一种甲醇水重整制氢系统的制作方法

1.本实用新型涉及制氢设备领域，具体涉及一种甲醇水重整制氢系统。


背景技术：

2.甲醇水重整制氢装置在传统化工领域已经是一项技术成熟，应用广泛的技术，但是传统技术的缺陷在于装置都是为大型工厂设计，体积庞大，系统复杂，需要的公用工程设施较多，不便于分布式和可移动式的布置。
3.传统甲醇水制氢装置将甲醇和水分别通过换热器变为蒸汽，换热器加热介质一般为水蒸汽或者导热油，然后甲醇蒸汽和水蒸汽通过机泵加压到一定压力之后，送入反应器进行反应，反应器体积一般在10m3以上，体积庞大，反应后的重整气经过脱盐水洗塔将未反应的甲醇和水吸收，再经过冷却装置进一步冷却，冷却装置一般采用循环水进行冷却，换热面积一般都在10m2以上，最后送入提纯装置进行提纯。传统甲醇水制氢装置各个设备体积都比较庞大，而且系统组成较为复杂，需要蒸汽、导热油、脱盐水以及循环水等公共工程设施配套才能生产。无法小型化，因此也无法做到分布式和可移动式的布置，不便于氢能的灵活利用，并且冷却过程中消耗的能量较大。


技术实现要素：

4.一、解决的技术问题
5.本实用新型针对现有技术的不足，提出一种体积小巧，便于实现撬块化移动的甲醇水重整制氢系统。
6.二、具体技术方案
7.一种甲醇水重整制氢系统，其特征在于：设置有一级冷却器，该一级冷却器输入端与重整反应器的输出端连接，该一级冷却器的输出端与二级冷却器的输入端连接；所述一级冷却器的冷却液输入端与储存箱的第一输出端连接，该一级冷却器的冷却液输出端与混合加热器的第二输入端连接，该混合加热器第一输入端与所述储存箱的第二输出端连接；所述二级冷却器的输出端与三级冷却器的输入端连接，该三级冷却器的输出端与气液分离器的输入端连接，该气液分离器的液体输出端与储存箱连接，所述气液分离器的气体输出端为系统输出端；所述二级冷却器和三级冷却器的冷媒输入和输出口分别与冷媒循环系统连接。
8.作为优化：所述混合加热器设置有加热罐体(101)，在该加热罐体(101) 的底部通过法兰盘(102)连接有加热盘管(103)，该加热盘管(103)伸入所述加热罐体(101)内部；
9.在所述加热罐体(101)的内部设置有喷雾机构(104)，该喷雾机构(104) 的进料管穿出所述加热罐体(101)，所述进料管的第一支路与所述储存箱的输出口连接，另一支路与所述一级冷却器的冷却液输出端连接；在所述加热罐体 (101)的顶部设置有蒸汽出口(105)，该蒸汽出口(105)与所述重整反应器的输入端连接。采用储存罐中的甲醇水溶液作为一级冷却器的冷媒，可以利用重整气体中的余热对原料进行加热，节能环保，同时混合加
热器采用内部加热，加热均匀快速，体积也更加小巧。
10.作为优化：所述重整反应器设置有筒体(201)，该筒体(201)底部设置有第一金属网(202)，在所述筒体(201)的顶部设置有第二金属网(203)，在所述筒体(201)底部还穿设有加热装置(204)，该加热装置(204)另一端穿过所述第二金属网(203)；在所述第一金属网(202)和第二金属网(203)之间的空腔填充有催化剂(205)，在所述筒体(201)的顶部设置有反应气体进口 (206)，该反应气体进口(206)位于所述第二金属网(203)上方，在所述筒体(201)的底部设置有重整气出口(207)，该重整气出口(207)位于所述第一金属网(202)下方。加热装置位于内部，与气体和催化剂紧密接触，加热速度快，反应迅速，也减小了设备体积。
11.作为优化：所述一级冷却器设置有换热器壳体(301)，在该换热器壳体(301) 内部设置有冷却盘管(302)，该冷却盘管(302)的输入端与所述重整反应器的输出端连接，输出端与所述二级冷却器的输入端连接；
12.所述换热器壳体(301)的输入端与所述储存箱的第一输出端连接，输出端与所述混合加热器的第二输入端连接。采用冷却盘管与冷媒进行热交换，接触面积大，交换效率高，并且整体结构紧凑，体积较小。
13.作为优化：所述二级冷却器设置有安装壳体(401)，在该安装壳体(401) 的顶部设置有风扇机构(402)，在所述安装壳体(401)内部安装有冷却盘管 (403)，在该冷却盘管(403)表面安装有冷却翅片(404)，所述风扇机构(402) 与所述冷却翅片(404)正对设置。采用风扇和冷却翅片配合，加速空气流动，热交换速度快，整体效率高。
14.作为优化：所述二级冷却器设置有壳体(401)，在该壳体(401)内部设置有换热盘管(402)，所述壳体(401)的输入和输出端与所述冷媒循环系统连接，该冷媒循环系统中冷媒为氟利昂。采用氟利昂降温效率高，并且整体体积可以进一步减小。
15.作为优化：所述气液分离器设置有罐体(501)，在该罐体(501)内壁的上部设置有除雾器(502)，在所述罐体(501)的侧壁上开设有气体入口，顶部开设有气体出口，底部开设有液体出口，其中气体入口和液体出口均位于所述除雾器(502)下方，气体出口位于所述除雾器(502)上方。在除雾器(502)的作用下，将重整气体中的水分分离，快速高效。
16.本实用新型的有益效果为：整体设备结构简单，组合方便，让没有反应的甲醇和水的蒸汽经过冷却形成液体，从而和气态的不可凝重整气相分离。传统装置中为了将没有反应的甲醇和水分离冷却采用脱盐水洗涤塔、循环水冷却器和气液分离器配合使用，需要由公用工程系统提供脱盐水和循环水，同时设备较为复杂；
17.一级冷却器利用重整气中的余热将进入混合加热器的甲醇水的混合溶液加热，不仅冷却了重整气还利用重整气的余热，降低了混合加热器所需要热负荷，优化了整个系统的热能利用率；二级冷却器和三级冷却器采用冷媒作为热交换介质，可快速的将气体进行冷凝，并且采用一个冷媒循环系统进行循环，可减小设备体积；气液分离器将重整气中的携带的甲醇水的混合溶液形成的水雾在内部设置的除雾器下引流到容器内壁进行捕集，在底部设置排液口，通过排液管路和二级冷却器的液体收集管路连接，最后将冷却的甲醇和水溶液返送回储存箱，气液分离完毕的重整气通过气液分离器上部排出，结构简单，功能完整，节能环保。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图；
19.图2为本实用新型中混合加热器的结构示意图；
20.图3为本实用新型中重整反应器的结构示意图；
21.图4为本实用新型中一级冷却器的结构示意图；
22.图5为本实用新型中二级冷却器的机构示意图。
23.图6为本实用新型中气液分离器的结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.如图1所示：一种甲醇水重整制氢系统，设置有一级冷却器，该一级冷却器输入端与重整反应器的输出端连接，该一级冷却器的输出端与二级冷却器的输入端连接；所述一级冷却器的冷却液输入端与储存箱的第一输出端连接，该一级冷却器的冷却液输出端与混合加热器的第二输入端连接，该混合加热器第一输入端与所述储存箱的第二输出端连接；所述二级冷却器的输出端与三级冷却器的输入端连接，该三级冷却器的输出端与气液分离器的输入端连接，该气液分离器的液体输出端与储存箱连接，所述气液分离器的气体输出端为系统输出端；所述二级冷却器和三级冷却器的冷媒输入和输出口分别与冷媒循环系统连接。
26.如图2所示：混合加热器设置有加热罐体101，在该加热罐体101的底部通过法兰盘102连接有加热盘管103，该加热盘管103伸入所述加热罐体101内部；
27.在加热罐体101的内部设置有喷雾机构104，该喷雾机构104位于加热罐体 101底部位置，该喷雾机构104的进料管穿出加热罐体101，所述进料管的第一支路与储存箱的输出口连接，另一支路与所述一级冷却器的冷却液输出端连接；在所述加热罐体101的顶部设置有蒸汽出口105，该蒸汽出口105与重整反应器的输入端连接。
28.如图3所示：重整反应器设置有筒体201，该筒体201底部设置有第一金属网202，在筒体201的顶部设置有第二金属网203，在筒体201底部还穿设有加热装置204，该加热装置204另一端穿过所述第二金属网203；在第一金属网202 和第二金属网203之间的空腔填充有催化剂205，在所述筒体201的顶部设置有反应气体进口206，该反应气体进口206位于第二金属网203上方，在筒体201 的底部设置有重整气出口207，该重整气出口207位于第一金属网202下方。其中加热装置204设置有列管安装板，在该列管安装板表面均匀穿设有加热管，在该加热管内部穿设有电热丝，其中列管安装板通过法兰盘与所述筒体底部连接。
29.如图4所示：所述一级冷却器设置有换热器壳体301，在该换热器壳体301 内部设置有冷却盘管302，该冷却盘管302的输入端与重整反应器的输出端连接，输出端与二级冷却器的输入端连接；所述换热器壳体301的输入端与所述储存箱的第一输出端连接，输出端与所述混合加热器的第二输入端连接。
30.如图5所示：二级冷却器设置有壳体401，在该壳体401内部设置有换热盘管(402)，
所述壳体401的输入和输出端与所述冷媒循环系统连接，该冷媒循环系统中冷媒为氟利昂。采用氟利昂降温效率高，并且整体体积可以进一步减小。
31.如图6所示：气液分离器设置有罐体501，在该罐体501内壁的上部设置有除雾器502，在所述罐体501的侧壁上开设有气体入口，顶部开设有气体出口，底部开设有液体出口，其中气体入口和液体出口均位于所述除雾器502下方，气体出口位于所述除雾器502上方。在除雾器502的作用下，将重整气体中的水分分离，快速高效。
32.使用原理：储存箱中的甲醇和水溶液进入加热罐体101后通过喷雾机构104 喷出，在加热盘管103作用下进行加温，同时储存箱中的甲醇和水溶液进入换热器壳体301中与冷却盘管302中重整后气体进行热交换，加热后的甲醇和水溶液通过喷雾机构104喷射，减轻加热盘管103的负荷；
33.加热后的甲醇和水溶液进入筒体201中，在催化剂205和加热装置204的作用下，产生氢气，然后经过一级冷却器和二级冷却器冷却后，在气液分离器的作用下，将剩余的甲醇和水溶液输送回储存箱中，产生的氢气由气液分离器由气体排出口输送到一个流程。
34.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求限定为准。