CN208200371U - 一种甲醇裂解制氢生产联线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲醇裂解制氢生产联线，属于氢气制备生产线领域，旨在提供一种能够对反应器内的反应进行安全供热的甲醇裂解制氢生产联线，其技术要点是，一种甲醇裂解制氢生产联线，包括甲醇供应塔、过热器、反应器、冷却塔和变压吸附装置,所述甲醇供应塔通过输料泵依次通入过热器和反应器内，所述反应器的转化气依次通过所述冷却塔与变压吸附装置，所述反应器上一体焊接有输送热源的供热装置，所述供热装置为间壁式换热器，所述供热装置内填充有氧化触媒，所述甲醇供应塔通过输料管道与所述供热装置连接，所述供热装置通过输氧管道连接有氧气泵。本实用新型适用于甲醇裂解制氢。

Description

一种甲醇裂解制氢生产联线

技术领域

本实用新型涉及一种氢气制备生产线，特别涉及一种甲醇裂解制氢生产联线。

背景技术

氢气在工业上有着广泛的用途，近年来对纯氢的需求量急速增加。对没有方便氢源的地区，如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，相当于半个合成氨，故只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，且氢纯度不理想，杂质多，同时规模也受到限制，因此近年来许多援用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造，改用甲醇裂解制氢的新工艺路线，即采用甲醇与脱盐水为原料，并加入催化剂使其裂解，也可直接裂解甲醇获得氢气。

公告号为CN207108478U的中国专利公开了一种甲醇制氢工艺加热系统，包括通过管路连通的燃气加热装置和蒸汽加热装置，所述燃气加热装置和蒸汽加热装置用于对加热油进行加热，所述加热油用于为甲醇制氢提供高温条件。

上述这种甲醇制氢工艺加热系统，通过燃气加热装置和蒸汽加热装置相配合给加热油加热，相比只采用燃气炉加热，蒸汽加热升温快，能耗低，有利于成本控制的同时也提升了系统能效。但由于在启动燃气加热装置前需明火将其点燃，且氢气为易燃气体，存在较大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种甲醇裂解制氢生产联线，具有能够避免明火的产生，从而对反应器内的物料反应进行安全供热的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种甲醇裂解制氢生产联线，包括甲醇供应塔、过热器、反应器、冷却塔和变压吸附装置,所述甲醇供应塔通过输料泵依次通入过热器和反应器内，所述反应器的转化气依次通入所述冷却塔与变压吸附装置内；

所述反应器上一体焊接有输送热源的供热装置，所述供热装置为间壁式换热器，所述甲醇供应塔通过输料管道与所述供热装置连接，所述供热装置内填充有氧化触媒，所述供热装置通过输氧管道连接有氧气泵。

通过采用上述技术方案，甲醇与供热装置中的氧化触媒以及氧气接触后会发生催化燃烧反应，并放出大量的热量，热量通过间壁传热的方式供反应器内的甲醇原料直接裂解，生成一氧化碳、二氧化碳和氢气，再通过冷却塔和变压吸附装置将氢气提纯。由于在热源供应过程中避免了明火的产生，可防爆，降低了安全防火间距，且供热装置与反应器一体放置减少了热量传输的损失。

进一步的，所述甲醇供应塔与所述过热器之间连接有换热器，所述反应器内的转化气经过所述换热器通入至所述冷却塔内。

通过采用上述技术方案，经反应器反应后的高温转化气通入换热器内能够对原料进行预热，从而减小了供热装置内所需提供热量的需求，同时转化气在通入冷却塔冷却前又能起到预冷作用，减小了冷却塔内的冷却水使用量，节约了生产成本。

进一步的，还包括洗涤塔和汽水分离器，所述冷却塔、洗涤塔、汽水分离器和变压吸附装置依次连通。

通过采用上述技术方案，洗涤塔能够将部分未完全反应的甲醇分离出来，洗涤后的转化气再通过汽水分离器，将其内含有的水分分离出，最后再通入至变压吸附装置内进行提纯，多余的甲醇则可以当做原料使用。

进一步的，所述洗涤塔的一侧连接有水泵，所述洗涤塔的塔底连接有缠绕于所述反应器与所述供热装置侧壁的第一回收料道，所述第一回收料道的出口连接有原料回收罐。

通过采用上述技术方案，未转化完的甲醇水溶液进入原料回收罐，以便甲醇水溶液进行另一甲醇制氢工艺。由于该甲醇水溶液经供热装置加热后具有较高的初温，从而能够减小对该溶液进行加热的能耗，同时还能提高其流动性能，提高了输送效率。

进一步的，所述汽水分离器的底部连接有第二回收料道，所述第二回收料道与所述第一回收料道连通。

通过采用上述技术方案，汽水分离器分离的溶液中仍存在少量的甲醇，其与洗涤塔中的甲醇共同进入至原料回收罐内，进一步提高了甲醇的重复利用率。

进一步的，所述过热器通过循环管道与所述供热装置连接。

通过采用上述技术方案，过热塔与反应器中多余的热量能够通过循环管道再次进入供热装置内参与循环，进一步减小了供热装置内所需提供热量的需求，节约了生产成本。

进一步的，所述变压吸附装置的出口连接有排放装置，所述排放装置为火炬或锅炉系统。

通过采用上述技术方案，将脱附后的一氧化碳与二氧化碳排至火炬或锅炉系统内进行燃烧，燃烧后再放空，对环境友好。

进一步的，所述变压吸附装置的解析气通过解析管道接入至所述供热装置内。

通过采用上述技术方案，解析气通入供热装置内后同样可以与氧化触媒进行氧化放热反应，减少了甲醇原料的使用量。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过氧化触媒、甲醇、氧气的催化放热，以供反应器内的甲醇进行裂解，避免了明火的产生，增加了整个生产线的安全稳定性；

2.通过将供热装置与反应器一体的设置，能够减小热量的传递损耗，节约了能源；

3.通过将第一回收料道缠绕于供热装置上，能够对回收的甲醇水溶液进行预热，从而使得该溶液在进行另一甲醇制氢工艺时能够节约生产成本。

附图说明

图1是实施例1中用于体现整个生产联线的流程示意图；

图2是实施例2中用于体现整个生产联线的流程示意图。

图中，1、甲醇供应塔；2、换热器；3、过热器；4、反应器；5、供热装置；6、冷却塔；7、洗涤塔；8、汽水分离器；9、变压吸附装置；10、排放装置；11、输氧管道；12、氧气泵；13、输料管道；14、循环管道；15、第一回收料道；16、第二回收料道；17、原料回收罐；18、解析管道；19、水泵。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种甲醇裂解制氢生产联线，如图1所示，包括甲醇供应塔1、换热器2、过热器3、反应器4、冷却塔6、变压吸附装置9以及供热装置5。

如图1所示，供热装置5为间壁式换热器，其与反应器4一体焊接而成。在间壁式换热器内放置有氧化触媒，该氧化触媒可为金属负载型催化剂，同时还通过输氧管道11连接有氧气泵12。甲醇供应塔1通过输料管道13与间壁式换热器连接，当甲醇与氧化触媒以及氧气接触后会发生催化燃烧反应，并放出大量的热量，热量通过间壁传热的方式对反应器4进行加热。由于在热源供应过程中避免了明火的产生，可防爆，降低了安全防火间距，且供热装置5与反应器4一体放置减少了热量传输的损失。

如图1所示，换热器2、过热器3和反应器4通过管道依次连接，过热器3与换热装置之间还连接有循环管道14。甲醇供应塔1内的甲醇通过输料泵(图中未示出)输送至换热器2内进行预热，预热后进入至过热器3中转化为甲醇蒸汽，甲醇蒸汽再进入至反应器4内裂解成转化气，该转化气包括二氧化碳、氢气以及极少量的一氧化碳，反应器4的转化气排入换热器2后再进入冷却塔6内。由于经反应器4反应后的高温转化气通入换热器2内能够对原料进行预热，从而减小了供热装置5内所需提供热量的需求，同时转化气在通入冷却塔6冷却前又能起到预冷作用，减小了冷却塔6内的冷却水使用量，节约了生产成本。

如图1所示，变压吸附装置9包括五座吸附塔，五座吸附塔之间通过PLC控制依次对一氧化碳、二氧化碳进行升压吸附与降压脱附，在变压吸附装置9的出气口处还连接有排放装置10，该排放装置10可为火炬或者锅炉系统。本实施例中采用的变压吸附装置9由常州蓝博净化科技有限公司生产制造。

如图1所示，经变压吸附装置9过滤后的解析气通过解析管道18接入至所述供热装置5内，该解析气成分为少量的一氧化碳、二氧化碳和氢气。解析气通入供热装置5内后同样可以与氧化触媒进行氧化放热反应，从而减少了甲醇原料的使用量。

具体实施过程：甲醇供应塔1的甲醇部分通过入至供热装置5内，部分先进入换热器2内进行预热。通入供热装置5内的甲醇会与空气泵送入的氧气以及氧化触媒发生催化燃烧反应，其放出大量的热量通过循环管道14可使过热器3内的甲醇汽化，汽化后的甲醇蒸气再进入反应器4内进行裂解反应，并生成含有一氧化碳、二氧化碳和氢气的转化气。该转化气经过换热器2后通入冷却塔6，再通过变压吸附装置9升压对一氧化碳和二氧化碳进行吸附，即可得到纯净的氢气。再对整个变压吸附装置9进行降压，一氧化碳与二氧化碳便会从吸附塔内脱附并排入至火炬或者锅炉系统内，其余的解析气则再次通入供热装置5内进行氧化放热反应。

实施例2：一种甲醇裂解制氢生产联线，如图2所示，还包括洗涤塔7和汽水分离器8，经冷却塔6冷却的转化气依次通过洗涤塔7与汽水分离器8后，再进入变压吸附装置9内进行氢气的提纯。

如图2所示，在洗涤塔7的一侧连接有水泵19，水泵19内通入脱盐水。在洗涤塔7的底部连接有第一回收料道15，同时在汽水分离器8的出液口连接有与第一回收料道15连通的第二回收料道16，第一回收料道15的出料口连接有原料回收罐17。由于甲醇极易溶于水，可将部分未发生裂解的甲醇进行水洗，同时汽水分离器8内的溶液中也存有少量的甲醇，二者排出甲醇水溶液可共同进入原料回收罐17内以供另一甲醇制氢工艺当做原料使用，即利用甲醇与脱盐水为原料，并加入催化剂使其裂解制氢。

如图2所示，在甲醇水溶液的回收过程中，可将第一回收料道15缠绕于供热装置5的侧壁上，这样甲醇水溶液经供热装置5加热后具有较高的初温，从而能够减小另一制氢工艺对该溶液进行加热的能耗，同时还能提高其流动性能，提高了输送效率。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种甲醇裂解制氢生产联线，包括甲醇供应塔(1)、过热器(3)、反应器(4)、冷却塔(6)和变压吸附装置(9),所述甲醇供应塔(1)通过输料泵依次通入过热器(3)和反应器(4)内，所述反应器(4)的转化气依次通过所述冷却塔(6)与变压吸附装置(9)，其特征是：所述反应器(4)上一体焊接有输送热源的供热装置(5)，所述供热装置(5)为间壁式换热器，所述供热装置(5)内填充有氧化触媒，所述甲醇供应塔(1)通过输料管道(13)与所述供热装置(5)连接，所述供热装置(5)通过输氧管道(11)连接有氧气泵(12)。

2.根据权利要求1所述的一种甲醇裂解制氢生产联线，其特征是：所述甲醇供应塔(1)与所述过热器(3)之间连接有换热器(2)，所述反应器(4)内的转化气经过所述换热器(2)通入至所述冷却塔(6)内。

3.根据权利要求2所述的一种甲醇裂解制氢生产联线，其特征是：还包括洗涤塔(7)和汽水分离器(8)，所述冷却塔(6)、洗涤塔(7)、汽水分离器(8)和变压吸附装置(9)依次连通。

4.根据权利要求3所述的一种甲醇裂解制氢生产联线，其特征是：所述洗涤塔(7)的一侧连接有水泵(19)，所述洗涤塔(7)的塔底连接有缠绕于所述反应器(4)与所述供热装置(5)侧壁的第一回收料道(15)，所述第一回收料道(15)的出口连接有原料回收罐(17)。

5.根据权利要求4所述的一种甲醇裂解制氢生产联线，其特征是：所述汽水分离器(8)的底部连接有第二回收料道(16)，所述第二回收料道(16)与所述第一回收料道(15)连通。

6.根据权利要求5所述的一种甲醇裂解制氢生产联线，其特征是：所述过热器(3)通过循环管道(14)与所述供热装置(5)连接。

7.根据权利要求6所述的一种甲醇裂解制氢生产联线，其特征是：所述变压吸附装置(9)的出口连接有排放装置(10)，所述排放装置(10)为火炬或锅炉系统。

8.根据权利要求7所述的一种甲醇裂解制氢生产联线，其特征是：所述变压吸附装置(9)的解析气通过解析管道(18)接入至所述供热装置(5)内。