CN221334236U - 一种甲醇制氢装置及车载式制氢设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种甲醇制氢装置及车载式制氢设备，包括第一换热器、第二换热器，重整反应器和纯化器，所述纯化器设有第一物料出口和第二物料出口，第一换热器、第二换热器和重整反应器均设有热交换入口和热交换出口；所述装置还包括有尾气燃烧器，所述尾气燃烧器具有物料入口、物料出口；所述纯化器的第一物料出口与所述第一换热器的热交换入口连通、第二物料出口与所述第二换热器的热交换入口连通。本申请可提高装置内的热利用，实现制氢装置的热量自给，排除了外部能源的使用，实现制氢低能耗；同时减少了制氢装置体积使其另更适合用于车辆等小型移动装置中。
Description
技术领域
本实用新型涉及甲醇制氢领域，具体涉及一种甲醇制氢装置及车载式制氢设备。
背景技术
新能源汽车已经成为社会发展的趋势，目前的新能源类车包括有电动汽车、太阳能汽车、氢能源汽车等。虽然新能源汽车种类有很多，但是这些新能源汽车都有面临续航问题，而氢能源汽车面临氢气存储的安全问题，甲醇汽车面临冷启动困难等诸多问题。而将甲醇制氢反应装置设计成可移动的直接为发动机提供能源，既可以解决电动汽车的续航问题，也可以解决氢能源汽车氢气存储安全问题，还可以解决甲醇汽车冷启动困难，腐蚀器件的问题。除此之外，原料甲醇、水价格低廉，常温下都是液体，储存、运输、加注都很方便快捷等特点为甲醇制氢技术提供了不少优势。
但现有的甲醇制氢反应装置中对甲醇水重整制氢的热管理主要以制氢反应器单个装置为主，对系统的其他装置考虑不足，从而导致与其他装置的热量配合利用不足,系统的热效率较低，造成了热量的浪费，降低了系统整体的能量利用率。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供如下技术方案：
一种甲醇制氢装置，包括第一换热器、第二换热器，重整反应器和纯化器，所述纯化器设有第一物料出口和第二物料出口，第一换热器、第二换热器和重整反应器均设有热交换入口和热交换出口；所述装置还包括有尾气燃烧器，所述尾气燃烧器具有物料入口、物料出口；所述纯化器的第一物料出口与所述第一换热器的热交换入口连通，所述纯化器的第二物料出口与所述第二换热器的热交换入口连通，所述第二换热器的热交换出口与所述尾气燃烧器的物料入口连通，所述尾气燃烧器的物料出口与所述重整反应器的热交换入口连通。
进一步地，所述制氢装置还包括第三换热器，所述第三换热器设有热交换入口，所述重整反应器的热交换出口与所述第三换热器的热交换入口连通。
进一步地，所述尾气燃烧器还设有助燃空气入口。
进一步地，所述第三换热器还设有物料入口和物料出口，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器的物料入口和物料出口依次串联。
进一步地，所述制氢装置还包括原料储存罐。
进一步地，所述制氢装置中还设有尾气降压装置，所述尾气降压装置设于所述第二换热器的物料出口和所述尾气燃烧器的物料入口之间。
进一步地，所述纯化器为合金膜纯化器。
进一步地，所述原料储存罐为不锈钢罐体。
另一方面，还提供一种车载式制氢设备，其包括车体以及上述甲醇制氢装置，且所述甲醇制氢装置设置在车体上。
现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
1)本方案使用合金膜提纯氢气技术，相比PSA提纯技术其产氢率提高了32％，使得甲醇的产氢量可以达到150-160kg并大大降低了甲醇制氢装置的体积，使得其可移动性相对好；
2)本方案通过合理的热管理，将甲醇制氢所获得的产品的热量合理利用，同时将尾气进行燃烧，利用其燃烧热量作为系统热源，实现热量自给，排除了外部能源的使用，实现制氢低能耗，同时进一步减小体积，提高了该装置的可移动性。
附图说明
图1本实用新型的制氢工艺流程图
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1：
一种甲醇制氢装置，如图1所示，包括有第一换热器1，第二换热器2，第三换热器3，重整反应器4，纯化器5，尾气燃烧器6；在物料通道中，所述第一换热器1、第二换热器2和第三换热器3依次串联，所述第三换热器3的物料出口与重整反应器4的物料入口连通，重整反应器4的物料出口连接至纯化器5的物料入口，纯化器5具有第一物料出口5.1和第二物料出口5.2，所述第一物料出口5.1与第二换热器2的热交换入口连通，所述第二物料出口5.2与第一换热器1的热交换入口连通，经热交换后，氢气经第一换热器1的热量交换出口流出甲醇制氢装置。尾气经第二换热器2的热量交换出口流出至尾气燃烧器6的物料入口，与助燃空气一起燃烧后流入重整反应器4的热交换入口，经热交换后由重整反应器4的热交换出口流出至第三热交换器3的热交换入口，在该处进行热交换后，由第三热交换器3的热交换出口流出该甲醇制氢装置。
在工作时，原料甲醇、水按一定配比配置好后，经过充分混合后进入第一换热器1预热，预热后的甲醇水再进入第二换热器2进行进一步的加热，由换热器2流出的高温甲醇水再次进入第三换热器3进行升温气化达到重整反应所需要的温度、状态后进入重整反应器4，甲醇水混合气在催化剂的作用下，进行重整反应；由甲醇水重整反应后产生H2、CO、CO2、H2O等混合气体，经纯化器5对混合气体进行H2提纯得到高浓度的氢气产品，有纯化器5分离的尾气进入尾气燃烧器6燃烧后反应得到废气。
在该装置中，其热量主要来源为重整反应后产物的热量回收和尾气燃烧热量，具体为：提纯后的高温H2经热循环与第一换热器1中的甲醇水进行热交换对甲醇水进行预热，然后由氢气收集装置进行收集；经纯化器5分离出的高热量尾气，首先进入第二换热器2进行热交换以进一步对甲醇水进行加热，实现尾气热量回收，然后经第二换热器2换热以达到对尾气的再次降温，然后经减压后再进入尾气燃烧器6，在助燃空气的作用下尾气在尾气燃烧器6中充分燃烧并释放大量的热，从而为重整反应器4提供足够的热量，燃烧后的废气流出重整反应器4后，再次与第三换热器3进行热交换，进一步为甲醇水汽化提供热量
实施例2
该实施例与实施例1的不同之处在于，甲醇和水的配比是按照1.0～1.5的比例配置的。
甲醇制氢技术中原理如下：
主反应：CH3OH+H2O＝CO2+3H2
副反应：CO2+H2＝CO+H2O
通过以上反应式可见，副反应的进行会影响氢气的产量，为了减少副反应的发生就需要控制甲醇和水的比例以使氢气产率更高。
进一步地为了提高氢气的产率和纯度，在该装置中的纯化器5为合金膜提纯器；所述第一、第二和第三换热器可选择为沈氏换热器。
实施例3
本实施例提供了一种车载式制氢设备，其包括车体以及实施例1或2所述的甲醇制氢装置，且所述甲醇制氢装置设置在车体上。
综上可见，在该装置中，通过使用合金膜提纯氢气技术，相比PSA提纯技术其产氢率提高了32％，使得甲醇的产氢量可以达到150-160kg大大降低了甲醇制氢装置的体积，使得该制氢装置可移动性好；加上本实用新型通过合理的热管理实现了热量自给，排除了外部能源的使用，在实现制氢低能耗的同时进一步缩小了装置的体积，提高了该制氢装置的可移动性。因而，将以上技术方案设置于可移动装置上如车辆等，具有极大的优势。
需要说明的是，上述实施例1至2中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本申请的保护范围。且在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种甲醇制氢装置，包括第一换热器、第二换热器，重整反应器和纯化器，所述纯化器设有第一物料出口和第二物料出口，第一换热器、第二换热器和重整反应器均设有热交换入口和热交换出口；
其特征在于，所述装置还包括有尾气燃烧器，所述尾气燃烧器具有物料入口、物料出口；所述纯化器的第一物料出口与所述第一换热器的热交换入口连通，所述纯化器的第二物料出口与所述第二换热器的热交换入口连通，所述第二换热器的热交换出口与所述尾气燃烧器的物料入口连通，所述尾气燃烧器的物料出口与所述重整反应器的热交换入口连通。
2.如权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述制氢装置还包括第三换热器，所述第三换热器设有热交换入口，所述重整反应器的热交换出口与所述第三换热器的热交换入口连通。
3.如权利要求1所述的制氢装置，其特征在于，所述尾气燃烧器还设有助燃空气入口。
4.如权利要求2所述的甲醇制氢装置，其特征在于，所述第三换热器还设有物料入口和物料出口，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器的物料入口和物料出口依次串联。
5.如权利要求1或2所述的制氢装置，其特征在于，所述制氢装置还包括原料储存罐。
6.如权利要求4所述的制氢装置，其特征在于，所述制氢装置中还设有尾气降压装置，所述尾气降压装置设于所述第二换热器的物料出口和所述尾气燃烧器的物料入口之间。
7.如权利要求1或2所述的制氢装置，其特征在于，所述纯化器为合金膜纯化器。
8.如权利要求5所述制氢装置，其特征在于，所述原料储存罐为不锈钢罐体。
9.一种车载式制氢设备，其特征在于,包括车体以及权利要求1-8任一项所述的甲醇制氢装置，且所述甲醇制氢装置设置在车体上。
Publications (1)
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| CN221334236U true CN221334236U (zh) | 2024-07-16 |
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