[发明专利]一种自热式甲醇重整制氢反应系统

说明书

本发明涉及重整制氢系统，具体涉及为自热式甲醇重整制氢反应系统，包括预热室、重整室和内燃机，还包括蒸发器和热交换室；蒸发器、预热室、重整室、热交换室通过管道依次连接形成第一路线；热交换室、蒸发器、内燃机通过管道依次连接形成第二路线；第一线路在热交换室内与第二路线相连通；内燃机、热交换室、重整室、预热室通过管道依次连接形成尾气路线。本发明利用甲醇重整反应产生的氢气在内燃机上燃烧后的高温尾气，由热交换室内的重整气吸收高温尾气的热量并在蒸发器内放出热量对常温下的甲醇水溶液进行加热蒸发，并提供足量热量供重整反应进行；高温尾气温度降低后再通入重整室内，避免了高温尾气温度过高造成催化剂失活。

技术领域

本发明涉及重整制氢系统，具体涉及为一种自热式甲醇重整制氢反应系统。

背景技术

随着工业的发展，化石燃料大量燃烧造成的环境污染、化石能源过度开采造成的能源危机等问题日益严峻，新能源的开发成为了人类发展道路上急需解决的问题。氢能是一种目前研究较热的新能源，其燃烧热值高，燃烧产物无污染，获取方式容易且多样，是一种较为理想的清洁能源。但氢气常温呈气态，且易燃易爆，导致储存、运输困难，这些问题的存在使之至今没能广泛应用。

为解决这些问题，出现了许多现场制氢技术，其中重整技术是近期研究较为广泛的一种。重整技术多种多样，原料也不尽相同，目前研究最广泛的原料为甲醇，主要由于其具有易制得，便于运输，低毒性，产物对环境无害等优势，符合目前的主流需求。目前，甲醇制氢的方法主要有三种：甲醇水蒸气重整制氢、甲醇部分氧化重整及甲醇自热重整。其中，甲醇部分氧化重整是放热反应，稳定进行后不需外界供热，但温度不宜控制；甲醇自热重整是结合甲醇水蒸气重整与甲醇部分氧化重整的一种技术，利用甲醇部分氧化重整产生的热量供给甲醇水蒸气重整，调整反应物比例，可达到设定温度下的平衡，无需外接供热，但需要空气及氧气参与，且产氢量较少。

发明内容

本发明的目的是为了解决甲醇部分氧化制氢温度不宜控制以及甲醇自热重整需要空气及氧气参与且产氢量较少的问题，提供了一种自热式甲醇重整制氢反应系统，属于甲醇水蒸气重整制氢方法。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种自热式甲醇重整制氢反应系统，包括预热室、重整室和内燃机，还包括蒸发器和热交换室；蒸发器、预热室、重整室、热交换室通过管道依次连接形成第一路线；热交换室、蒸发器、内燃机通过管道依次连接形成第二路线；第一线路在热交换室内与第二路线相连通；内燃机、热交换室、重整室、预热室通过管道依次连接形成尾气路线；内燃机燃烧生成的高温尾气与重整室生成的重整气在热交换室内进行热量交换，尾气温度降低后进入重整室；升高温度的重整气沿第二路线进入蒸发器内与蒸发器内的甲醇水溶液进行热量交换，甲醇水溶液换热蒸发后沿第一路线进入预热室，重整气在蒸发器内换热后沿第二路线进入内燃机燃烧，内燃机燃烧生成的高温尾气沿尾气路线进入热交换室。

进一步地，所述预热室设置有尾气排出管，热交换室流出的尾气沿尾气路线依次在重整室、预热室内换热后由尾气排出管排出。

进一步地，所述预热室出口的第一路线管道设置有第一温度传感器；所述重整室内部设有至少三个第二温度传感器，第二温度传感器等距分布；所述重整室出口的第一路线管道设置有第三温度传感器。

进一步地，所述预热室进口的尾气管道设置有第一三通调节阀，所述第一三通调节阀与所述重整室之间的尾气管道设置有三通阀，所述重整室进口的尾气管道设置第二三通调节阀，所述预热室出口的尾气管道设置有第四三通调节阀。

进一步地，所述第一三通调节阀与所述第四三通调节阀之间设有与预热室并联的第一尾气管道；所述第二三通调节阀与所述三通阀之间设有与重整室并联的第二尾气管道，第二尾气管道设置有第三三通调节阀。