[发明专利]甲醇水蒸气重整与氢分离一体式装置

说明书

本发明涉及一种甲醇水蒸气重整与氢分离一体式装置，所述分离器的反应腔内填充催化剂填料，甲醇水蒸气输入反应腔内进行催化反应，生成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体；所述催化剂填料内插入铌管，所述铌管适于将生成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体内进行分离，分离成纯氢气和二氧化碳混合余气；纯氢气从铌管输出采集，二氧化碳混合余气从分离器出气口输出；所述甲醇水蒸气进行催化反应的温度为200～500℃；所述铌管分离氢气的温度为200～500℃。减少了整个制氢系统的体积，通过铌管对反应腔内甲醇水蒸气生成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行吸氢，从而分离出的纯氢气被采集作为燃料进行使用。

技术领域

本发明涉及一种甲醇水蒸气重整与氢分离一体式装置。

背景技术

氢能源作为21世纪最理想的能源，作为汽车燃料，在低温下容易发动，而且对发动机的腐蚀作用小，可延长发动机的使用寿命。由于氢气与空气能够均匀混合，完全可省去一般汽车上所用的汽化器，从而可简化现有汽车的构造。更令人感兴趣的是，只要在汽油中加入4％的氢气。用它作为汽车发动机燃料，就可节油40％，而且无需对汽油发动机做多大的改进。氢燃料电池作为发电系统。

无污染，燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

无噪声，燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合范围更广，包括室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。

高效率，燃料电池的发电效率可以达到50％以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能(发电机)的中间变换，因为多一次能源转化，效率就减少一次。

目前的制氢系统是一个比较庞大的系统工程，如在中国在先申请专利-专利号为：201420661615.4，专利名称为：甲醇水制氢机，在该专利中介绍的制氢系统为，先将甲醇水汽化为甲醇水蒸气，然后将甲醇水蒸气送入重整器生成氢气和二氧化碳混合气体，再将氢气和二氧化碳混合气体送入分离装置，通过分离装置将氢气和二氧化碳混合气体中的氢气分离出来，并被采集收集。

目前的制氢系统中，重整器、氢分离装置是分体结构的，重整器只针对甲醇水蒸气进行重整，制成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体，然后氢分离装置将氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体中的氢气进行分离，分离出纯氢气和二氧化碳混合余气；目前这种重整器、氢分离装置这种分体式结构造成整个制氢系统比较庞大，比较占空间和位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种甲醇水蒸气重整与氢分离一体式装置，解决以为制氢系统中重整器与分离装置为分体式结构，造成系统机构庞大的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种甲醇水蒸气重整与氢分离一体式装置，包括反应腔，所述反应腔外设置加热腔，适于为反应腔提供反应温度；所述反应器包括进气口和出气口；

所述反应腔内填充催化剂填料，甲醇水蒸气从进气口输入反应腔内进行催化反应，生成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体；

所述反应腔的催化剂填料内插入吸氢管，所述吸氢管适于将生成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体内进行分离，分离成纯氢气和二氧化碳混合余气；纯氢气从吸氢管出口输出采集，二氧化碳混合余气从分出气口输出。

进一步的，所述吸氢管为铌管，所述催化剂填料包括内层催化填料和外层催化填料，所述铌管插入内层催化填料中，所述外层催化填料包裹内层催化填料；

所述内层填料为铜基填料，所述外层填料为锆基填料；