一种甲醇雾化裂解制氢装置的制作方法
本发明涉及工业制氢领域，具体为一种甲醇雾化裂解制氢装置。
背景技术：
1、与传统的化石能源相比，氢能在反应过程中的产物是水，具有清洁高效的特点，是未来最有潜力的能源载体之一。在制氢工艺中，甲醇裂解制氢工艺以甲醇为原料，原料来源广泛且价格低廉；甲醇分子式为ch3oh，含氢量高，氢元素利用率高；制氢装置尺寸小，可以做成可移动式制氢装置。甲醇裂解制氢显示出广泛的应用前景。
2、在传统的甲醇裂解制氢工艺中，通过甲醇裂解过程和变换反应过程制取氢气，其反应过程分别为：
3、甲醇裂解过程：ch3oh→co+2h2
4、变换反应过程：co+h2o→co2+h2
5、甲醇裂解过程和变换反应过程均为吸热过程，需要在一定的温度，一定的压力和催化剂的作用下进行。通常，为促进甲醇裂解过程的进行，采用较高的温度，使液态甲醇加热汽化，反应中的甲醇以液态和气态两种形式存在，同时，变换反应过程对甲醇裂解过程也存在影响，使甲醇裂解过程的环境更为复杂，容易导致未反应甲醇的残留，通常残留的甲醇以气态形式，和反应后产生的二氧化碳和氢气等经散热冷凝，使残留甲醇冷凝为液体后继续作为原料参与后续的甲醇裂解过程。残留甲醇的存在使裂解制氢工艺效率降低。
6、在变换反应过程中，原料co由甲醇裂解过程获得，co本身可以做为燃料使用，而甲醇裂解过程获得的co和h2混合气也可以作为燃料使用，虽然，在变换反应过程中，提高了h2的生成率，但是消耗了co，同时消耗大量的热，降低了工艺的经济性。虽然在某些能源供应环节，会对h2的纯度提出要求，使得甲醇裂解过程获得的co和h2混合气不能满足要求，这时，只需对该混合器的co和h2分离提纯，就能满足要求。因此，舍弃变换反应过程更经济高效。
技术实现思路
1、
2、解决了在甲醇裂解制氢过程中由于甲醇汽化不完全及反应成分复杂导致反应产物中甲醇残留从而降低反应效率的问题；解决了传统的甲醇裂解制氢工艺中由于变换反应过程的存在导致反应条件不易控制从而导致反应产物中甲醇残留的问题；解决了传统的甲醇裂解制氢工艺中由于变换反应过程的存在导致消耗更多能源的问题。
3、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
4、一种甲醇雾化裂解制氢装置，设置有甲醇进口，所述甲醇进口连接有雾化喷头，还设置有反应器，所述反应器设置有反应入口、反应出口，所述雾化喷头经由反应入口伸入反应器的内腔，所述反应器的内腔设置有导热管，所述导热管循环通入导热介质；所述反应器的内腔还附着有催化剂，所述反应器的内腔连接有第一压力表。
5、优选的，所述反应器的反应出口连接有散热器。
6、优选的，所述甲醇进口与雾化喷头之间还设置有换热器，所述换热器设置有冷介质入口、冷介质出口，热介质入口、热介质出口，所述换热器的内腔设置有换热管，所述换热管的进口和出口分别与冷介质入口和冷介质出口连接，所述热介质入口和热介质出口均与换热器的内腔连接；所述甲醇进口连接换热器的冷介质入口，所述换热器的冷介质出口连接雾化喷头；所述反应器的反应出口连接换热器的热介质入口，所述换热器的热介质出口连接有散热器。
7、优选的，所述反应器设置有顶盖、底盖，所述反应器的顶盖、底盖及反应器内壁包围的空间形成反应器的内腔，所述底盖和底盖之间设置有导热管，所述导热管穿越顶盖下端和底盖上端，所述顶盖和底盖上设置有与导热管对应的通孔；所述导热管设置为多个；所述顶盖的上端连接有上封头，所述底盖的下端连接有下封头，所述下封头连接导热介质入口，所述上封头连接导热介质出口，所述导热介质入口与导热介质出口之间设置有循环泵，所述循环泵与导热介质出口之间还连接有加热装置，所述导热介质为导热油；所述顶盖和底盖之间还设置有多个固定板，所述固定板用于固定导热管，所述固定板与反应器的内壁固定连接，所述固定板、顶盖的下端、底盖的上端的表面均附着有催化剂。
8、优选的，所述甲醇进口与雾化喷头之间设置有第一开关阀，所述甲醇进口与开关阀之间设置有增压泵，所述增压泵与第一开关阀之间设置有第二压力表。
9、优选的，所述甲醇进口与换热器的冷介质入口之间设置有第二开关阀，所述甲醇进口与第二开关阀之间设置有增压泵，所述增压泵与第二开关阀之间设置有第二压力表；所述冷介质出口与雾化喷头之间设置有第一开关阀，所述冷介质出口与第一开关阀之间设置有第三压力表。
10、优选的，所述换热管设置为螺旋形。
11、优选的，所述反应器上设置有液位计，所述液位计连接反应器的内腔，所述反应器上还设置有第一排污阀，所述第一排污阀连接反应器内腔下部。
12、优选的，所述下封头下端连接有第二排污阀。
13、一种甲醇雾化裂解制氢撬装，设置有撬装底盘，所述撬装底盘上设置有以上任一所述的甲醇雾化裂解制氢装置。
14、本发明提供了一种甲醇雾化裂解制氢装置。具备以下有益效果：
15、设置了雾化喷头，使甲醇以细小液滴的形式进入反应器，在反应器高温和一定压力作用下，迅速汽化，形成稳定的环境条件，使得甲醇裂解过程完全，几乎无甲醇残留，提高了甲醇裂解制氢的效率。
16、在原有裂解制氢工艺中，去除变换反应过程，即采用无水甲醇作为原料，在反应器中，也没有水参与反应，使得反应器中的反应条件更易于控制，反应产物中几乎无甲醇残留；由于变换反应过程是吸热过程，去掉该过程减少了能源消耗；反应获取的h2和co混合物可直接作为能量载体进行利用，在某些对h2纯度提出要求的场合，仅通过将co和h2分离提纯即可满足要求。
技术特征：
1.一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，设置有甲醇进口(1)，所述甲醇进口(1)连接有雾化喷头(2)，还设置有反应器(3)，所述反应器(3)设置有反应入口(31)、反应出口(32)，所述雾化喷头(2)经由反应入口(31)伸入反应器(3)的内腔，所述反应器(3)的内腔设置有导热管(33)，所述导热管(33)循环通入导热介质；所述反应器(3)的内腔还附着有催化剂(34)，所述反应器(3)的内腔连接有第一压力表(4a)。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，所述反应器(3)的反应出口(32)连接有散热器(5)。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，所述甲醇进口(1)与雾化喷头(2)之间还设置有换热器(6)，所述换热器(6)设置有冷介质入口(61)、冷介质出口(62)，热介质入口(63)、热介质出口(64)，所述换热器(6)的内腔设置有换热管(65)，所述换热管(65)的进口和出口分别与冷介质入口(61)和冷介质出口(62)连接，所述热介质入口(63)和热介质出口(64)均与换热器(6)的内腔连接；所述甲醇进口(1)连接换热器(6)的冷介质入口(61)，所述换热器(6)的冷介质出口(62)连接雾化喷头(2)；所述反应器(3)的反应出口(32)连接换热器(6)的热介质入口(63)，所述换热器(6)的热介质出口(64)连接有散热器(5)。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，所述反应器(3)设置有顶盖(35)、底盖(36)，所述反应器(3)的顶盖(35)、底盖(36)及反应器(3)内壁包围的空间形成反应器(3)的内腔，所述底盖(36)和底盖(36)之间设置有导热管(33)，所述导热管(33)穿越顶盖(35)下端和底盖(36)上端，所述顶盖(35)和底盖(36)上设置有与导热管(33)对应的通孔；所述导热管(33)设置为多个；所述顶盖(35)的上端连接有上封头(37)，所述底盖(36)的下端连接有下封头(38)，所述下封头(38)连接导热介质入口(381)，所述上封头(37)连接导热介质出口(371)，所述导热介质入口(381)与导热介质出口(371)之间设置有循环泵(7a)，所述循环泵(7a)与导热介质出口(371)之间还连接有加热装置(71)，所述导热介质为导热油；所述顶盖(35)和底盖(36)之间还设置有多个固定板(39)，所述固定板(39)用于固定导热管(33)，所述固定板(39)与反应器(3)的内壁固定连接，所述固定板(39)、顶盖(35)的下端、底盖(36)的上端的表面均附着有催化剂(34)。
5.根据权利要求1或2所述的一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，所述甲醇进口(1)与雾化喷头(2)之间设置有第一开关阀(8a)，所述甲醇进口(1)与开关阀之间设置有增压泵(7b)，所述增压泵(7b)与第一开关阀(8a)之间设置有第二压力表(4b)。
6.根据权利要求3所述的一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，所述甲醇进口(1)与换热器(6)的冷介质入口(61)之间设置有第二开关阀(8b)，所述甲醇进口(1)与第二开关阀(8b)之间设置有增压泵(7b)，所述增压泵(7b)与第二开关阀(8b)之间设置有第二压力表(4b)；所述冷介质出口(62)与雾化喷头(2)之间设置有第一开关阀(8a)，所述冷介质出口(62)与第一开关阀(8a)之间设置有第三压力表(4c)。
7.根据权利要求3或6所述的一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，所述换热管(65)设置为螺旋形。
8.根据权利要求1、2、3、6任一所述的一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，所述反应器(3)上设置有液位计(30)，所述液位计(30)连接反应器(3)的内腔，所述反应器(3)上还设置有第一排污阀(9a)，所述第一排污阀(9a)连接反应器(3)内腔下部。
9.根据权利要求4所述的一种甲醇雾化裂解制氢装置，其特征在于，所述下封头(38)下端连接有第二排污阀(9b)。
10.一种甲醇雾化裂解制氢撬装，其特征在于，设置有撬装底盘，所述撬装底盘上设置有以上任一所述的甲醇雾化裂解制氢装置。
技术总结
一种甲醇雾化裂解制氢装置，设置有雾化喷头，使甲醇以细小液滴的形式进入反应器，在反应器高温和一定压力作用下，迅速汽化，形成稳定的环境条件，使得甲醇裂解过程完全，几乎无甲醇残留，提高了甲醇裂解制氢的效率；同时在原有裂解制氢工艺中，去除变换反应过程，即采用无水甲醇作为原料，在反应器中，也没有水参与反应，使得反应器中的反应条件更易于控制，反应产物中几乎无甲醇残留；由于变换反应过程是吸热过程，去掉该过程减少了能源消耗；反应获取的H2和CO混合物可直接作为能量载体进行利用，在某些对H2纯度提出要求的场合，仅通过将CO和H2分离提纯即可满足要求。
技术研发人员：王合顺,冯宁宁,王建国,郭建胜,彭先远,王鹏
受保护的技术使用者：河北顺合燃气设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23