一种甲醇制氢设备的制作方法

1.本实用新型涉及制氢设备领域，特别是涉及一种甲醇制氢设备。


背景技术：

2.氢能是世界上最干净的能源，氢气的储存和运输是制约氢能产业发展的关键环节。目前，能够制备氢气的方法，主要包括电解水制氢、水煤气法制氢、石油热裂、焦炉煤气冷冻制氢、甲醇制氢等等；其中，由于甲醇来源丰富、成本低廉，且常温常压下作为液体便于储存和运输；相比较其他方法，甲醇制氢的能耗和成本都更低。
3.甲醇制氢有几种途径：甲醇分角、甲醇部分氧化和甲醇蒸汽重整。其中，甲醇蒸汽重整制氢由于氢收率高，能量利用合理，过程控制简单，便于工业操作而更多的被采用。
4.甲醇制氢过程中，对合成气的净化分离是甲醇重整制取高纯氢气的关键工艺环节，此环节中，所采用的净化分离方式，普遍复杂程度高，稳定性较差，成本高。
5.因此，如何提供一种较低成本且能实现高纯氢气制取设备，成为目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种甲醇制氢设备，分离系统简单，稳定性高，制氢成本低，可有效对甲醇制氢过程中的残留液态水、水蒸气、甲醇、反应产物二氧化碳等进行有效分离。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种甲醇制氢设备，包括高压反应室、第一分离室、第二分离室、氢气加压室；所述高压反应室用于为甲醇与水的蒸汽重整形成合成气提供反应环境；所述第一分离室与第二分离室之间设置有第一分离组件；所述第一分离组件用于将合成气中的水蒸气及反应残余液态水阻隔；所述第二分离室与氢气加压室之间设置有第二分离组件；所述第二分离组件用于仅通过合成气中的氢气；所述氢气加压室用于将氢气加压后输出。
8.进一步的，所述第二分离组件为错位堆叠cofs膜。
9.进一步的，所述第一分离组件包括液态水过滤膜和位于液态水过滤膜的滤后侧的干燥组件；所述液态水过滤膜用于阻隔第一分离室内的反应残余液态水中并使气体通过，所述干燥组件用于阻隔气体中的水蒸气并使其余气体通过。
10.进一步的，所述液态水过滤膜为ptdf膜，所述ptdf膜的孔径为0.02μm-15μm。
11.进一步的，所述干燥组件上设置有氯化钙干燥剂层。
12.进一步的，所述高压反应室和第一分离室之间设置有压力阀；所述压力阀用于控制高压反应室内的合成气进入第一分离室的通道的开关。
13.进一步的，所述第一分离室的底侧还设置有第一排放口，用于排出反应残余液态水。
14.进一步的，所述干燥组件的底侧还设置有第二排放口，用于排出干燥组件阻隔的
水蒸气所形成的液态水。
15.进一步的，所述第二分离室还包括第三排放口；所述第三排放口连接有处理室；所述第二分离室用于将滤出氢气后的气体经第三排放口送至处理室处理；所述处理室用于为该气体中残余的甲醇与二氧化碳合成碳酸二甲酯提供反应环境；所述处理室还设置有第四排放口，用于将反应后的碳酸二甲酯和水排出。
16.进一步的，所述氢气加压室设置有输出管道，所述输出管道用于将经氢气加压室加压后的氢气输送至氢能存储/使用设备中。
17.本实用新型的有益效果：本实用新型的一种甲醇制氢设备，分离系统简单，稳定性高，制氢成本低，可有效对甲醇制氢过程中的残留液态水、水蒸气、甲醇、反应产物二氧化碳等进行有效分离。
附图说明
18.图1为实施例的一种甲醇制氢设备的示意图；
19.其中，1-高压反应室，2-第一分离室，3-第二分离室，4-氢气加压室，5-氢能存储/使用设备，6-压力阀，7-液态水过滤膜，8-干燥组件，9-第二分离组件，10-第一排放口，11-第二排放口，12-第三排放口，13-处理室，14-第四排放口。
具体实施方式
20.为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
21.实施例
22.请参照图1所示，一种甲醇制氢设备，包括高压反应室1、第一分离室2、第二分离室3、氢气加压室4；所述高压反应室1用于为甲醇与水的蒸汽重整形成合成气提供反应环境；所述第一分离室2与第二分离室3之间设置有第一分离组件；所述第一分离组件用于将合成气中的水蒸气及反应残余液态水阻隔；所述第二分离室3与氢气加压室4之间设置有第二分离组件9；所述第二分离组件9用于仅通过合成气中的氢气；所述氢气加压室4用于将氢气加压后输出。本实施例中，先将液态水和水蒸气去除，降低后续分离的难度；再将二氧化碳、残余的甲醇气体、和反应产物氢气进行一次分离，使得整体的分离效率更高。甲醇制氢的反应式如下：
[0023][0024]
本实施例中，所述第二分离组件9为错位堆叠cofs膜。错位堆叠cofs膜能阻隔二氧化碳分子，比二氧化碳分子更大直径的甲醇分子也会被错位堆叠cofs膜阻隔，而不能进入氢气加压室。
[0025]
本实施例中，所述第一分离组件包括液态水过滤膜7和位于液态水过滤膜7的滤后侧的干燥组件8；所述液态水过滤膜7用于阻隔第一分离室2内的反应残余液态水中并使气体通过，所述干燥组件8用于阻隔气体中的水蒸气并使其余气体通过；其中，所述液态水过滤膜为ptdf膜，所述ptdf膜的孔径为0.02-15μm；所述干燥组件8上设置有氯化钙干燥剂层。本实施例中，水由于表面张力的阻抗使而被ptdf膜有效阻隔；而水蒸气由于分子直径小，不
被ptdf阻隔；而氯化钙干燥剂层是由氯化钙颗粒密集地粘贴形成一定厚度的层状物，其可有效吸收水蒸汽，同时不妨碍合成气的其他气体通过。
[0026]
本实施例中，所述高压反应室1和第一分离室2之间设置有压力阀6；所述压力阀6用于控制高压反应室1内的合成气进入第一分离室2的通道的开关；所述第一分离室2的底侧还设置有第一排放口10，用于排出反应残余液态水；所述干燥组件8的底侧还设置有第二排放口11，用于排出干燥组件8阻隔的水蒸气所形成的液态水。水蒸气被氯化钙吸附后由于重力作用向下汇聚成液态水，第二排放口11可将此处的液态水排出系统外。
[0027]
本实施例中，所述第二分离室3还包括第三排放口12；所述第三排放口12连接有处理室13；所述第二分离室2用于将滤出氢气后的气体经第三排放口12送至处理室13处理；所述处理室13用于为该气体中残余的甲醇与二氧化碳合成碳酸二甲酯提供反应环境；所述处理室13还设置有第四排放口14，用于将反应后的碳酸二甲酯和水排出。由于合成气还存在残余的甲醇分子，而甲醇有一定的毒性，不能直接排放掉，同样，合成气中还存在反应产物二氧化碳，其排入大气会造成碳污染；因此，将相应的气体导入至处理室中，在催化剂的作用下经过处理生成无害的碳酸二甲酯，再排出系统处。甲醇与二氧化碳合成碳酸二甲酯的反应式如下：
[0028][0029]
其中，该反应的催化剂可为1,1,3,3-四(全氟己基乙基)二锡氧烷二聚体。
[0030]
本实施例中，所述氢气加压室4设置有输出管道，所述输出管道用于将经氢气加压室4加压后的氢气输送至氢能存储/使用设备5中。
[0031]
本实施例的一种甲醇制氢设备，分离系统简单，稳定性高，制氢成本低，可有效对甲醇制氢过程中的残留液态水、水蒸气、甲醇、反应产物二氧化碳等进行有效分离；同时，由于可以有效分离各物质，不需按照甲醇与水的化学方程式进行精确配比操作；本设备具有较强的日常可操作性；同时，本设备可对反应中由于没有精确配比而未能参加反应的多余物质(甲醇，水)进行处理循环回收二次利用。
[0032]
本实施例的一种甲醇制氢设备，设备的体积大小可控，大可用于大规模工业制氢，小可方便应用于氢能源汽车，做到制氢设备小型化随车配备，且氢气随制随用，安全简便无污染；此两种应用仅是举例，实际应用不限于前述两种应用。对于该设备的实用领域，此处不再一一赘述。
[0033]
上述实施例不应以任何方式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种甲醇制氢设备，其特征在于：包括高压反应室、第一分离室、第二分离室、氢气加压室；所述高压反应室用于为甲醇与水的蒸汽重整形成合成气提供反应环境；所述第一分离室与第二分离室之间设置有第一分离组件；所述第一分离组件用于将合成气中的水蒸气及反应残余液态水阻隔；所述第二分离室与氢气加压室之间设置有第二分离组件；所述第二分离组件用于仅通过合成气中的氢气；所述氢气加压室用于将氢气加压后输出。2.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述第二分离组件为错位堆叠cofs膜。3.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述第一分离组件包括液态水过滤膜和位于液态水过滤膜的滤后侧的干燥组件；所述液态水过滤膜用于阻隔第一分离室内的反应残余液态水中并使气体通过，所述干燥组件用于阻隔气体中的水蒸气并使其余气体通过。4.根据权利要求3所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述液态水过滤膜为ptdf膜，所述ptdf膜的孔径为0.02μm-15μm。5.根据权利要求3所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述干燥组件上设置有氯化钙干燥剂层。6.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述高压反应室和第一分离室之间设置有压力阀；所述压力阀用于控制高压反应室内的合成气进入第一分离室的通道的开关。7.根据权利要求3所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述第一分离室的底侧还设置有第一排放口，用于排出反应残余液态水。8.根据权利要求7所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述干燥组件的底侧还设置有第二排放口，用于排出干燥组件阻隔的水蒸气所形成的液态水。9.根据权利要求1所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述第二分离室还包括第三排放口；所述第三排放口连接有处理室；所述第二分离室用于将滤出氢气后的气体经第三排放口送至处理室处理；所述处理室用于为该气体中残余的甲醇与二氧化碳合成碳酸二甲酯提供反应环境；所述处理室还设置有第四排放口，用于将反应后的碳酸二甲酯和水排出。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种甲醇制氢设备，其特征在于：所述氢气加压室设置有输出管道，所述输出管道用于将经氢气加压室加压后的氢气输送至氢能存储/使用设备中。

技术总结
本实用新型涉及了一种甲醇制氢设备，包括高压反应室、第一分离室、第二分离室、氢气加压室；所述高压反应室用于为甲醇与水的蒸汽重整形成合成气提供反应环境；所述第一分离室与第二分离室之间设置有第一分离组件；所述第一分离组件用于将合成气中的水蒸气及反应残余液态水阻隔；所述第二分离室与氢气加压室之间设置有第二分离组件；所述第二分离组件用于仅通过合成气中的氢气；所述氢气加压室用于将氢气加压后输出。本实用新型的一种甲醇制氢设备，分离系统简单，稳定性高，制氢成本低，可有效对甲醇制氢过程中的残留液态水、水蒸气、甲醇、反应产物二氧化碳等进行有效分离。应产物二氧化碳等进行有效分离。应产物二氧化碳等进行有效分离。


技术研发人员：丁佳文 黄蔼玲
受保护的技术使用者：广东铭门剀旋能源科技有限公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/7/19