内部,使得纯化膜组件在高温情况下处于氢气氛围中,纯化膜也即钯膜在高温环境中可完全杜绝与氧气接触,而且也无需使用惰性气体,降低了使用和维护成本。同时,在高温热待机情况下不用抽真空,能有效延长纯化膜组件及其余配件的寿命,而且提高了真空泵的使用寿命。
为了实现上述目的,本发明的第一方面的技术方案提供了一种甲醇重整制氢纯化装置,包括:配合设置的重整室、与所述重整室管路连接的纯化膜组件、以及与所述纯化膜组件连接的甲烷催化反应室;醇水罐与进料泵通过管路连接,所述进料泵的另一端经第一换热器管路连接至所述重整室,原料液经第一换热器进行换热升温;所述甲烷催化反应室经所述第一换热器管路连接至氢气罐,高纯氢经所述第一换热器进行换热降温,所述第一换热器的高纯氢出口端设置第一压力传感器,紧邻所述氢气罐的管路上设置第二压力传感器;真空泵,通过管路连接到所述重整室与所述纯化膜组件之间的连接管路上,紧邻所述真空泵的连接管路上设置第一电磁阀和第二电磁阀,所述第二电磁阀通过三通分别与所述第一电磁阀和所述第一压力传感器连接;所述氢气罐通过管路连接到所述第二电磁阀与所述纯化膜组件之间的连接管路上。
在该技术方案中,由醇水罐经进料泵向重整室输送的原料液与甲烷催化反应室流出的高纯氢经第一换热器进行换热,利用高纯氢的热量对原料液进行加热,充分利用热量,节约能源。在第一换热器的高纯氢出口端设置的第一压力传感器,在制氢状态时,检测管路内部纯氢的压力,以控制制氢的速率,在热待机状态时,检测保护用氢气压力或者真空度压力,以进行抽真空操作和氢氛围热带的启停控制。在氢气罐管路上设置的第二压力传感器,检测氢气罐氢气压力,从而控制制氢状态和热待机状态的切换。真空泵通过管路连接到重整室与纯化膜组件之间的连接管路上,与第一换热器相距较远,且在抽真空时第一换热器到重整室之间的管路是不通的,一定程度上避免了由真空泵抽出大量液体现象的发生,提高了真空泵的使用寿命,降低了真空泵的损坏频次。氢气罐通过管路连接到所述第二电磁阀与纯化膜组件之间的连接管路,在高温热待机状态下,连通使得纯化膜组件进入氢氛围热带,避免了钯膜与空气中的氧气接触,而且无需使用惰性气体,降低了使用和维护成本,同时,在高温热待机情况下不用抽真空,能有效延长纯化膜组件及其余配件的寿命,而且提高了真空泵的使用寿命。
重整室是甲醇水蒸气发生化学反应生成富氢产物的场所,富氢产物中主要成分有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体,其中氢气为主要成分。进料泵是重整室催化剂反应压力的提供装置,重整室反应釜内部压力的大小与进料泵输送的流量密切相关。重整室出来的富氢气体通过过滤器后进入纯化膜组件,纯化膜组件将氢气以及除氢气外的气体分离,高纯氢在压力的作用下从其中一接口流出,其余气体在压力的作用下从另外一接口通道进入燃烧室进行燃烧,给甲醇水由液态变为气态以及重整反应提供热量。
重整室内安装有高温制氢催化剂,该制氢催化剂属于铬系催化剂,催化剂的最佳反应温度为360℃-400℃。反应方程式为:(1)CH3OH→CO+2H2、(2)H2O+CO→CO2+H2、(3)CH3OH+H2O→CO2+3H2,重整反应生成的H2和CO2。纯化膜组件的温度为360℃-400℃,纯化膜的使用温度范围与制氢催化剂的温度范围一致。重整室和纯化膜组件都安装在热箱里面,热箱用隔热材质进行保温,防止热量向外部环境热传导。纯化膜组件的纯氢出口端连接甲烷催化反应室,甲烷催化反应室内有甲烷催化剂,甲烷催化剂属于镍系催化剂,使用温度范围为250℃--500℃。甲烷催化剂将氢气中可能存在的一氧化碳变成二氧化碳;其反应方程为:(1)CO+3H2→H2O+CH4、(2)CO2+4H2→2H2O+CH4
在上述技术方案中,优选地,所述第一换热器与所述氢气罐的连接管路上自所述第一换热器起依次设置第三电磁阀、第四电磁阀、第一单向阀、第一过滤器和所述第二压力传感器,所述第一单向阀限制高纯氢由所述第一换热器向所述氢气罐方向流动,所述第四电磁阀为三通电磁阀,其中一个接口在初始制氢时打开进行排空;所述氢气罐与所述纯化膜组件之间的连接管路上自所述氢气罐起依次设置所述第二压力传感器、第一节流阀、第五电磁阀、第二单向阀,所述第二单向阀限制高纯氢由所述氢气罐向所述纯化膜组件方向流动。
在该技术方案中,第一换热器与氢气罐的连接管路上自第一换热器起依次设置第三电磁阀、第四电磁阀、第一单向阀、第一过滤器和第二压力传感器,其中第一单向阀的设置限制了高纯氢由第一换热器向氢气罐方向流动,一定程度上避免了氢气罐内的高纯氢倒流现象的发生,保障了安全性能。第四电磁阀为三通电磁阀,其中一个接口在初始制氢时打开进行排空,到达设定时间之后,关闭,使得高纯氢往氢气罐方向流动,保障了氢气罐中氢气的纯度,一定程度上避免了空气进入到氢气罐现象的发生,进一步保障了安全性能。而氢气罐与纯化膜组件之间的连接管路上自氢气罐起依次设置第二压力传感器、第一节流阀、第五电磁阀、第二单向阀,而第二单向阀限制高纯氢由氢气罐向纯化膜组件方向流动,这样在在高温热待机情况下向纯化膜组件充入氢气,使其进入氢氛围热带时,不易出现高纯氢倒流现象,进一步保障了氢氛围热带的效果,能有效延长纯化膜组件及其余配件的寿命,也保障了氢气罐内氢气的纯度,第一节流阀则用于控制氢气的流量。
在上述任一项技术方案中,优选地,所述第一换热器与所述重整室之间依次连接第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第二换热器,原料液经所述第二换热器进行换热升温;所述第二换热器的另一进口端经第二节流阀连接至所述纯化膜组件,所述第二换热器的另一出口端经第九电磁阀连接至尾气加热装置;空气泵,与所述尾气加热装置相连,以提供空气,所述尾气加热装置为所述重整室燃烧供热。
在该技术方案中,第一换热器与重整室之间依次连接第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第二换热器,第六电磁阀和第七电磁阀控制原料液流体的通断,第八电磁阀为三通阀,可以在装置冷启动时或者抽真空之前进行排液,保障甲醇重整反应的条件,也一定程度上避免抽真空操作时由真空泵抽出液体现象的发生,提高了真空泵的使用寿命。通过第二换热器将由纯化膜组件流出的燃烧气与原料液进行热量交换,一方面,降低进入第九电磁阀的流体温度,对第九电磁阀起到一定的保护作用,另一方面,对热量进行充分利用,降低了能耗。纯化膜组件流出的燃烧气进入尾气加热装置与空气泵提供的空气,在尾气加热装置中燃烧,为重整室供热,一方面,对燃烧气进行了处理,更加环保,另一方面,实现了燃烧气的充分利用,降低了能耗。
在上述任一项技术方案中,优选地,所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的连接管路上设置第三压力传感器,所述第三压力传感器经散热装置连接到所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的管路上。
在该技术方案中,通过设置第三压力传感器来检测管路内部压力值,便于控制整个装置的状态切换,第三压力传感器经散热装置连接到第七电磁阀与第八电磁阀之间的管路上,散热装置将流体温度降低到合适的温度后,再进入到第三压力传感器,一方面,在一定程度上保护第三压力传感器,另一方面,也提高了压力检测的准确性。
在上述任一项技术方案中,优选地,所述醇水罐与所述进料泵之间的管路通过三通依次经维护阀、第十电磁阀连接到所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的管路上;所述醇水罐与所述进料泵之间设置第二过滤器,所述进料泵与所述第一换热器之间设置第三单向阀,所述第三单向阀限制原料液由所述进料泵向所述第一换热器的方向流动,所述重整室与所述纯化膜组件之间设置第三过滤器。
在该技术方案中,醇水罐与进料泵之间的管路通过三通依次经维护阀、第十电磁阀连接到第七电磁阀与第八电磁阀之间的管路上,其中第十电磁阀在制氢状态下处于打开状态,在抽真空异常时,可以关闭第十电磁阀进行异常情况的判断,而在需要维护时,可以打开维护阀,使原料液回到醇水罐内,避免原料液的非必要消耗。醇水罐与进料泵之间设置第二过滤器,重整室与纯化膜组件之间设置第三过滤器,第二过滤器和第三过滤器的设置一定程度上避免了杂质进入管路中造成堵塞等现象的发生,提高了装置的使用周期,而第三单向阀限制了原料液由进料泵向第一换热器的方向流动,防止倒流损坏进料泵现象的发生。
本发明的第二方面的技术方案提供了一种甲醇重整制氢纯化工艺,包括以下步骤:在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度处于80℃-380℃时,打开第六电磁阀和第七电磁阀进料第一指定时长后关闭;
检测制氢机工作状态,当检测到吹扫信号以及通信信号正常或者未检测到吹扫信号延时检测到通信信号正常时,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否大于或等于第一指定压力值;
若判定所述重整室压力值小于所述第一指定压力值,则关闭第三电磁阀、第九电磁阀,打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,在抽真空操作过程中响应制氢机工作状态切换信号延时停止抽真空操作;
若判定所述重整室压力值大于或等于所述第一指定压力值,则在由第三压力传感器检测到的重整室压力值下降到小于或等于所述第一指定压力值时,打开第八电磁阀的排水阀口,在所述第八电磁阀的排水阀口打开期间响应制氢机工作状态切换信号及时关闭;
当所述第八电磁阀的排水阀口的打开时间达到第二指定时长时,关闭所述第八电磁阀的排水阀口,之后关闭第三电磁阀、第九电磁阀,打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,在抽真空操作过程中延时响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作。
在该技术方案中,在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度处于80℃-380℃时,一般是指装置冷启动情况或者低温待机情况下,先打开第六电磁阀和第七电磁阀进料第一指定时长后关闭,第一指定时长一般设置为10S。然后检测制氢机工作状态,通过检测吹扫信号以及通信信号是否正常来确定装置是否已经开机,如果装置已经开机时,通过第三压力传感器检测到的重整室压力值来进行判断是否对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,如果重整室压力值小于第一指定压力值则进行抽真空操作,第一指定压力值一般设置为10PSI,也可以根据实际情况进行设置。如果重整室压力值大于或等于第一指定压力值,则在其下降到小于或等于第一指定压力值时,打开第八电磁阀的排水阀口进行排水,减少抽真空操作时液体被真空泵抽出现象的发生,提高真空泵的使用寿命,在第八电磁阀的排水阀口打开时间达到第二指定时长时进行抽真空操作,第二指定时长一般设置为60S。如此设计,减少了抽真空操作抽出液体的现象,而且抽真空操作频次较低,提高了真空泵的使用寿命。
需要说明的是,第八电磁阀的排水阀口打开期间响应制氢机工作状态切换信号及时关闭,在抽真空操作过程中延时响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作,从而及时进入制氢状态。抽真空操作过程中延时响应一般设置为延时5分钟。
在上述技术方案中,优选地,所述抽真空操作包括以下步骤:
在启动所述抽真空操作持续抽真空达到第三指定时长时,判断由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值是否小于第一指定真空度绝对值;
若判定在持续抽真空达到第三指定时长时,由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值不小于所述第一指定真空度绝对值,则实时获取由所述第一压力传感器检测到的真空度绝对值;
当检测到的真空度绝对值大于或者等于第二指定真空度绝对值时,则控制关闭真空泵和第一电磁阀;
当检测到的真空度绝对值小于或者等于第三指定真空度绝对值时,则控制打开真空泵和第一电磁阀;
在检测到的真空度绝对值大于或者等于第二指定真空度绝对值时,延时第四指定时长,响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作。
在该技术方案中,通过在启动抽真空操作持续抽真空达到第三指定时长时判断由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值是否小于第一指定真空度绝对值,从而预判出真空泵等是否能实现正常抽真空,能够及时发现故障,第三指定时长一般设置为30min,第一指定真空度绝对值为85,对应的真空度为-85kPa。在确定真空泵等能够实现正常抽真空的情况下,实时获取由第一压力传感器检测到的真空度绝对值,通过控制真空泵和第一电磁阀的开闭,使得真空度处于-89kPa和-95kPa之间,同时在此期间延时5min响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作,进入制氢状态。第二指定真空度绝对值可以设置为95,对应真空度为-95kPa,第三指定真空度绝对值可以设置为89,对应真空度为-89kPa。第四指定时长可以设置为5min。
在上述任一项技术方案中,优选地,所述抽真空操作还包括以下步骤:
若判定在持续抽真空达到第三指定时长时,由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值小于所述第一指定真空度绝对值,则关闭第十电磁阀,延时第五指定时长后,判断由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值是否小于所述第一指定真空度绝对值;
若判定由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值不小于所述第一指定真空度绝对值,则发出维护阀故障告警并发送关机指令关机;
若判定判定由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值小于所述第一指定真空度绝对值,则发出真空系统故障告警并发送关机指令关机。
在该技术方案中,持续抽真空达到第三指定时长时,由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值小于第一指定真空度绝对值,则真空泵等抽真空系统可能存在异常,此时,关闭第十电磁阀,延时第五指定时长后,判断由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值是否小于第一指定真空度绝对值,从而排除维护阀故障情况,确定出难以实现正常抽真空的原因是维护阀故障还是真空系统故障,并进行告警和关机,保障了安全性,而且为工作人员进行针对性维修提供了便利。
在上述任一项技术方案中,优选地,在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度大于380℃时,打开第六电磁阀和第七电磁阀进料第一指定时长后关闭;
检测制氢机工作状态,当检测到吹扫信号以及通信信号正常或者未检测到吹扫信号延时检测到通信信号正常时,打开第二单向阀、第五电磁阀和第一节流阀,重整室和纯化膜组件进入氢氛围热带,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否小于第二指定压力值;
若判定重整室压力值不小于所述第二指定压力值时,打开第二电磁阀、关闭第三电磁阀、第九电磁阀,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否大于第三指定压力值;
若判定重整室压力值不大于第三指定压力值,则关闭第二单向阀、第五电磁阀和第一节流阀停止充氢气,打开第一电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作。
在该技术方案中,在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度大于380℃时,一般是指高温热待机情况,此时向重整室和纯化膜组件充入高纯氢,使其进入氢氛围热带,这样纯化膜也即钯膜在高温环境中可完全杜绝与氧气接触,有效减少了钯膜氧化现象的发生,而且高温热待机情况下不用抽真空,能有效延长纯化膜组件的寿命。同时,由第三压力传感器实时检测重整室压力值,在重整室压力值下降到低于第三指定压力值时,第三指定压力值一般设置为17PSI,进行抽真空操作,能够有效避免低温环境下钯膜与氢气接触,有效避免氢脆现象的发生,而且无需额外的惰性气体充入,大大降低了使用和维护成本。同时,相对于热待机情况下一直持续或者间接抽真空,抽真空的频次较低,有效延长了纯化膜组件和真空泵等的使用寿命。
在上述任一项技术方案中,优选地,甲醇重整制氢纯化工艺还包括:
在检测制氢机工作状态,未检测到吹扫信号时,延时检测通信信号,若通信信号异常时,则延时切换制氢机工作状态至开机状态,并赋值由第三压力传感器检测到的重整室压力值为所述第一指定压力值;
在由第三压力传感器检测到的重整室压力值下降到小于或等于所述第一指定压力值时,打开第八电磁阀的排水阀口,在所述第八电磁阀的排水阀口打开期间响应制氢机工作状态切换信号及时关闭;
当所述第八电磁阀的排水阀口的打开时间达到第二指定时长时,关闭所述第八电磁阀的排水阀口,之后关闭第三电磁阀、第九电磁阀,打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,在抽真空操作过程中延时响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作。
在该技术方案中,当检测制氢机工作状态,未检测到吹扫信号且延时检测通信信号,这里的延时可以设为30秒或者1min,根据实际情况进行设置,通信信号异常时,则需要延时切换制氢机工作状态至开机状态,这里的延时可以设为60s,并赋予重整室压力值一个初始值,也即第一指定压力值,第一指定压力值可以设为10PSI。这种一般是在装置冷启动的情况下,在重整室压力值下降到小于或等于第一指定压力值时,打开第八电磁阀的排水阀口,进行排水,减少抽真空操作时液体被真空泵抽出现象的发生,提高真空泵的使用寿命,之后启动抽真空操作,对重整室和纯化膜组件进行抽真空,避免钯膜等与空气、氢气接触,提高了纯化膜组件等的使用寿命。
本发明提出的一种重整制氢纯化装置及工艺具有以下有益技术效果:
(1)采用间歇方式抽真空,在高温热待机时采用富氢或者纯氢充入纯化膜组件、重整室内部,使得纯化膜组件在高温情况下处于氢气氛围中,纯化膜也即钯膜在高温环境中可完全杜绝与氧气接触,而且也无需使用惰性气体,不存在惰性气体更换的问题,降低了使用和维护成本。
(2)在高温热待机情况下不用抽真空,能有效延长纯化膜组件及其余配件的寿命,而且提高了真空泵的使用寿命,同时降低了抽真空的频次,减少了真空泵的损坏频次。
(3)真空泵连接在重整室和纯化膜组件之间的管路上,离换热器较远,同时在有待机等待降压情况下会进行排水之后再运行抽真空操作,大大减少了抽真空过程中大量液体从真空泵端抽出现象的发生,大大提高了真空泵的使用寿命。
(4)设备冷启动采用抽真空方式、热待机采用抽真空与氢气保护根据不同工况采用不同方式,各种保护方式切换合理,能够有效保护重整室和纯化膜组件,提高其使用寿命,同时,就地取材,合理规划,无需引入惰性气体,降低了成本。
(5)甲醇重整制氢纯化装置通过线路连接等改进,充分利用了产物中的热量,热量利用率高,降低了能耗的同时,也有利于环保。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1示出了根据本发明的实施例的一种甲醇重整制氢纯化装置的结构示意图;
图2示出了根据本发明的实施例的一种甲醇重整制氢纯化工艺的示意流程图;
图3示出了根据本发明的实施例的一种甲醇重整制氢纯化工艺的示意流程图;
图4示出了根据本发明的实施例的一种甲醇重整制氢纯化工艺中抽真空操作的示意流程图,
其中,图1附图标记与部件之间的对应关系为:
102重整室,104纯化膜组件,106甲烷催化反应室,108醇水罐,110进料泵,112第一换热器,114第一压力传感器,116第二压力传感器,118真空泵,120第一电磁阀,122第二电磁阀,124第三电磁阀,126第四电磁阀,128第一单向阀,130第一过滤器,132第一节流阀,134第五电磁阀,136第二单向阀,138第六电磁阀,140第七电磁阀,142第八电磁阀,144第二换热器,146第二节流阀,148第九电磁阀,150尾气加热装置,152空气泵,154第三压力传感器,156维护阀,158第十电磁阀,160第二过滤器,162第三单向阀,164第三过滤器。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示,根据本发明的实施例的一种甲醇重整制氢纯化装置包括进液泵、电磁阀、换热器、单向阀、重整室102、纯化膜组件104、真空泵118等等,重整室102是甲醇水蒸汽发生化学反应的场所,生成富氢产物,富氢产物中的主要成份有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体,其中氢气为主要成分。重整室102与纯化膜组件104管路连接,且在连接管路上设置第三过滤器164,甲烷催化反应室106与纯化膜组件104相连。重整室102出来的富氢气体通过第三过滤器164进入纯化膜组件104,纯化膜将氢气以及除氢气外的气体分离,高纯氢在压力的作用下从其中一接口通道流出进入甲烷催化反应室106,而其余气体在压力的作用下从另外一接口通道流出。醇水罐108与进料泵110通过管路连接,且醇水罐108与进料泵110之间设置第二过滤器160,一定程度上避免了杂质进入管路中造成堵塞等现象的发生,提高了装置的使用周期,进料泵110是重整室102反应压力的提供装置,重整室102内反应釜内部压力的大小与进料液输送的流量密切相关。进料泵110的一端与醇水罐108相连接,另一端经第一换热器112管路连接至重整室102,进料泵110与第一换热器112之间设置第三单向阀162,第三单向阀162限制了原料液由进料泵110向第一换热器112的方向流动,防止倒流损坏进料泵110现象的发生。原料液经第一换热器112进行换热升温,而甲烷催化反应室106经第一换热器112管路连接至氢气罐,高纯氢经第一换热器112进行换热降温,利用高纯氢的热量对原料液进行加热,充分利用热量,节约能源。在第一换热器112的高纯氢出口端设置第一压力传感器114,在制氢状态时,检测管路内部纯氢的压力,以控制制氢的速率,在热待机状态时,检测保护用氢气压力或者真空度压力,以进行抽真空操作和氢氛围热带的启停控制。在氢气罐管路上设置第二压力传感器116,检测氢气罐氢气压力,从而控制制氢状态和热待机状态的切换。第一换热器112与氢气罐的连接管路上自第一换热器112起依次设置第三电磁阀124、第四电磁阀126、第一单向阀128、第一过滤器130和第二压力传感器116,第一单向阀128的设置限制了高纯氢由第一换热器112向氢气罐方向流动,一定程度上避免了氢气罐内的高纯氢倒流现象的发生,保障了安全性能。第四电磁阀126为三通电磁阀,其中一个接口在初始制氢时打开进行排空,到达设定时间之后,关闭,使得高纯氢往氢气罐方向流动,保障了氢气罐中氢气的纯度,一定程度上避免了空气进入到氢气罐现象的发生,进一步保障了安全性能。真空泵118通过管路连接到重整室102与纯化膜组件104之间的连接管路上,且在紧邻真空泵118的连接管路上设置第一电磁阀120、第二电磁阀122,第二电磁阀122通过三通分别与第一电磁阀120和第一压力传感器114连接,与第一换热器112相距较远,且在抽真空时第一换热器112到重整室102之间的管路是不通的,一定程度上避免了由真空泵118抽出大量液体现象的发生,提高了真空泵118的使用寿命,降低了真空泵118的损坏频次。氢气罐通过管路连接到第二电磁阀122与纯化膜组件104之间的连接管路上,氢气罐与纯化膜组件104之间的连接管路上自氢气罐起依次设置第二压力传感器116、第一节流阀132、第五电磁阀134、第二单向阀136,而第二单向阀136限制高纯氢由氢气罐向纯化膜组件104方向流动,这样在在高温热待机情况下向纯化膜组件104充入氢气,使其进入氢氛围热带时,不易出现高纯氢倒流现象,进一步保障了氢氛围热带的效果,能有效延长纯化膜组件104及其余配件的寿命,也保障了氢气罐内氢气的纯度,第一节流阀132则用于控制氢气的流量。
重整室102内安装有高温制氢催化剂,该制氢催化剂属于铬系催化剂,催化剂的最佳反应温度为360℃-400℃。反应方程式为:(1)CH3OH→CO+2H2、(2)H2O+CO→CO2+H2、(3)CH3OH+H2O→CO2+3H2,重整反应生成的H2和CO2。纯化膜组件104的温度为360℃-400℃,纯化膜的使用温度范围与制氢催化剂的温度范围一致。重整室102和纯化膜组件104都安装在热箱里面,热箱用隔热材质进行保温,防止热量向外部环境热传导。纯化膜组件104的纯氢出口端连接甲烷催化反应室106,甲烷催化反应室106内有甲烷催化剂,甲烷催化剂属于镍系催化剂,使用温度范围为250℃--500℃。甲烷催化剂将氢气中可能存在的一氧化碳变成二氧化碳;其反应方程为:(1)CO+3H2→H2O+CH4、(2)CO2+4H2→2H2O+CH4
进一步地,如图1所示,第一换热器112与重整室102之间依次连接第六电磁阀138、第七电磁阀140、第八电磁阀142、第二换热器144,原料液经第二换热器144进行换热升温;第二换热器144的另一进口端经第二节流阀146连接至纯化膜组件104,第二换热器144的另一出口端经第九电磁阀148连接至尾气加热装置150,空气泵152与尾气加热装置150相连,以提供空气。
第六电磁阀138和第七电磁阀140控制原料液流体的通断,第八电磁阀142为三通阀,可以在装置冷启动时或者抽真空之前进行排液,保障甲醇重整反应的条件,也一定程度上避免抽真空操作时由真空泵118抽出液体现象的发生,提高了真空泵118的使用寿命。通过第二换热器144将由纯化膜组件104流出的燃烧气与原料液进行热量交换,一方面,降低进入第九电磁阀148的流体温度,对第九电磁阀148起到一定的保护作用,另一方面,对热量进行充分利用,降低了能耗。纯化膜组件104流出的燃烧气进入尾气加热装置150与空气泵152提供的空气,在尾气加热装置150中燃烧,为重整室102供热,一方面,对燃烧气进行了处理,更加环保,另一方面,实现了燃烧气的充分利用,降低了能耗。
进一步地,如图1所示,第七电磁阀140与第八电磁阀142之间的连接管路上设置第三压力传感器154,第三压力传感器154经散热装置连接到第七电磁阀140与第八电磁阀142之间的管路上。
通过设置第三压力传感器154来检测管路内部压力值,便于控制整个装置的状态切换,第三压力传感器154经散热装置连接到第七电磁阀140与第八电磁阀142之间的管路上,散热装置将流体温度降低到合适的温度后,再进入到第三压力传感器154,一方面,在一定程度上保护第三压力传感器154,另一方面,也提高了压力检测的准确性。
进一步地,如图1所示,醇水罐108与进料泵110之间的管路通过三通依次经维护阀156、第十电磁阀158连接到第七电磁阀140与第八电磁阀142之间的管路上。
第十电磁阀158在制氢状态下处于打开状态,在抽真空异常时,可以关闭第十电磁阀158进行异常情况的判断,而在需要维护时,可以打开维护阀156,使原料液回到醇水罐108内,避免原料液的非必要消耗。
如图2所示,当在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度处于80℃-380℃时,根据本发明的实施例的一种甲醇重整制氢纯化工艺,包括以下步骤:
S202,在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度处于80℃-380℃时,打开第六电磁阀和第七电磁阀进料第一指定时长后关闭,具体地,第一指定时长可以为10S;
S204,检测制氢机工作状态,判断是否有检测到吹扫信号;
若对S204的判定为是,则执行S206判断485通信信号是否正常;
若对S204的判定为否,则执行S208延时1min,响应状态切换,之后执行S206;
若对S206的判定为是,则执行S210,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否大于或等于第一指定压力值,具体地,第一指定压力值可以为10PSI,之后执行S212,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值下降到小于或等于第一指定压力值;
若对S206的判定为否,则执行S214,延时60S切换制氢机工作状态至开机状态,之后执行S216,赋值由第三压力传感器检测到的重整室压力值为第一指定压力值10PSI,之后执行S212;
若对S210的判定为否,则执行S218,关闭第三电磁阀、第九电磁阀,打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,在抽真空操作过程中响应制氢机工作状态切换信号延时停止抽真空操作;
若对S212的判定为是,则执行S220,打开第八电磁阀的排水阀口,在第八电磁阀的排水阀口打开期间响应制氢机工作状态切换信号及时关闭;
S222,当第八电磁阀的排水阀口的打开时间达到第二指定时长时,关闭第八电磁阀的排水阀口,具体地,第二指定时长为60S,之后执行S218。
采用上述工艺对在非制氢状态下,纯化膜组件的温度处于80℃-380℃的情况进行抽真空操作,减少了抽真空操作抽出液体的现象,而且抽真空操作频次较低,提高了真空泵的使用寿命。
如图3所示,在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度大于380℃时,根据本发明的实施例的一种甲醇重整制氢纯化工艺,包括以下步骤:
S302,在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度大于380℃时,打开第六电磁阀和第七电磁阀进料第一指定时长后关闭,具体地,第一指定时长可以为10S;
S304,检测制氢机工作状态,判断是否有检测到吹扫信号;
若对S304的判定为是,则执行S306判断485通信信号是否正常;
若对S304的判定为否,则执行S308延时30S,响应状态切换,之后执行S306;
若对S306的判定为是,则执行S310,打开第二单向阀、第五电磁阀和第一节流阀,重整室和纯化膜组件进入氢氛围热带,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否小于第二指定压力值,具体地,第二指定压力值为15PSI;
若对S310的判定为否,则执行S312,打开第二电磁阀、关闭第三电磁阀、第九电磁阀;
S314,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否大于第三指定压力值;
若对S314的判定为否,则执行S316,关闭第二单向阀、第五电磁阀和第一节流阀停止充氢气,打开第一电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作;
若对S306的判定为否,则执行S318,延时60S切换制氢机工作状态至开机状态,之后执行S320,赋值由第三压力传感器检测到的重整室压力值为第一指定压力值10PSI;
S322,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值下降到小于或等于第一指定压力值;
若对S322的判定为是,则执行S324,打开第八电磁阀的排水阀口,在第八电磁阀的排水阀口打开期间响应制氢机工作状态切换信号及时关闭;
S326,当第八电磁阀的排水阀口的打开时间达到第二指定时长时,关闭第八电磁阀的排水阀口,具体地,第二指定时长为60S;
S328,关闭第三电磁阀、第九电磁阀,打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,在抽真空操作过程中响应制氢机工作状态切换信号延时停止抽真空操作。
在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度大于380℃时,一般是指高温热待机情况,此时向重整室和纯化膜组件充入高纯氢,使其进入氢氛围热带,这样纯化膜也即钯膜在高温环境中可完全杜绝与氧气接触,有效减少了钯膜氧化现象的发生,而且高温热待机情况下不用抽真空,能有效延长纯化膜组件的寿命。同时,由第三压力传感器实时检测重整室压力值,在重整室压力值下降到低于第三指定压力值时,第三指定压力值一般设置为17PSI,进行抽真空操作,能够有效避免低温环境下钯膜与氢气接触,有效避免氢脆现象的发生,而且无需额外的惰性气体充入,大大降低了使用和维护成本。同时,相对于热待机情况下一直持续或者间接抽真空,抽真空的频次较低,有效延长了纯化膜组件和真空泵等的使用寿命。
如图4所示,根据本发明的实施例的一种甲醇重整制氢纯化工艺,抽真空操作具体包括以下步骤:
S402,在启动抽真空操作持续抽真空达到第三指定时长时,判断由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值是否小于第一指定真空度绝对值,具体地,第一指定真空度绝对值为85,对应真空度为-85kPa;
若对S402的判定为否,则执行S404,实时获取由第一压力传感器检测到的真空度绝对值;
S406,判断检测到的真空度绝对值是否大于或者等于第二指定真空度绝对值,具体地,第二指定真空度绝对值为95,对应真空度为-95kPa;
若对S406的判定为是,执行S408,延时5min,响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作,之后执行S410,控制关闭真空泵和第一电磁阀;
如果仍在抽真空操作程序中,则执行S412,判断检测到的真空度绝对是否小于或者等于第三指定真空度绝对值,具体地,第三指定真空度绝对值为89,对应真空度为-89kPa;
若对S412的判定为是,则执行S414,控制打开真空泵和第一电磁阀;
若对S402的判定为是,则执行S416,关闭第十电磁阀,延时第五指定时长10min;
S418,判断由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值是否小于第一指定真空度绝对值,具体地,第一指定真空度绝对值为85,对应真空度为-85kPa;
若对S418的判定为是,则执行S420,发出真空系统故障告警;之后执行S422,发送关机指令关机;
若对S418的判定为否,则执行S424,发出维护阀故障告警,之后执行S422。
在确定真空泵等能够实现正常抽真空的情况下,实时获取由第一压力传感器检测到的真空度绝对值,通过控制真空泵和第一电磁阀的开闭,使得真空度处于-89kPa和-95kPa之间,同时在此期间延时5min响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作,进入制氢状态,通过抽真空对装置进行了保护,而且提前预判真空泵等是否能实现正常抽真空,能够及时发现故障,保障了安全性,同时为工作人员进行针对性维修提供了便利。
根据本发明实施例,还包括:
建立重整室压力参数数据库,所述重整室压力参数数据库包括各单向阀、电磁阀、节流阀和传感器在各种压力环境特征下的运行状态参数;
所述压力环境特征包括第三压力传感器检测的指定压力值环境参数;
制氢机检测到吹扫信号根据获取的重整室压力值判断重整室和纯化膜组件的氢氛围热带状态;
若判断为重整室和纯化膜组件的氢氛围热带状态,根据重整室压力值在所述重整室压力参数数据库进行压力环境特征参数的相似度对比;
根据相似度对比获得相似度最接近的运行状态参数,获取所述运行状态参数对应的指定压力值;
根据所述运行状态参数对应的指定压力值获取各单向阀、电磁阀、节流阀和传感器的状态进行操作。
需要说明的是,重整室压力参数数据库根据各种压力环进下的各单向阀、电磁阀、节流阀和传感器状态进行建立,根据第三压力传感器检测的指定压力值得到压力环境特征和环境参数,当制氢机检测到吹扫信号后,根据重整室压力值判断重整室和纯化膜组件的氢氛围热带状态,若处于状态则根据重整室压力值在重整室压力参数数据库进行压力环境特征参数的相似度对比得到相似度最接近的运行状态参数以及指定压力值,根据指定压力值获取各环境状态下的各单向阀、电磁阀、节流阀和传感器等状态,如关闭或打开,根据关闭或打开状态进行对应操作。
根据本发明实施例,还包括:
建立真空泵检测系统,所述真空泵检测系统根据真空泵检测神经网络系统进行实施检测和调控操作;
所述真空泵检测神经网络系统根据累积获得的历史真空度参数、真空泵压力参数和电磁阀参数在初始真空泵检测神经网络模型中训练获得;
根据所述真空泵检测系统实时检测获得的真空度绝对值、真空泵检测压力值和电磁阀开度在训练获得的真空泵检测神经网络系统中进行阈值对比;
获取所述真空泵检测神经网络系统中预设阈值满足实时检测获得的真空度绝对值、真空泵检测压力值和电磁阀开度的阈值对比要求的真空度参数、真空泵压力参数和电磁阀参数作为目标样本参数;
根据获得的所述目标样本参数对真空泵检测系统进行参数调操作。
需要说明的是,建立真空泵检测系统,为准确确定真空泵能够实现正常抽真空的实时状态,根据真空泵的历史真空度参数、真空泵压力参数和电磁阀参数进行训练获得真空泵检测神经网络系统,真空泵检测系统根据实时检测获得的真空度绝对值、真空泵检测压力值和电磁阀开度在真空泵检测神经网络系统中进行阈值对比获得满足预设阈值要求的目标样本参数,真空泵检测系统根据目标样本参数调控对应真空度绝对值、真空泵检测压力值和电磁阀开度,获得目标性安全调控操作,可以及时预判状态趋势并实时做出调控保障安全性,同时实现智能自调控。
根据本发明实施例,还包括:
根据所述真空泵检测系统建立真空系统警示系统,并设置真空泵检测系统的报警参数;
所述真空系统警示系统根据报警参数设置真空度绝对值和真空泵检测压力值警示阈值;
根据所述真空泵检测系统实时检测获取的真空度绝对值和真空泵检测压力值等参数进行阈值对比;
当所述实时检测获取的真空度绝对值和真空泵检测压力值等参数阈值大于警示阈值时,真空系统警示系统进行报警并显示对应故障警告。
需要说明的是,根据真空泵检测系统实时检测获取的真空度绝对值和真空泵检测压力值等参数建立真空系统警示系统的阈值对比警示设置,便于实时检测真空泵中的真空度、压力等状态参数,当状态参数阈值大于预设阈值时,真空系统警示系统发出警告并连接真空泵检测系统获得故障状态显示。
本发明工艺中的步骤可根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
在本发明中,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种甲醇重整制氢纯化装置,其特征在于,包括:
配合设置的重整室、与重整室管路连接的纯化膜组件、以及与所述纯化膜组件连接的甲烷催化反应室;
醇水罐与进料泵通过管路连接,所述进料泵的另一端经第一换热器管路连接至所述重整室,原料液经第一换热器进行换热升温;
所述甲烷催化反应室经所述第一换热器管路连接至氢气罐,高纯氢经所述第一换热器进行换热降温,所述第一换热器的高纯氢出口端设置第一压力传感器,紧邻所述氢气罐的管路上设置第二压力传感器;
真空泵,通过管路连接到所述重整室与所述纯化膜组件之间的连接管路上,紧邻所述真空泵的连接管路上设置第一电磁阀和第二电磁阀,所述第二电磁阀通过三通分别与所述第一电磁阀和所述第一压力传感器连接;
所述氢气罐通过管路连接到所述第二电磁阀与所述纯化膜组件之间的连接管路上;
利用该甲醇重整制氢纯化装置进行甲醇重整制氢纯化的工艺包括以下步骤:
在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度处于80℃-380℃时,打开第六电磁阀和第七电磁阀进料第一指定时长10S后关闭;
检测制氢机工作状态,当检测到吹扫信号以及通信信号正常或者未检测到吹扫信号延时检测到通信信号正常时,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否大于或等于第一指定压力值10PSI;
若判定所述重整室压力值小于所述第一指定压力值10PSI,则关闭第三电磁阀、第九电磁阀,打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,在抽真空操作过程中响应制氢机工作状态切换信号延时停止抽真空操作;
若判定所述重整室压力值大于或等于所述第一指定压力值10PSI,则在由第三压力传感器检测到的重整室压力值下降到小于或等于所述第一指定压力值10PSI时,打开第八电磁阀的排水阀口,在所述第八电磁阀的排水阀口打开期间响应制氢机工作状态切换信号及时关闭;
当所述第八电磁阀的排水阀口的打开时间达到第二指定时长60S时,关闭所述第八电磁阀的排水阀口,之后关闭第三电磁阀、第九电磁阀,打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,在抽真空操作过程中延时响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作;
所述抽真空操作包括以下步骤:
在启动所述抽真空操作持续抽真空达到第三指定时长30min时,判断由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值是否小于第一指定真空度绝对值85KPa;
若判定在持续抽真空达到第三指定时长30min时,由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值不小于所述第一指定真空度绝对值85KPa,则实时获取由所述第一压力传感器检测到的真空度绝对值;
当检测到的真空度绝对值大于或者等于第二指定真空度绝对值95KPa时,则控制关闭真空泵和第一电磁阀;
当检测到的真空度绝对值小于或者等于第三指定真空度绝对值89KPa时,则控制打开真空泵和第一电磁阀;
在检测到的真空度绝对值大于或者等于第二指定真空度绝对值95KPa时,延时第四指定时长5min,响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作;
还包括:
建立重整室压力参数数据库,所述重整室压力参数数据库包括各单向阀、电磁阀、 节流阀和传感器在各种压力环境特征下的运行状态参数;
所述压力环境特征包括第三压力传感器检测的指定压力值环境参数;
制氢机检测到吹扫信号根据获取的重整室压力值判断重整室和纯化膜组件的氢氛围热带状态;
若判断为重整室和纯化膜组件的氢氛围热带状态,根据重整室压力值在所述重整室压力参数数据库进行压力环境特征参数的相似度对比;
根据相似度对比获得相似度最接近的运行状态参数,获取所述运行状态参数对应的指定压力值;
根据所述运行状态参数对应的指定压力值获取各单向阀、电磁阀、节流阀和传感器的状态进行操作;
还包括:
建立真空泵检测系统,所述真空泵检测系统根据真空泵检测神经网络系统进行实施检测和调控操作;
所述真空泵检测神经网络系统根据累积获得的历史真空度参数、真空泵压力参数和电磁阀参数在初始真空泵检测神经网络模型中训练获得;
根据所述真空泵检测系统实时检测获得的真空度绝对值、真空泵检测压力值和电磁阀开度在训练获得的真空泵检测神经网络系统中进行阈值对比;
获取所述真空泵检测神经网络系统中预设阈值满足实时检测获得的真空度绝对值、真空泵检测压力值和电磁阀开度的阈值对比要求的真空度参数、真空泵压力参数和电磁阀参数作为目标样本参数;
根据获得的所述目标样本参数对真空泵检测系统进行参数调操作;
所述第一换热器与所述氢气罐的连接管路上自所述第一换热器起依次设置第三电磁阀、第四电磁阀、第一单向阀、第一过滤器和所述第二压力传感器,所述第一单向阀限制高纯氢由所述第一换热器向所述氢气罐方向流动,所述第四电磁阀为三通电磁阀,其中一个接口在初始制氢时打开进行排空;
所述氢气罐与所述纯化膜组件之间的连接管路上自所述氢气罐起依次设置所述第二压力传感器、第一节流阀、第五电磁阀、第二单向阀,所述第二单向阀限制高纯氢由所述氢气罐向所述纯化膜组件方向流动;
所述醇水罐与所述进料泵之间的管路通过三通依次经维护阀、第十电磁阀连接到所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的管路上;
所述醇水罐与所述进料泵之间设置第二过滤器,所述进料泵与所述第一换热器之间设置第三单向阀,所述第三单向阀限制原料液由所述进料泵向所述第一换热器的方向流动,所述重整室与所述纯化膜组件之间设置第三过滤器;
所述第一换热器与所述重整室之间依次连接第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第二换热器,原料液经所述第二换热器进行换热升温;
所述第二换热器的另一进口端经第二节流阀连接至所述纯化膜组件,所述第二换热器的另一出口端经第九电磁阀连接至尾气加热装置;
空气泵,与所述尾气加热装置相连,以提供空气,所述尾气加热装置为所述重整室燃烧供热;
所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的连接管路上设置第三压力传感器,所述第三压力传感器经散热装置连接到所述第七电磁阀与所述第八电磁阀之间的管路上。
2.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢纯化装置,其特征在于,所述抽真空操作还包括以下步骤:
若判定在持续抽真空达到第三指定时长30min时,由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值小于所述第一指定真空度绝对值85KPa,则关闭第十电磁阀,延时第五指定时长10min后,判断由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值是否小于所述第一指定真空度绝对值85KPa;
若判定由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值不小于所述第一指定真空度绝对值85KPa,则发出维护阀故障告警并发送关机指令关机;
若判定由第一压力传感器检测到的真空度的绝对值小于所述第一指定真空度绝对值85KPa,则发出真空系统故障告警并发送关机指令关机。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的甲醇重整制氢纯化装置,其特征在于,
在非制氢状态下,当纯化膜组件的温度大于380℃时,打开第六电磁阀和第七电磁阀进料第一指定时长10S后关闭;
检测制氢机工作状态,当检测到吹扫信号以及通信信号正常或者未检测到吹扫信号延时检测到通信信号正常时,打开第二单向阀、第五电磁阀和第一节流阀,重整室和纯化膜组件进入氢氛围热带,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否小于第二指定压力值15PSI;
若判定重整室压力值不小于所述第二指定压力值15PSI时,打开第二电磁阀、关闭第三电磁阀、第九电磁阀,判断由第三压力传感器检测到的重整室压力值是否大于第三指定压力值17PSI;
若判定重整室压力值不大于第三指定压力值17PSI,则关闭第二单向阀、第五电磁阀和第一节流阀停止充氢气,打开第一电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作。
4.根据权利要求3所述的甲醇重整制氢纯化装置,其特征在于,还包括:
在检测制氢机工作状态,未检测到吹扫信号时,延时检测通信信号,若通信信号异常时,则延时切换制氢机工作状态至开机状态,并赋值由第三压力传感器检测到的重整室压力值为所述第一指定压力值10PSI;
在由第三压力传感器检测到的重整室压力值下降到小于或等于所述第一指定压力值10PSI时,打开第八电磁阀的排水阀口,在所述第八电磁阀的排水阀口打开期间响应制氢机工作状态切换信号及时关闭;
当所述第八电磁阀的排水阀口的打开时间达到第二指定时长60S时,关闭所述第八电磁阀的排水阀口,之后关闭第三电磁阀、第九电磁阀,打开第一电磁阀、第二电磁阀以及真空泵,对重整室和纯化膜组件进行抽真空操作,在抽真空操作过程中延时响应制氢机工作状态切换信号停止抽真空操作。
CN202111196796.9A 2021-10-14 2021-10-14 一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺 Active CN113912010B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111196796.9A CN113912010B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111196796.9A CN113912010B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113912010A CN113912010A (zh) 2022-01-11
CN113912010B true CN113912010B (zh) 2023-03-17

Family

ID=79240517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111196796.9A Active CN113912010B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113912010B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114873562B (zh) * 2022-04-20 2023-04-28 芜湖中氢新能源科技有限公司 甲醇制氢系统中的氢气纯化及二氧化碳回收利用装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105329853A (zh) * 2015-11-06 2016-02-17 江门市宏乔新材料科技有限公司江海区分公司 基于甲醇水制氢的便携式移动制氢机
CN110018246A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 向得夫 一种甲醇水重整制氢的测试平台及测试方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201605164U (zh) * 2009-09-29 2010-10-13 上海昕通半导体设备有限公司 带自动吹扫的钯管氢气纯化器
CN203610022U (zh) * 2013-11-21 2014-05-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器
CN103864017B (zh) * 2014-02-26 2015-10-21 上海合既得动氢机器有限公司 小型甲醇水制氢设备及其制氢方法
CN104925755B (zh) * 2015-06-05 2017-06-06 广东合即得能源科技有限公司 基于甲醇水重整制氢系统的氢纯化装置保护系统及方法
CN107601431A (zh) * 2017-09-13 2018-01-19 广东能态科技有限公司 一种制氢机排气及泄压系统及其控制方法
CN207435019U (zh) * 2017-09-13 2018-06-01 广东能态科技有限公司 一种制氢机排气及泄压系统
CN210764311U (zh) * 2019-06-11 2020-06-16 义乌市锐胜新材料科技有限公司 一种面向醇类重整制氢的氢气分离系统
CN111056533B (zh) * 2019-12-16 2024-08-02 广东设合水氢电力有限公司 一种快速启动的甲醇水重整制氢系统及方法
CN113292045A (zh) * 2021-05-20 2021-08-24 上海齐耀动力技术有限公司 一种甲醇水重整制氢系统及控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105329853A (zh) * 2015-11-06 2016-02-17 江门市宏乔新材料科技有限公司江海区分公司 基于甲醇水制氢的便携式移动制氢机
CN110018246A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 向得夫 一种甲醇水重整制氢的测试平台及测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113912010A (zh) 2022-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110346511B (zh) 一种合成气泄漏在线检测及处理工艺
CA2797056A1 (en) Initiating startup of pressure swing adsorption assemblies in hydrogen-processing systems
JP2007280802A5 (zh)
CN113912010B (zh) 一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺
CN111682243A (zh) 一种燃料电池快速冷启动系统及快速冷启动方法
CN102435546B (zh) 超临界高压釜鼓泡除氧系统
CN114381755A (zh) 待机控制方法、控制方法、控制系统和制氢装置
CN107069064A (zh) 一种基于现场制氢的燃料电池系统及方法
CN202610236U (zh) 沼气生产系统
US20050244765A1 (en) Method of controlling operation of fuel gas production apparatus
CN209744040U (zh) 一种无人机用制氢加氢中继站
CN111853753A (zh) 一种基于soec的蒸汽发生系统及其控制方法
CN219111536U (zh) 一种碳化反应装置
EP2597714A1 (en) Fuel cell system
CN114388850A (zh) 一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法
CN113555589A (zh) 一种仿真模拟燃料电池电堆工况的装置及自动控制方法
CN109052321B (zh) 天然气重整制氢生产线中的故障检测与处理装置
CN219979611U (zh) 一种燃料电池的排水系统
CN208423063U (zh) 一种燃料电池
CN102963868B (zh) 一种氢气分离器
CN206574803U (zh) 一种基于现场制氢的燃料电池系统
CN219079664U (zh) 电解槽补水装置
CN201497196U (zh) 一种微承压水箱装置及热泵热水器、太阳能热水器
CN219568075U (zh) 一种能够自动调节管路内压的电解水制氢系统
CN212669212U (zh) 针状焦制氢单元氮气置换装置

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant