CN204625176U - 一种集成式甲醇制氢机 - Google Patents

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钟雨明
叶厚刚
李园华
刘开莉
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Abstract

本实用新型公开了一种集成式甲醇制氢机，包括循环液缓冲罐、甲醇缓冲罐、换热器、汽化过热器、转化器、冷凝器、洗涤塔和变压吸附装置；换热器上设置有原料入口、原料出口、转化气入口和转化气出口，循环液缓冲罐和甲醇缓冲罐的出口连接换热器的原料入口，换热器的原料出口连接汽化过热器的入口，汽化过热器的出口连接转化器的入口，转化器的出口连接换热器的转化气入口，换热器的转化气出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口连接洗涤塔的入口，洗涤塔设置有循环液出口和转化气出口，洗涤塔的循环液出口连接循环液缓冲罐，洗涤塔的转化气出口连接变压吸附装置。本实用新型能耗低，转化效率高。

Description

一种集成式甲醇制氢机
技术领域
本实用新型属于化工设备领域，具体涉及一种集成式甲醇制氢机。
背景技术
甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。反应方程如下：
CH3OH→CO+2H2 (1)
H2O+CO→CO2+H2 (2)
CH3OH+H2O→CO2+3H2 (3)。
重整反应生成的H2和CO2, 再经过变压吸附法(PSA)将H2和CO2分离，得到高纯氢气。
现有的甲醇制氢设备能耗较高、转化率较低，因此如何在降低能耗的情况下提高转化率就成为行业内急需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种集成式甲醇制氢机，解决现有的甲醇制氢设备能耗较高、转化率较低的问题。
本实用新型的技术方案为：一种集成式甲醇制氢机，包括循环液缓冲罐、甲醇缓冲罐、换热器、汽化过热器、转化器、冷凝器、洗涤塔和变压吸附装置；换热器上设置有原料入口、原料出口、转化气入口和转化气出口，循环液缓冲罐和甲醇缓冲罐的出口连接换热器的原料入口，换热器的原料出口连接汽化过热器的入口，汽化过热器的出口连接转化器的入口，转化器的出口连接换热器的转化气入口，换热器的转化气出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口连接洗涤塔的入口，洗涤塔设置有循环液出口和转化气出口，洗涤塔的循环液出口连接循环液缓冲罐，洗涤塔的转化气出口连接变压吸附装置。
进一步地，汽化过热器包括外壳、设置在外壳顶部的管箱，管箱由隔板分为两个腔室，其中一个腔室上设置导热油进口，另一个腔室上设置导热油出口，外壳内设置有开口向上的U型管束，U型管束的两个管口分别连通两个腔室，外壳下部开有汽化过热器的入口，外壳上部开有汽化过热器的出口。
进一步地，外壳内还设置有折流板，折流板分为折流板A和折流板B，折流板A和折流板B交替设置，其中，折流板A与外壳1之间具有间隙，形成原料通道，折流板B中部具有通孔，形成原料通道。
进一步地，转化器为列管式转化器，列管式转化器包括外壳体、设置在外壳体上部的上管箱、设置在外壳体下部的下管箱，上管箱顶部开有转化器的入口，下管箱底部开有转化器的出口，外壳体上部设置导热油入口，外壳体下部设置导热油出口，外壳体内设置有转化管，转化管上端连通上管箱，转化管下端连通下管箱。
进一步地，外壳体内还设置有导流板，导流板交替设置在外壳体内壁的两侧，转化器的入口上设置有防冲板，转化器的出口上设置有过滤器。
回收在循环液缓冲罐中未反应的甲醇和水，与来自甲醇中间缓冲罐的甲醇，(甲醇和水按按照一定比例)由计量泵计量加压后进入换热器中，与来自转化器的转化气进行第一次热交换。完成第一次热交换后的原料液，随即进入汽化过热器，在汽化过热器中与导热油进行第二次热交换完成汽化和过热。原料蒸汽温度达到一定温度后进入转化器内。在此同时完成催化分解和转化反应，生成的高温转化气在换热器中被原料液冷却，再经冷凝器与循环冷却水进行第三次热交换，冷却冷凝降温至40℃以下后在洗涤塔由脱盐水吸收洗涤转化气中未反应的甲醇，再去气液分离器分离转化气中夹带的液体，分离后的转化气PSA提纯工段。被分离下来的甲醇、水经循环液泵回系统循环使用。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
1、本实用新型的将转化器转化后的高温转化气通入换热器中用于原料的预热，提高了热能回收，并降低了冷凝器的用水量，从而降低了能耗和冷凝水用水量。
2、本实用新型采用特定的汽化过热器，其设备内胆采用U型管结构，增大气体流动的雷诺准数，大大提高了汽化过热器的换热效率，降低了投资，减少燃料消耗。同时减少了氢气，二氧化碳、甲酸等腐蚀问题的产生。也减少了废液的排放量。解决了老式汽化器进料处列管易破裂的缺陷。
3、本实用新型采用特定的转化器，催化剂装在转化管中。这样对催化剂床层的加热较为均匀，对催化剂起保护作用，同时有利于甲醇的转化率，以提高催化剂的转化效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型中的汽化过热器的结构示意图；
图3为本实用新型中的转化器的结构示意图；
图中附图标记分别为：1-外壳，2-管箱，3-导热油进口，4-导热油出口，5-汽化过热器的入口，51-汽化过热器的出口，6-折流板，7-U型管束，8-转化器的入口，9-上管箱，10-导热油入口，11-外壳体，12-转化管，13-导流板，14-导热油出口，15-下管箱，16-转化器的出口，17-过滤器，18-甲醇缓冲罐，19-循环液缓冲罐，20-换热器，21-汽化过热器，22-转化器，23-冷凝器，24-洗涤塔，25-变压吸附装置。
具体实施方式
实施例1
一种集成式甲醇制氢机，包括循环液缓冲罐19、甲醇缓冲罐18、换热器20、汽化过热器21、转化器22、冷凝器23、洗涤塔24和变压吸附装置25；换热器20上设置有原料入口、原料出口、转化气入口和转化气出口，循环液缓冲罐19和甲醇缓冲罐18的出口连接换热器20的原料入口，换热器20的原料出口连接汽化过热器的入口5，汽化过热器的出口51连接转化器的入口8，转化器的出口16连接换热器20的转化气入口，换热器20的转化气出口连接冷凝器23的入口，冷凝器23的出口连接洗涤塔24的入口，洗涤塔24设置有循环液出口和转化气出口，洗涤塔24的循环液出口连接循环液缓冲罐19，洗涤塔24的转化气出口连接变压吸附装置25。
回收在循环液缓冲罐19中未反应的甲醇和水，与来自甲醇中间缓冲罐的甲醇，(甲醇和水按按照一定比例)由计量泵计量加压后进入换热器20中，与来自转化器22的转化气进行第一次热交换。完成第一次热交换后的原料液，随即进入汽化过热器21，在汽化过热器21中与导热油进行第二次热交换完成汽化和过热。原料蒸汽温度达到一定温度后进入转化器22内。在此同时完成催化分解和转化反应，生成的高温转化气在换热器20中被原料液冷却，再经冷凝器23与循环冷却水进行第三次热交换，冷却冷凝降温至40℃以下后在洗涤塔24由脱盐水吸收洗涤转化气中未反应的甲醇，再去气液分离器分离转化气中夹带的液体，分离后的转化气进入变压吸附装置提纯。被分离下来的甲醇、水经循环液泵回循环液缓冲罐19中循环使用。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上对汽化过热器21的进一步限定，汽化过热器21包括外壳1、设置在外壳1顶部的管箱2，管箱2由隔板分为两个腔室，其中一个腔室上设置导热油进口3，另一个腔室上设置导热油出口4，外壳1内设置有开口向上的U型管束7，U型管束7的两个管口分别连通两个腔室，外壳1下部开有汽化过热器的入口5，外壳1上部开有汽化过热器的出口51。
为了增强换热，外壳1内还设置有折流板6，折流板6分为折流板A和折流板B，折流板A和折流板B交替设置，其中，折流板A与外壳1之间具有间隙，形成原料通道，折流板B中部具有通孔，形成原料通道。
管程中走导热油，供甲醇、水过热和汽化需要的热能，壳程中甲醇和水从汽化过热器的入口5进入，经汽化后从汽化过热器的出口51出来，进入转化器22。
其设备内胆采用U型管结构，增大气体流动的雷诺准数，大大提高了汽化过热器21的换热效率，降低了投资，减少燃料消耗。同时减少了氢气，二氧化碳、甲酸等腐蚀问题的产生。也减少了废液的排放量。解决了老式汽化器进料处列管易破裂的缺陷。
实施例3
本实施例是在实施例1的基础上对转化器22的进一步限定，转化器22为列管式转化器，列管式转化器包括外壳体11、设置在外壳体11上部的上管箱9、设置在外壳体11下部的下管箱15，上管箱9顶部开有转化器的入口8，下管箱15底部开有转化器的出口16，外壳体11上部设置导热油入口10，外壳体11下部设置导热油出口14，外壳体11内设置有转化管12，转化管12上端连通上管箱9，转化管12下端连通下管箱15。
为了增强换热，外壳体11内还设置有导流板13，导流板13交替设置在外壳体11内壁的两侧，转化器的入口8上设置有防冲板，转化器的出口16上设置有过滤器17。
催化剂装在转化管12中。这样对催化剂床层的加热较为均匀，对催化剂起保护作用，同时有利于甲醇的转化率，以提高催化剂的转化效率。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种集成式甲醇制氢机，其特征在于，包括循环液缓冲罐、甲醇缓冲罐、换热器、汽化过热器、转化器、冷凝器、洗涤塔和变压吸附装置；换热器上设置有原料入口、原料出口、转化气入口和转化气出口，循环液缓冲罐和甲醇缓冲罐的出口连接换热器的原料入口，换热器的原料出口连接汽化过热器的入口，汽化过热器的出口连接转化器的入口，转化器的出口连接换热器的转化气入口，换热器的转化气出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口连接洗涤塔的入口，洗涤塔设置有循环液出口和转化气出口，洗涤塔的循环液出口连接循环液缓冲罐，洗涤塔的转化气出口连接变压吸附装置。
2. 根据权利要求1所述的一种集成式甲醇制氢机，其特征在于，汽化过热器包括外壳、设置在外壳顶部的管箱，管箱由隔板分为两个腔室，其中一个腔室上设置导热油进口，另一个腔室上设置导热油出口，外壳内设置有开口向上的U型管束，U型管束的两个管口分别连通两个腔室，外壳下部开有汽化过热器的入口，外壳上部开有汽化过热器的出口，汽化过热器的出口通过导流筒与转化器的入口连接。
3. 根据权利要求2所述的一种集成式甲醇制氢机，其特征在于，外壳内还设置有圆环形折流板，折流板分为折流板A和折流板B，折流板A和折流板B交替设置，其中，折流板A与外壳1之间具有间隙，形成原料通道，折流板B中部具有通孔，形成原料通道。
4. 根据权利要求1所述的一种集成式甲醇制氢机，其特征在于，转化器为列管式转化器，列管式转化器包括外壳体、设置在外壳体上部的上管箱、设置在外壳体下部的下管箱，上管箱顶部开有转化器的入口，下管箱底部开有转化器的出口，外壳体上部设置导热油入口，外壳体下部设置导热油出口，外壳体内设置有转化管，转化管上端连通上管箱，转化管下端连通下管箱。
5. 根据权利要求4所述的一种集成式甲醇制氢机，其特征在于，外壳体内还设置有导流板，导流板交替设置在外壳体内壁的两侧。
6. 根据权利要求4所述的一种集成式甲醇制氢机，其特征在于，转化器的入口上设置有防冲板，转化器的出口上设置有过滤器。
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