[发明专利]一种醇基燃料低温液相重整制H2及CH4燃气工艺

说明书

本发明属于制气工艺方法技术领域，尤其为一种醇基燃料低温液相重整制H2及CH4燃气工艺，所述制H2及CH4燃气工艺采用一步法低温液相重整制气与纯化耦合工艺，所述一步法低温液相重整制气与纯化耦合工艺包括如下步骤：醇基燃料按设定流量连续送入液相重整制氢反应器。本发明不仅解决锅炉受热面腐蚀问题，在促进改技术与设备的规模化应用，显著降低锅炉燃烧污染物排放，改善大气环境的同时，将锅炉烟气余热与甲醇化学能结合，提高了锅炉产汽能力，且突破了低温液相重整制气的非贵金属催化剂水热服役稳定性问题，大幅度降低了催化剂成本，从而使得低温液相重整制气技术具有显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及制气工艺方法技术领域，具体为一种醇基燃料低温液相重整制H2及CH4燃气工艺。

背景技术

醇基燃料锅炉是一种新型环保锅炉，是以甲醇为主要燃料将水加热为热水或蒸汽的机械设备。我国山西等多个地区已经颁布锅炉用甲醇燃料标准及甲醇替代天然气地方标准《锅炉用甲醇燃料通用技术要求》和《锅炉用甲醇燃料储供设施技术条件》。

我国西北部等地区甲醇锅炉用户达数百万家，燃用的醇基燃料一般有70%甲醇与其他组分调配而成。为提高锅炉燃用醇基燃料的经济性，目前锅炉用户的醇基燃料通常采用甲醇与劣质廉价的油料混配，以降低醇基燃料的成本。然而锅炉长期燃用这种廉价的醇基燃料在燃烧过程中不可避免产生酸性腐蚀性物种，造成锅炉受热面腐蚀严重，甚至导致整台锅炉报废，且国际上报道了大量的甲醇、生物油液相重整制氢实验室研究工作，但所用催化剂为贵金属催化剂，高昂的催化剂成本是阻碍其工业应用的关键。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种醇基燃料低温液相重整制H2及CH4燃气工艺，解决了传统醇基燃料通常采用甲醇与劣质廉价的油料混配，以降低醇基燃料的成本，在使用过程中腐蚀锅炉受热面，甚至导致整台锅炉报废，以及在制氢过程中所使用的催化剂成本过高的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种醇基燃料低温液相重整制H2及CH4燃气工艺，所述制H2及CH4燃气工艺采用一步法低温液相重整制气与纯化耦合工艺，所述一步法低温液相重整制气与纯化耦合工艺包括如下步骤：醇基燃料按设定流量连续送入液相重整制氢反应器，在190℃温度和饱和压力下发生液相重整制氢、水煤气变换与甲烷化反应，产生的H2及CH4气体引起反应器压力升高，通过控制气液分离器的排气背压阀调控反应器压力稳定在4.0-7.0MPa范围内，维持反应器工作状态为液相重整制氢状态，液相重整制氢过程导致自增压作用，形成的高压（4.0-7.0Mpa）燃气经吸附净化后送入锅炉燃烧产生蒸汽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述醇基燃料是在柱塞泵按设定流量管道连续泵送至液相重整制氢反应器内。

作为本发明的一种优选技术方案，采用催化材料固定填充及流体轴向流动返混溢升的流动传质耦合强化策略，设计轴流溢升型反应器，通过多孔介质流体力学及浮升作用，强化反应器中气、液、固多相混合与相间传质，优化结构紧凑的反应器设计与高强度制气。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反应器在液相重整制氢过程中加入以钼盐为前驱体通过CVD方法合成碳化钼材料，负载金属活性组分制备的碳化钼基液相重整制氢催化剂，通过低维碳化钼基催化剂规整纳米传质通道的限域与壁面电子效应，调变甲醇-水分子稳定的环状和笼状团簇结构向链状结构演变，进而通过碳化钼载体与单原子金属协同活化限域在纳米孔道中的水分子与甲醇分子，实现超低温液相重整高效制H2及CH4燃气。

作为本发明的一种优选技术方案，所述氢催化剂是通过调变钼盐、模板、CVD及热处理参数调控催化剂晶相、微纳孔道结构及活性中心。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反应器是将锅炉热水与醇基燃料混合用于低温液相重整制气，锅炉热水与醇基燃料混合并与锅炉烟气余热进行换热后进入反应器内进行低温液相重整制气。