CN210855262U - 一种甲醇重整制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氢气制备技术领域，公开了一种甲醇重整制氢系统，包括原料箱、输液泵、第一换热器、第二换热器、反应器、提纯器和用于加热所述反应器的加热装置，所述原料箱连接所述第二换热器的进液口，所述第一换热器设置在所述原料箱及所述第二换热器之间，所述输液泵设置在所述第一换热器及所述原料箱之间，所述第二换热器的出液口连接所述提纯器的进料口，所述反应器设置在所述第二换热器及所述提纯器之间，所述提纯器的出气口连接所述第一换热器的进气口，所述提纯器的出料口连接所述加热装置，所述加热装置的出气口连接所述第二换热器的进气口。本实用新型充分利用重整系统自身的能量为重整制氢提供能量，提高了产气效率，降低了能耗。

Description

一种甲醇重整制氢系统

技术领域

本实用新型涉及氢气制备技术领域，特别是涉及一种甲醇重整制氢系统。

背景技术

氢作为一种理想能源，已经受到越来越大的重视，而重整制氢作为一种较好的制氢方式，应用也越来越广。在众多适用于重整制氢的原料中，甲醇由于可以从生物中制取，具备价格低廉，反应条件缓和，重整副产物少等优点，是用于移动氢源的理想原料选择。不过，由于甲醇重整制氢是吸热反应，需要稳定的能量供应才能保证制氢效率。而目前的重整制氢均是提供其他能量对反应器加热，不仅消耗了大量的能量，也由于是人工控制添加，很难始终保证稳定的供应，导致制氢效率低，同时，也存在一定的安全隐患。另一方面，在反应器中生成的氢气含有较高的温度，同时也会产生带能量的废气及副产物，均被直接浪费。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种甲醇重整制氢系统，充分利用重整系统自身的能量为重整制氢提供能量，提高产气效率，降低能耗，提高安全系数。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种甲醇重整制氢系统，包括原料箱、输液泵、第一换热器、第二换热器、反应器、提纯器和用于加热所述反应器的加热装置，所述原料箱连接所述第二换热器的进液口，所述第一换热器设置在所述原料箱及所述第二换热器之间，所述输液泵设置在所述第一换热器及所述原料箱之间，所述第二换热器的出液口连接所述提纯器的进料口，所述反应器设置在所述第二换热器及所述提纯器之间，所述提纯器的出气口连接所述第一换热器的进气口，所述提纯器的出料口连接所述加热装置，所述加热装置的出气口连接所述第二换热器的进气口。

优选地，所述加热装置包括燃烧器和用于点燃所述燃烧器的点火装置，所述燃烧器及所述点火装置上分别设有第一温度传感器及第二温度传感器。

优选地，所述输液泵与所述第一换热器之间依次设有第一流量传感器、增压泵、第一压力传感器、第三温度传感器和第二压力传感器。

优选地，所述增压泵为两个，两个所述增压泵之间串联连接。

优选地，所述加热装置上设有风扇，所述风扇上设有第四温度传感器和第二流量传感器。

优选地，所述第一换热器的出气口管道连有电磁三通阀，且所述电磁三通阀的一阀口连接所述加热装置。

优选地，所述第一换热器与所述第二换热器之间设有第五温度传感器和第三压力传感器，所述第二换热器与所述反应器之间设有第六温度传感器和第四压力传感器。

优选地，所述反应器上设有第七温度传感器，所述提纯器上设有第八温度传感器，所述反应器与所述提纯器之间设有第九温度传感器及第五压力传感器。

优选地，所述第一换热器与所述电磁三通阀之间设有第十温度传感器和第六压力传感器。

优选地，包括数控程序电路和控制面板，所述控制面板、输液泵、第一换热器、第二换热器、反应器、提纯器和加热装置通过所述数控程序电路电连接。

本实用新型实施例一种甲醇重整制氢系统与现有技术相比，其有益效果在于：通过将提纯器的出气口连接第一换热器的进气口，加热装置的出气口连接所述第二换热器的进气口，使得进入反应器的原料先后被提纯器中出来的高温氢气及加热装置产生的高温废气进行热交换加热；另外，通过将提纯器的出料口连接加热装置，反应器中产生的副产品从提纯器的出料口进入加热装置为反应器加热，从而充分利用重整系统自身的能量为重整制氢提供能量。同时，由于制氢过程中能量完全由系统本身提供，不需要人工额外提供能量，不仅保证了能量的稳定性，从而提高了产气效率，降低了能耗，也提高安全系数。本实用新型操作简单，使用效果好，易于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的甲醇重整制氢系统的结构示意图。

其中：1-原料箱，2-输液泵，3-第一换热器，4-第二换热器，5- 反应器，6-提纯器，7-加热装置，8-燃烧器，9-点火装置，10-第一温度传感器，11-第二温度传感器，12-第一流量传感器，13-增压泵，14- 第一压力传感器，15-第三温度传感器，16，第二压力传感器，17-电磁三通阀，18-风扇，19-第四温度传感器，20-第二流量传感器，21- 第五温度传感器，22-第三压力传感器，23-第六温度传感器，24-第四压力传感器，25-第七温度传感器，26-第八温度传感器，27-第九温度传感器，28-第五压力传感器，29-第十温度传感器，30-第六压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型实施例优选实施例的一种甲醇重整制氢系统，包括原料箱1、输液泵2、第一换热器3、第二换热器4、反应器5、提纯器6和用于加热所述反应器5的加热装置7，所述原料箱 1连接所述第二换热器4的进液口，所述第一换热器3设置在所述原料箱1及所述第二换热器4之间，所述输液泵2设置在所述第一换热器3及所述原料箱1之间，所述第二换热4器的出液口连接所述提纯器6的进料口，所述反应器5设置在所述第二换热器4及所述提纯器 6之间，所述提纯器6的出气口连接所述第一换热器3的进气口，所述提纯器6的出料口连接所述加热装置7，所述加热装置7的出气口连接所述第二换热器4的进气口。

基于上述技术特征的甲醇重整制氢系统，通过将提纯器6的出气口连接第一换热器3的进气口，加热装置7的出气口连接所述第二换热器4的进气口，使得进入反应器5的原料先后被提纯器6中出来的高温氢气及加热装置产生的高温废气进行热交换加热；另外，通过将提纯器6的出料口连接加热装置7，反应器5中产生的副产品从提纯器6的出料口进入加热装置7为反应器5加热，从而充分利用重整系统自身的能量为重整制氢提供能量。同时，由于制氢过程中能量完全由系统本身提供，不需要人工额外提供能量，不仅保证了能量的稳定性，从而提高了产气效率，降低了能耗，也提高安全系数。本实用新型操作简单，使用效果好，易于推广使用。

本实施例中，所述加热装置7包括燃烧器8和用于点燃所述燃烧器8的点火装置9，所述燃烧器89及所述点火装置上分别设有第一温度传感器10及第二温度传感器11。在系统制氢过程中，所述反应器5中产生的氢气及副产物均进入所述提纯器6，所述提纯器6为带有加热片的钯合金膜纯化器，所以氢气能通过钯合金膜到达所述第一换热器3进行热交换后从所述第一换热器3的出气口流入用氢设备。而副产物不能透过钯合金膜，将进入所述加热装置7的燃烧器8进行燃烧，为所述反应器5进行加热，同时，燃烧产生的废气将流入所述第二换热器4为原料加热，最终从所述第二换热器4的出气口流入大气。

另外，通过设置所述第一温度传感器10及第二温度传感器11，可以实时监控所述燃烧器8及所述点火装置9是否工作正常，保证了系统的可靠性。

本实施例中，所述输液泵2与所述第一换热器3之间依次设有第一流量传感器12、增压泵13、第一压力传感器14、第三温度传感器 15和第二压力传感器16，同时，所述增压泵13为两个，两个所述增压泵13之间串联连接。通过设置所述第一流量传感器12，可以实时监控进入系统的原料的量，方便控制所述输液泵2的速率，从而保证系统产氢的稳定性。通过设置所述第一压力传感器14及第二压力传感器16，可以实时对进入所述第一换热器3的原料进行压力检测，方便控制所述增压泵13的运行，保证系统的稳定运行。通过设置所述第三温度传感器15，可以实时监控进入所述第一换热器3的原料的温度，为整个系统的温度控制提供依据。

本实施例中，所述加热装置7上设有风扇18，所述风扇18上设有第四温度传感器19和第二流量传感器20。通过设置所述第四温度传感器19监控外来空气温度，所述第二流量传感器20检测所述风扇 18的流量，同时，结合所述反应器5及所述加热装置7的温度调节所述风扇18的转速，保证所述反应器5的最佳工作效率。

本实施例中，所述第一换热器3的出气口管道连有电磁三通阀17，且所述电磁三通阀17的一阀口连接所述加热装置7，即所述电磁三通阀17的一阀口连接所述第一换热器3的出气口，一阀口连接用氢设备，另一阀口连接所述加热装置7，使得从所述第一换热器3的出气口出来的氢气形成了连接用氢设备及所述加热装置7的两条可流通的路径，当经过所述第一换热器3的氢气符合系统要求后将流入用氢设备；当系统停止产氢时，残留的氢气将流入所述加热装置，最后经过所述风扇18排出，避免了危险的发生。

本实施例中，所述第一换热器3与所述第二换热器4之间设有第五温度传感器21和第三压力传感器22，可以实时监控流入所述第二换热器4的原料的温度及压力；所述第二换热器4与所述反应器5之间设有第六温度传感器23和第四压力传感器24可以实现监控流入所述反应器5的原料的温度及压力。

本实施例中，所述反应器5上设有第七温度传感器25，所述第七温度传感器25可以实时监控所述反应器5的温度，从而改变所述加热装置7及所述风扇18的工作状态，保证所述反应器5的温度始终保持在合适的温度，提高了产氢效率。所述提纯器6上设有第八温度传感器26。由于所述提纯器6为带有加热片的钯合金膜纯化器，通过设置所述第八温度传感器26，可以实时监控所述提纯器6的温度，从而控制所述提纯器6的加热片是否需要自行加热。所述反应器5与所述提纯器6之间设有第九温度传感器27及第五压力传感器28，可以实时监控流入所述提纯器6的产物气的温度及压力，防止温度及压力过高损坏所述提纯器6。

本实施例中，所述第一换热器3与所述电磁三通阀17之间设有第十温度传感器29和第六压力传感器30。通过设置所述第十温度传感器29实时检测氢气的温度，保证用氢的安全；通过设置所述第六压力传感器30可以实时检测氢气的压力，从而控制所述增压泵13改变进料压力。

本实施例中，所述甲醇重整制氢系统还包括数控程序电路和控制面板，所述控制面板、输液泵2、第一换热器3、第二换热器4、反应器5、提纯器6和加热装置7通过所述数控程序电路电连接，通过操控所述控制立面板即可实现对整个系统的自动化控制，保证了系统的稳定及产氢效率。

本实用新型的工作过程为：系统使用前先进行自检，自检通过后，所述提纯器6的电加热片进行加热，当所述提纯器6到达工作温度后，所述点火装置9为所述燃烧器8进行点火，对所述反应器5进行加热，随着所述反应器5升温，所述风扇18启动，控制所述反应器5温度低于420℃，当所述反应器5到达重整温度时，所述输液泵2启动，向所述增压泵13输送原料，同时系统根据所述第六压力传感器30的压力，调节所述增压泵13，使原料压力到达设定值，然后原料经过所述第一换热器3及第二换热器4后进入所述反应器5反应，反应产物进入所述提纯器6，氢气透过所述提纯器6的钯合金膜到达所述第一换热器3流入所述电磁三通阀17，当系统条件适合释放氢气时，所述电磁三通阀17打开其中一路，往用氢设备释放氢气。当系统关闭时，所述电磁三通阀17打开通往所述加热装置7一路，将剩余氢气排空。而进入所述提纯器6的副产物无法透过钯合金膜，经过所述提纯器6的出料口进入所述加热装置7进行燃烧利用。

综上，本实用新型实施例提供的一种甲醇重整制氢系统，其利用反应产物氢气和加热装置7的废气的热量对原料进行预热，同时将反应产生的副产物引入加热装置7燃烧供热，高效利用了原料的反应热。通过设置温度传感器及压力传感器采集数据，同时采用可以自动控制的电磁三通阀，可以基于采集的数据进行自动调节，提高了产气效率，保证了安全。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种甲醇重整制氢系统，其特征在于：包括原料箱、输液泵、第一换热器、第二换热器、反应器、提纯器和用于加热所述反应器的加热装置，所述原料箱连接所述第二换热器的进液口，所述第一换热器设置在所述原料箱及所述第二换热器之间，所述输液泵设置在所述第一换热器及所述原料箱之间，所述第二换热器的出液口连接所述提纯器的进料口，所述反应器设置在所述第二换热器及所述提纯器之间，所述提纯器的出气口连接所述第一换热器的进气口，所述提纯器的出料口连接所述加热装置，所述加热装置的出气口连接所述第二换热器的进气口。

2.如权利要求1所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：所述加热装置包括燃烧器和用于点燃所述燃烧器的点火装置，所述燃烧器及所述点火装置上分别设有第一温度传感器及第二温度传感器。

3.如权利要求1所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：所述输液泵与所述第一换热器之间依次设有第一流量传感器、增压泵、第一压力传感器、第三温度传感器和第二压力传感器。

4.如权利要求3所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：所述增压泵为两个，两个所述增压泵之间串联连接。

5.如权利要求1所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：所述加热装置上设有风扇，所述风扇上设有第四温度传感器和第二流量传感器。

6.如权利要求1-5任一项所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：所述第一换热器的出气口管道连有电磁三通阀，且所述电磁三通阀的一阀口连接所述加热装置。

7.如权利要求1-5任一项所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：所述第一换热器与所述第二换热器之间设有第五温度传感器和第三压力传感器，所述第二换热器与所述反应器之间设有第六温度传感器和第四压力传感器。

8.如权利要求1-5任一项所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：所述反应器上设有第七温度传感器，所述提纯器上设有第八温度传感器，所述反应器与所述提纯器之间设有第九温度传感器及第五压力传感器。

9.如权利要求6所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：所述第一换热器与所述电磁三通阀之间设有第十温度传感器和第六压力传感器。

10.如权利要求1-5任一项所述的甲醇重整制氢系统，其特征在于：包括数控程序电路和控制面板，所述控制面板、输液泵、第一换热器、第二换热器、反应器、提纯器和加热装置通过所述数控程序电路电连接。

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