甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置
技术领域
本实用新型涉及一种甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置。
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、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的气相组分为65～75％氢气、20～26％二氧化碳、0.3-3％一氧化碳；)，再将氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体送入氢分离装置，通过氢分离装置将氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体中的氢气分离出来，并被采集收集。分离出来的二氧化碳混合气体的气相组分包括氢气25～45％、二氧化碳55～75％、0.3～3％一氧化碳以及水0～3％，对于二氧化碳混合气体仍然含有一定量的氢气、二氧化碳，因此只要对二氧化碳混合气体进行重整，这部分混合气仍然可以再次进入氢分离装置内进行氢分离，实现对二氧化碳混合气体的循环利用。
目前想到的操作办法是：控制二氧化碳混合气体的压力和温度，液化出一部分二氧化碳，然后剩余的就是氢气混合余气，氢气混合余气的组分为氢气65～ 75％、二氧化碳20～26％、一氧化碳3～9％，控制氢气混合余气孔二氧化碳组分含量在20～26％，与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体中二氧化碳含量先对应，然后再将氢气混合余气进行水煤气配水重整，生成重整混合气，重整混合气的气相组分为氢气62～77％、二氧化碳22～27％、一氧化碳0.5～1.5％；降低氢气混合余气中一氧化碳的含量，增加氢气组分含量至62～77％，从而使重整混合气气相组分与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体的气相组分相对应，由于组分对应，因此，重整混合气可以再次进入氢分离装置循环进行氢气分离。
以上是对于目前制氢系统介绍，目前的制氢系统中，甲醇水蒸气的重整器和水煤气重整是两个独立的设备，两个设备之间需要通过管路进行连接，造成整个制氢系统庞杂，也造成制氢系统的制氢效率低。
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，提供一种甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置，解决以往甲醇水蒸气的重整器和水煤气重整是两个独立的设备，致使制氢系统庞杂的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置，包括反应腔，所述反应腔外设置加热腔；所述反应腔包括适于对甲醇水蒸气进行重整反应的上反应腔以及适于对氢气混合余气进行重整的下反应腔，所述上反应腔与下反应腔连通；
所述上反应腔内填有铜基填料或者锆基填料，所述下反应腔内填有铜基填料或者锆基填料；
所述上反应腔开设第一进气口和第一出气口；所述第一进气口适于向上反应腔内输入甲醇水蒸气，所述第一出气口适于将上反应腔内生成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体输出；所述下反应腔开设第二进气口，所述第二进气口适于将下反应腔内输入氢气混合余气；
甲醇水蒸气在上反应腔内生成的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体；
氢气混合余气送入下反应腔内进行重整变成重整混合气，所述氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体的气相组分与重整混合气的气相组分相对应，所述重整混合气进入上反应腔内，与氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体一起混合之后从第一出气口输出。
进一步的，所述重整混合气的气相组分为氢气62～77％、二氧化碳22～27％、一氧化碳0.5～1.5％；
所述氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体的气相组分为65～75％氢气、 20～26％二氧化碳、0.3-3％一氧化碳。
本实用新型的有益效果是：
提供一种甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置，将用来甲醇水蒸气重整的设备与针对氢气混合余气重整的设备，集成在同一个反应腔内，使甲醇水蒸气重整分离和氢气混合余气水煤气重整作业温度控制在同一个区间，实现甲醇水重整装置和水煤气重整器一体化，优化整个制氢系统的布局结构。
一方面，制氢是无害的，零态排放；另一方面，把二氧化碳减排做成甲醇，温室气体变成有用的甲醇液态燃料，拿甲醇液态燃料来做加氢站，太阳燃料的来源非常丰富，光、风、水、核能都可以，二氧化碳加氢制甲醇，甲醇可以运输，储存与运输都不是问题。整体来看就解决了制、储、运、装等问题，
第一，液态阳光加氢站解决了高压加氢站的安全问题；第二，解决了氢的储存、运输、安全问题；第三，氢可以作为再生能源，实现全流程清洁的目标；第四，液态阳光加氢站可以回收二氧化碳，实现二氧化碳减排，不再进一步产生二氧化碳，二氧化碳就一直在那里边循环；第五，液态阳光加氢站技术还可以扩展到其他的化学合成领域，也可以用在化学加氢上；第六，可以与加油站、加甲醇站多元共站。特别适合社区分布式热电联用的能源供给和现行的加油站。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置示意图；
其中，31、上反应腔，32、下反应腔，33、加热腔。
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，一种甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置，包括反应腔，所述反应腔外设置加热腔33；所述反应腔包括适于对甲醇水蒸气进行重整反应的上反应腔31以及适于对氢气混合余气进行重整的下反应腔32，所述上反应腔31与下反应腔32连通。所述上反应腔31开设第一进气口和第一出气口，所述下反应腔32开设第二进气口。
所述上反应腔31内填有铜基填料或者锆基填料，所述下反应腔32内填有铜基填料或者锆基填料；填料的选择根据实际作业情况来进行选择。
加热腔33作业，控制上反应腔31和下反应腔32的作业温度，甲醇水蒸气从第一进气口进入上反应腔31内，甲醇水蒸气与催化剂填料反应生成氢气、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从第一出气口排出进行氢分离作业。
制氢系统中生成的氢气混合余气从第二进气口进入下反应腔32内，氢气混合余气在下反应腔32内与催化剂填料反应生成重整混合气，重整混合气的气相与上反应腔31内的氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体气相组分相对应，然后一起混合之后一起再从第一出气口输出进行氢气分离。
具体的，重整混合气的气相组分为氢气62～77％、二氧化碳22～27％、一氧化碳0.5～1.5％；所述氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合气体的气相组分为65～ 75％氢气、20～26％二氧化碳、0.3～3％一氧化碳。
本实用新型的甲醇水蒸气与氢混合气一体式重整装置，将甲醇水蒸气的重整反应和氢气混合余气的水煤气重整反应集成在一个反应腔内，甲醇水在上反应腔31，氢气混合余气在下反应腔32，使甲醇水蒸气的重整反应和氢气混合余气的水煤气重整反应在同一个温度区间，实现甲醇水蒸气的重整反应和氢气混合余气的水煤气重整反应一体，优化整个制氢系统的布局结构。
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。
