[发明专利]一种自脱除CO的甲醇制氢装置及其使用方法

权利要求书

1.一种自脱除CO的甲醇制氢装置，其特征是，包括反应主体机构和启动机构（1），启动机构（1）和反应主体机构均为套筒式结构；启动机构（1）为带有换热器的集成反应器，并配设有电火花打火器；启动机构（1）由内向外依次顺序设置换热层a（9）、反应室（10）、换热层b（11）；换热层a（9）与换热层b（11）相互连通，内部设有强化传热组件；换热层b（11）与进料管道相连；进料管道的另一端连接换热器a（8），换热器a（8）的另一端连接反应原料进料管路；重整催化剂填充层与重整气排出腔之间设有0.5-3mm薄壁间隔；且薄壁上设有通孔；通孔孔径大小为1-5mm；

反应主体机构由内向外依次顺序设置产品气出口腔（7）、重整反应腔（6）、CO选择性氧化腔（3）、空气预热腔（2）；重整反应腔（6）内设置重整气排出腔（4）；重整气排出腔（4）和CO选择性氧化腔（3）相邻连接设置；各腔室之间设有0.5-3mm薄壁间隔；重整气排出腔（4）与CO选择性氧化腔（3）下部之间的薄壁开设有相互连通的通道，CO选择性氧化腔（3）顶部与产品气出口腔（7）顶部之间设有连接通道，且连接通道设置在两个腔体的上方；重整反应腔（6）的内部设有重整催化剂填充层（5），重整催化剂填充层（5）嵌入在重整反应腔（6）内并与重整气排出腔（4）相邻设置；

产品气出口腔（7）处设有强化传热组件，产品气出口腔（7）与产品气出口管道连接，产品气出口管道与换热器a（8）连接；

重整反应腔（6）与换热层a（9）、换热层b（11）分别通过预热原料进料管道连接。

2.如权利要求1所述的一种自脱除CO的甲醇制氢装置，其特征是，空气预热腔（2）与CO选择性氧化腔（3）之间的薄壁上设有若干个通孔，且若干个通孔非均布设置；CO选择性氧化腔（3）中装填有选择性氧化催化剂。

3.如权利要求2所述的一种自脱除CO的甲醇制氢装置，其特征是，电火花打火器设置在反应室（10）内，反应室（10）分别与空气进气口、甲醇入口和燃烧尾气排出口连接；反应室（10）内部装填有催化燃烧催化剂；换热层a（9）、换热层b（11）与反应室（10）不连通。

4.如权利要求3所述的一种自脱除CO的甲醇制氢装置，其特征是，反应主体机构为立式装置。

5.如权利要求4所述的一种自脱除CO的甲醇制氢装置，其特征是，空气进气口连接空气进气管道，甲醇入口连接甲醇管道；燃烧尾气排出口连接燃气尾气排出管道。

6.如权利要求5所述的一种自脱除CO的甲醇制氢装置，其特征是，

所述空气进气管道、甲醇管道、燃气尾气排出管道、进料管道、反应原料进料管路、产品气出气管道、产品气出口管道、预热原料进料管道上均设有阀。

7.如权利要求6所述的一种自脱除CO的甲醇制氢装置，其特征是，所述反应室（10）内设有压力传感器和温度传感器，所述重整反应腔（6）内设有压力传感器。

8.如权利要求7所述的一种自脱除CO的甲醇制氢装置，其特征是，所述强化传热组件为板式、管壳式、板翅式传热结构中的任一种形式。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种自脱除CO的甲醇制氢装置的使用方法，其特征是，具体包括以下步骤：

S1.检查装置气密性，开启启动机构（1）；

S2.将甲醇和空气通入启动机构（1），启动方式为电火花打火器或在室温下直接进行的催化燃烧将反应物点燃，燃烧产物通过尾气排出管路排出；

S3.待启动机构（1）的反应室（10）内达到180-300℃后，向反应主体机构的重整反应腔（6）内通入反应物甲醇和水；此时重整原料经预热过的甲醇和水通过重整催化剂填充层（5）中填充的催化剂进行重整反应，产生的重整气通过重整催化剂填充层（5）与重整气排出腔（4）之间薄壁上设置的通孔排出至重整气排出腔（4）；

S4.重整气从重整气排出腔（4）排出，进入CO选择性氧化腔（3），与从空气预热腔（2）中预热的空气接触，在CO选择性氧化催化剂的作用下将重整气中的CO脱除；经净化后的重整气氢气和二氧化碳由产品气出口腔（7）排出；与管道上的换热器a（8）充分换热，将原料甲醇和水预热；

S5.当反应达到稳定时，停止向启动机构（1）通入甲醇和空气，此时反应主体机构可以实现自热运行。