[发明专利]一种粗甲醇制氢的设备及方法

说明书

本发明涉及甲醇制氢领域，公开了粗甲醇制氢的设备及方法，涉及粗甲醇制氢的设备，包括：按物流方向依次设置的贮罐、预热器、汽化过热器、加热器和固定床反应器，其中，贮罐用于将粗甲醇和水混合，预热器、汽化过热器和加热器分别用于预热、汽化和加热源自贮罐的粗甲醇和水的混合物，固定床反应器用于使得粗甲醇和水的混合物进行重整反应制备氢气，固定床反应器内部由上至下设置有高温反应区和与高温反应区相连通的低温反应区，粗甲醇和水的混合物分别在高温反应区内进行高温重整反应和在低温反应区内进行低温重整反应，本发明还涉及一种粗甲醇制氢的方法。本发明的制氢工艺能够在保证氢气高收率和甲醇高转化率的同时提高系统能效。

技术领域

本发明涉及甲醇制氢领域，具体地，涉及一种粗甲醇制氢的设备，以及粗甲醇制氢的方法。

背景技术

现有甲醇制氢装置都是采用精甲醇(99.9重量％)为原料，原料成本较高。精甲醇由粗甲醇(95重量％左右)精馏得到，精馏过程能耗较大，因此市场上精甲醇价格比粗甲醇价格高20％左右(约高200～300元/吨)。专利申请CN101033059A公开了一种甲醇水蒸气重整制备氢气的方法，主要步骤包括：将原料甲醇和水按摩尔比为1∶1-1.6经预热、汽化、加热至230-280℃，然后在反应器内进行催化重整反应，将反应所得的重整混合气提纯处理，其特征在于：a.该方法在启动时利用甲醇作为供热燃料，装置启动后，利用甲醇和甲醇水蒸气重整混合气提纯过程中的弛放气作为供热燃料；b.作为供热燃料的甲醇和弛放气分别通过加热炉中相互独立的甲醇燃烧喷头和弛放气燃烧喷头燃烧供热；c.将燃烧后的废气经吸附净化处理后排放。该发明方法用甲醇和弛放气替代传统的煤和石油作为供热燃料，具有节能环保、燃料成本低、容易实现移动式现场制氢等特点。但所用甲醇为精甲醇，原料成本仍较高。

因此，现在急需一种能够显著降低系统能耗且成本也较低的甲醇制氢的工艺。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中制氢工艺中系统能耗和成本较高的缺陷，提供一种粗甲醇制氢的设备，以及一种粗甲醇制氢的方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种粗甲醇制氢的设备，该设备包括：按物流方向依次设置的贮罐、预热器、汽化过热器、加热器和固定床反应器，其中，所述贮罐用于将粗甲醇和水混合，所述预热器、汽化过热器和加热器分别用于预热、汽化和加热源自所述贮罐的粗甲醇和水的混合物，所述固定床反应器用于使得粗甲醇和水的混合物进行重整反应制备氢气，所述固定床反应器内部由上至下设置有高温反应区和与所述高温反应区相连通的低温反应区，粗甲醇和水的混合物分别在所述高温反应区内进行高温重整反应和在所述低温反应区内进行低温重整反应。

优选地，所述高温反应区填充有高温重整反应催化剂；所述低温反应区填充有低温重整反应催化剂；

优选地，高温重整反应催化剂为镍系催化剂；

优选地，低温重整反应催化剂为铜系催化剂。

优选地，所述高温重整反应条件包括：反应温度为400-500℃，反应压力为1-3MPa；所述低温重整反应条件包括：反应温度为230-280℃，反应压力为1-3MPa。

优选地，高温反应区和低温反应区之间设置有用于降低高温反应区排出的反应尾气温度的喷水降温装置。

优选地，该设备还包括设在所述加热器和汽化过热器之间的第一气液分离器，所述第一气液分离器用于气液分离经汽化过热器加热的粗甲醇和水的混合过热蒸汽；

优选地，所述第一气液分离器内部设置有旋风分离部件，以将分离出高沸点物质的混合过热蒸汽送入加热器中。

优选地，该设备还包括加压泵，所述加压泵用于加压来自贮罐的粗甲醇和水的混合物使其泵送至预热器。