甲醇水加氢站用膜分离纯化装置换热系统
技术领域
本实用新型涉及一种甲醇水加氢站用膜分离纯化装置换热系统。
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。
目前氢能源加氢站的氢气的主要来源是用储能罐由外地运回，整个加氢站需要存储大量的氢气；研究发现，氢能源产业中的氢气包括四个环节，氢气制备、氢气储存、氢气运输、氢气添加(往氢能源车中加氢气)，其中，氢气制备和氢气添加这两个环节目前比较安全，而氢气储存环节比较容易发生事故，氢气运输环节成本较高，这跟氢气的特性有关；目前新闻中经常会出现加氢站发生着火、爆炸的问题和加氢费用高的原因。
如果采用甲醇重整现场制氢，通过运输储存有氢的甲醇，常压液态运输，成本低、运量大，同时对目前社会的运输装备要求低、改变少，适合大规模推广。
目前我们研发依靠甲醇水来制氢的系统，制氢系统原理为：甲醇水加热成甲醇水蒸气，然后将甲醇水蒸气经重整器制备成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体，氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体再经过膜分离纯化装置，分离成纯氢气和二氧化碳混合余气。
在该制氢系统中，膜分离纯化装置的作业温度高达380～420℃，分离出来的纯氢气和二氧化碳混合余气的温度为380～420℃；以往对于这部分热量没有充分利用，热量浪费比较严重。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种甲醇水加氢站用膜分离纯化装置换热系统，解决以往膜分离纯化装置分离出的纯氢气和二氧化碳混合余气热量被浪费的缺点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种甲醇水加氢站用膜分离纯化装置换热系统，包括膜分离纯化装置，所述膜分离纯化装置上设置用于输入氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体的进气管、用于输出纯氢气的第二出气管以及用于输出二氧化碳混合余气的第一出气管；
所述第二出气管上设置第二换热器和第四换热器，所述第二出气管内输送的纯氢气依次经第四换热器和第二换热器换热降温后输出；所述第二换热器适于将纯氢气的热量与甲醇水进行换热，所述第四换热器适于将纯氢气的热量与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行换热；
所述第一出气管上设置第一换热器和第三换热器，所述第一出气管内输送的二氧化碳混合余气依次经第三换热器和第一换热器换热降温后输出；所述第一换热器适于将二氧化碳混合余气的热量与甲醇水进行换热，所述第三换热器适于将二氧化碳混合余气的热量与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行换热。
本实用新型的有益效果是：
提供一种甲醇水加氢站用膜分离纯化装置换热系统，通过第一、第三换热器吸收二氧化碳混合余气的热量，通过第二、第四换热器吸收纯氢气的热量，然后将第一、二换热器的热量用于与制氢系统的甲醇水进行换热，使甲醇水汽化成甲醇水蒸气；第三、四换热器的热量用于与制氢系统的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行换热，使氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体实现预热，使其预热之后在进入膜分离纯化装置；实现对纯氢气和混合余气热量的充分利用。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是膜分离纯化装置换热系统示意图；
其中，1、膜分离纯化装置，2、第一换热器，3、第二换热器，4、第三换热器，5、第四换热器，6、进气管，7、第一出气管，8、第二出气管。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示，一种甲醇水加氢站用膜分离纯化装置换热系统，包括膜分离纯化装置1，所述膜分离纯化装置1上设置进气管6、第二出气管8以及第一出气管7。
进气管6用于向膜分离纯化装置1内输入氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体；第一出气管7用于将膜分离纯化装置1分离出二氧化碳混合余气输出；第二出气管8用于将膜分离纯化装置1分离出的纯氢气输出。
所述第二出气管8上设置第二换热器3和第四换热器5，所述第二出气管8内输送的纯氢气依次经第四换热器5和第二换热器3换热降温后输出；所述第二换热器3适于将纯氢气的热量与甲醇水进行换热，所述第四换热器5适于将纯氢气的热量与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行换热。
所述第一出气管7上设置第一换热器2和第三换热器4，所述第一出气管7内输送的二氧化碳混合余气依次经第三换热器4和第一换热器2换热降温后输出；所述第一换热器2适于将二氧化碳混合余气的热量与甲醇水进行换热，所述第三换热器4适于将二氧化碳混合余气的热量与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体进行换热。
甲醇水制氢系统中，先要将甲醇水进行汽化成甲醇水蒸气，然后甲醇水蒸气进入重整器制成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体，然后这部分混合气体在进入膜分离纯化装置1内，分离成纯氢气和二氧化碳混合余气。
本实施例中的膜分离纯化装置1换热系统，膜分离纯化装置1作业温度为380～420℃，分离出的纯氢气和二氧化碳混合余气温度也为380～420℃；纯氢气走第二出气管8，二氧化碳混合余气走第一出气管7；第一出气管7内380～420℃二氧化碳混合余气先与第三换热器4换热后，再与第一换热器2换热；第三换热器4的换热温度在300℃左右，第一换热器2的换热温度在200℃左右；
第二出气管8内380～420℃纯氢气先与第四换热器5换热后，再与第二换热器3换热；第四换热器5的换热温度在300℃左右，第二换热器3的换热温度在200℃左右。
第一换热器2和第二换热器3内的物料通道用于输送甲醇水，第一换热器2的换热通道输送二氧化碳混合余气，第二换热器3的换热通道输送纯氢气。制氢系统的甲醇水分两路分别经过第一换热器2和第二换热器3后，汽化成甲醇水蒸气，然后甲醇水蒸气进入重整器生成氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体，然后这部分混合气体再分成两路分别经过第三换热器4和第四换热器5，将混合气体升温至300℃左右后，经过进气管6送入膜分离纯化装置1进行制氢。
本实用新型的甲醇水加氢站用膜分离纯化装置1换热系统，充分回收利用纯氢气和二氧化碳混合余气的热量，使回收的这部分热量用来汽化甲醇水和预热氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
