一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置的制作方法

本技术涉及化工制氢设备，尤其涉及一种天然气与甲醇组合式制氢装置。

背景技术：

1、氢能被视为21世纪具有极大发展潜力的清洁能源，氢不仅是工业原料，也是支撑未来清洁能源转型的重要二次能源；氢的化工制备常见的工艺包括以煤为原料制氢、天然气制氢、甲醇制氢、重油部分氧化制造氢气和水电解制造氢气等，其中由于以煤为原料制氢、天然气制氢、甲醇制氢以其原料较丰富、制备成本较低的优势成为主要的氢制备的主要方式。

2、天然气制氢，就是指以天然气为原料通过蒸气重整来生产高纯氢气，蒸气重整是甲烷与水蒸气吸热，转化为氢气和一氧化碳；甲醇制氢，甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢和二氧化碳；现有技术公开了一种甲醇水蒸气重整与氢分离一体式中压制氢系统(公开号：cn211998806u)的中国实用新型专利技术，其中包括重整分离装置、三相换热装置、疏水器、制冷机、二氧化碳分离装置以及水煤气重整装置，使甲醇水蒸气的重整反应和氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体分离反应都在一个反应腔内进行，提升制氢系统的制氢效率，也使整个制氢系统结构得到优化精简，从而依靠该制氢系统可以做成小型的制氢设备。

3、传统天然气重整制氢产氢量较大，技术比较成熟，是当前氢的主要来源途径。但在制氢反应运行过程中造成的系统能耗较大，比如在余热回收单元，大量水蒸汽过剩；采用天然气自热重整制氢工艺，尽管由外供热变为内供热，热量得到了一定的利用，但产品混合气仍存在大量余热，需要进行热量的合理分配及利用；通过将改进现有装置实现天然气制氢和甲醇制氢组合，能够有效利用混合气体的余热，减低生产成本。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种利用天然气制氢过程水蒸气温度实现与以甲醇为原料组合式制氢的耦合式一体化制氢装置。

2、本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，包括主管道和反应器，所述的主管道与反应器的上端连通，所述的主管道内部设置水喷嘴，所述的水喷嘴通过管道与储水装置连接，所述的主管道内部设置甲醇喷嘴，所述的甲醇喷嘴通过管道与甲醇储存装置连接；所述的反应器的内部设置催化剂床层，所述的反应器的底部设置成品管。

3、优选的，所述的主管道上设置辅助加热管，所述的辅助加热管伸入反应器内部，所述的辅助加热管上设置辅热调节阀。

4、进一步的，所述的反应器的内部辅助加热管的管口和催化剂床层之间设置气体分布器。

5、优选的，所述的反应器内部呈垂直方向分为三段结构，每段结构设置独立的催化剂床层。

6、优选的，所述的主管道上设置整流管，所述的整流管设置于水喷嘴和甲醇喷嘴的下流向位置，所述的整流管内部为螺旋板结构。

7、优选的，所述的水喷嘴和储水装置的连接管道上设置水流量计和水调节阀，所述的甲醇喷嘴和甲醇储存的连接管道上设置甲醇流量计和甲醇调节阀。

8、优选的，所述的甲醇喷嘴设置于水喷嘴的下流向位置。

9、优选的，所述的主管道的进料位置设置原料气流量计、原料温度送变器和原料压力送变器，所述的主管道与反应器连接位置设置进料温度送变器和进料压力送变器。

10、优选的，所述的成品管上设置成品压力送变器和成品温度送变器。

11、优选的，所述的反应器上对应催化剂床层的下方位置设置反应压力送变器和反应温度送变器。

12、本实用新型的有益效果在于：本装置通过合理布设水蒸气和甲醇的加料结构，能够增加氢气制备原料的混合，通过结构设计实现天然气制备氢产生的热能辅助完成甲醇制备氢过程的功能；同时合理利用天然气制备氢的副产物用于甲醇制备氢，实现天然气重整制氢系统余热的高效利用，天然气制氢与甲醇制氢相耦合，提高了产氢量。

技术特征：

1.一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：包括主管道和反应器，所述的主管道与反应器的上端连通，所述的主管道内部设置水喷嘴，所述的水喷嘴通过管道与储水装置连接，所述的主管道内部设置甲醇喷嘴，所述的甲醇喷嘴通过管道与甲醇储存装置连接；所述的反应器的内部设置催化剂床层，所述的反应器的底部设置成品管。

2.根据权利要求1所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的主管道上设置辅助加热管，所述的辅助加热管伸入反应器内部，所述的辅助加热管上设置辅热调节阀。

3.根据权利要求2所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的反应器的内部辅助加热管的管口和催化剂床层之间设置气体分布器。

4.根据权利要求1所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的反应器内部呈垂直方向分为三段结构，每段结构设置独立的催化剂床层。

5.根据权利要求1所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的主管道上设置整流管，所述的整流管设置于水喷嘴和甲醇喷嘴的下流向位置，所述的整流管内部为螺旋板结构。

6.根据权利要求1所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的水喷嘴和储水装置的连接管道上设置水流量计和水调节阀，所述的甲醇喷嘴和甲醇储存的连接管道上设置甲醇流量计和甲醇调节阀。

7.根据权利要求1所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的甲醇喷嘴设置于水喷嘴的下流向位置。

8.根据权利要求1所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的主管道的进料位置设置原料气流量计、原料温度送变器和原料压力送变器，所述的主管道与反应器连接位置设置进料温度送变器和进料压力送变器。

9.根据权利要求1所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的成品管上设置成品压力送变器和成品温度送变器。

10.根据权利要求1所述的一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，其特征在于：所述的反应器上对应催化剂床层的下方位置设置反应压力送变器和反应温度送变器。

技术总结一种天然气与甲醇耦合式一体化制氢装置，包括主管道和反应器，所述的主管道与反应器的上端连通，所述的主管道内部设置水喷嘴，所述的水喷嘴通过管道与储水装置连接，所述的主管道内部设置甲醇喷嘴，所述的甲醇喷嘴通过管道与甲醇储存装置连接；所述的反应器的内部设置催化剂床层，所述的反应器的底部设置成品管；本技术的有益效果在于：本装置通过合理布设水蒸气和甲醇的加料结构，能够增加氢气制备原料的混合，通过结构设计实现天然气制备氢产生的热能辅助完成甲醇制备氢过程的功能；同时合理利用天然气制备氢的副产物用于甲醇制备氢，实现天然气重整制氢系统余热的高效利用，天然气制氢与甲醇制氢相耦合，提高了产氢量。技术研发人员：沈树华,孙琦,张玉龙受保护的技术使用者：青岛格林维尔环保技术有限公司技术研发日：20230921技术公布日：2024/5/19