一種制氫裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種制氫裝置，其包括汽化塔、預熱罐、轉化爐、換熱罐、冷卻罐、水洗塔、循環液儲槽、轉化氣緩沖罐、產品氣緩沖罐、脫鹽水中間罐和甲醇中間罐，甲醇和脫鹽水在循環液儲槽內混合，之后通過循環液輸送泵送入換熱罐內，經初步預熱后，混合液進入汽化塔內汽化，汽化后的源料氣經過預熱罐預熱后在進入轉化爐轉化，轉化氣經換熱罐和冷卻罐降溫后再送入水洗塔進行吸收分離，水洗后的氣體從水洗塔頂部引出并經緩沖后送變壓吸附提氫。本實用新型制氫裝置的工藝流程簡單，設備控制方便，氫氣的產率高。經過多次預熱和換熱后，熱量的利用率高，同時，水洗塔底部的液體通過回流管回流到循環液儲罐，源料的利用率高。
【專利說明】一種制氫裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種工業制氫氣裝置。
【背景技術】
[0002] 氫氣作為一種還原劑和加氫劑在工業上廣泛使用。傳統制備氫氣的工業方法是電 解水法，電解水法制氫氣對水的純度要求高且該方法還存在耗電多、危險性高和氫氣產率 慢等諸多缺陷。
[0003] 甲醇具有源料易得、氫含量高、儲運方便和制氫條件溫和等優點，因此，在工業制 氫領域，利用甲醇制氫氣的工藝方法逐漸得到推廣應用。由于目前的甲醇制氫氣的工藝成 熟度不高，在工業應用上，甲醇制氫氣的裝置還存在熱量利用率低，工藝設備復雜、源料浪 費嚴重和氫氣產率低等缺點。 實用新型內容
[0004] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種設備流程簡單、控制方便、氫氣產率以 及源料和熱量利用率高的制氫裝置。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型制氫裝置的結構特點是包括汽化塔、預熱罐、轉 化爐、換熱罐、冷卻罐、水洗塔、循環液儲槽、轉化氣緩沖罐、產品氣緩沖罐、脫鹽水中間罐和 甲醇中間罐；所述汽化塔、預熱罐、轉化爐、換熱罐和冷卻罐中均內置有管殼式換熱器，轉化 爐、預熱罐和汽化塔該三個設備內的管殼式換熱器的殼程由導熱油管路依次串通，導熱油 管路的兩端與一導熱油罐連通，導熱油管路上并連兩個導熱油泵；甲醇中間罐的頂部開設 甲醇進口，甲醇中間罐的出口連通至循環液儲槽，循環液儲槽的頂部開設有脫鹽水進口，循 環液儲槽的出料口通過源料輸送管路與換熱罐底部的進液口連通，源料輸送管路上并連兩 個源料輸送泵；換熱罐頂部的出液口與汽化塔上部的源料進口連通，汽化塔頂部的源料氣 出口與預熱罐的進氣口連通；預熱罐的出氣口與轉化爐頂端的進氣口連通，轉化爐底端的 出氣口與換熱罐內管殼式換熱器的殼程進口連通，換熱罐內管殼式換熱器的殼程出口與冷 卻罐內管殼式換熱器的殼程進口連通；冷卻罐內管殼式換熱器的殼程出口與水洗塔中部的 進氣口連通，冷卻罐的管程與冷卻水連通；水洗塔上部的脫鹽水進口通過脫鹽水輸送管路 與脫鹽水中間罐連通，脫鹽水輸送管路上并連兩個脫鹽水泵；轉化氣緩沖罐和產品氣緩沖 罐依次串接在水洗塔頂端的出氣口；水洗塔的底端開設出液口且該出液口通過回流管路與 循環液儲槽頂端的進料口連通。
[0006] 采用上述結構，甲醇和脫鹽水在循環液儲槽內混合，之后通過循環液輸送泵送入 換熱罐內，由于經過轉化爐出來的高溫氣體經過換熱罐的殼程，因此，在換熱罐內，甲醇和 脫鹽水的混合液可進行初步預熱，經初步預熱后，混合液進入汽化塔內汽化，汽化后的源料 氣經過預熱罐預熱后在進入轉化爐轉化，轉化氣經換熱罐和冷卻罐降溫后再送入水洗塔進 行吸收分離，水洗后的氣體從水洗塔頂部引出并經緩沖后送變壓吸附提氫。可見，本實用新 型制氫裝置的工藝流程簡單，設備控制方便，氫氣的產率高。經過多次預熱和換熱后，熱量 的利用率高，同時，水洗塔底部的液體通過回流管回流到循環液儲罐，源料的利用率高。
[0007] 所述管殼式換熱器包括上管板、下管板和連接在上、下管板之間的多根換熱管， 上、下管板之間還間隔設置多塊連接在設備內壁上的折流板，折流板交叉排布在設備兩相 對側的內壁上。
[0008] 所述預熱罐內的管殼式換熱器位于罐體的中部，預熱罐的罐體內腔在上管板之上 形成預熱罐上腔、下管板之下形成預熱罐下腔，預熱罐上腔內間隔設置兩塊隔板且該兩塊 隔板將預熱罐上腔分隔為前部的第一預熱罐上腔、中部的第二預熱罐上腔和后部的第三預 熱罐上腔，預熱罐的上部開設有分別與第一預熱罐上腔和第三預熱罐上腔連通的預熱罐進 氣口和預熱罐出氣口，預熱罐下腔的中部設有一塊隔板且該隔板將預熱罐下腔分隔為前部 的第一預熱罐下腔和后部的第二預熱罐下腔，各上、下腔通過換熱管連通且形成迂回的氣 體循環通路。
[0009] 所述冷卻罐內的管殼式換熱器位于罐體的中部，冷卻罐的罐體內腔在上管板之上 形成冷卻罐上腔、下管板之下形成冷卻罐下腔，冷卻罐上腔內間隔設置兩塊隔板且該兩塊 隔板將冷卻罐上腔分隔為前部的第一冷卻罐上腔、中部的第二冷卻罐上腔和后部的第三冷 卻罐上腔，冷卻罐的上部開設有分別與第一冷卻罐上腔和第三冷卻罐上腔連通的冷卻水進 口和冷卻水出口，冷卻罐下腔的中部設有一塊隔板且該隔板將冷卻罐下腔分隔為前部的第 一冷卻罐下腔和后部的第二冷卻罐下腔，各上、下腔通過換熱管連通且形成迂回的冷卻水 循環通路。
[0010] 所述轉化爐內的管殼體換熱器的換熱管內填充催化劑，轉化爐的底部設有篩網， 篩網與下管板之間填充惰性氧化鋁球。在轉化爐內，換熱管內的溫度最高，在換熱管內填充 催化劑進行轉化反應，氫氣產率高。在底部設置惰性氧化鋁球，緩沖氣體和液體對催化劑的 沖擊，提高轉化反應的穩定性。
[0011] 所述汽化塔和水洗塔的頂部在靠近出口的位置上均安裝有過濾網塊。過濾網塊起 到了凈化過濾作用，同時也有助于液體附著，避免氣體中摻雜過多水份。
[0012] 本實用新型的有益效果是：工藝流程簡單、控制方便、源料利用率高、熱量利用率 高、氫氣產率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明：
[0014] 圖1為本實用新型的工藝流程圖；
[0015] 圖2為本實用新型中汽化塔的具體結構示意圖；
[0016] 圖3為本實用新型中預熱罐的具體結構示意圖；
[0017] 圖4為本實用新型中轉化爐的具體結構示意圖；
[0018] 圖5為本實用新型中換熱罐的具體結構示意圖；
[0019] 圖6為本實用新型中冷卻罐的具體結構示意圖；
[0020] 圖7為本實用新型中水洗塔的具體結構示意圖；
[0021] 圖8為本實用新型中循環液儲槽的具體結構示意圖；
[0022] 圖9為本實用新型中轉化氣緩沖罐的具體結構示意圖；
[0023] 圖10為本實用新型中產品氣緩沖罐的具體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 參照附圖，本實用新型的制氫裝置包括汽化塔1、預熱罐2、轉化爐3、換熱罐4、冷 卻罐5、水洗塔6、循環液儲槽7、轉化氣緩沖罐8、產品氣緩沖罐9、脫鹽水中間罐10和甲醇 中間罐11 ;所述汽化塔1、預熱罐2、轉化爐3、換熱罐4和冷卻罐5中均內置有管殼式換熱 器12,轉化爐3、預熱罐2和汽化塔1該三個設備內的管殼式換熱器12的殼程由導熱油管 路13依次串通，導熱油管路13的兩端與一導熱油罐14連通，導熱油管路13上并連兩個導 熱油泵15 ;甲醇中間罐11的頂部開設甲醇進口，甲醇中間罐13的出口連通至循環液儲槽 7,循環液儲槽7的頂部開設有脫鹽水進口，循環液儲槽7的出料口通過源料輸送管路16與 換熱罐4底部的進液口連通，源料輸送管路16上并連兩個源料輸送泵17 ;換熱罐4頂部的 出液口與汽化塔1上部的源料進口連通，汽化塔1頂部的源料氣出口與預熱罐2的進氣口 連通；預熱罐2的出氣口與轉化爐3頂端的進氣口連通，轉化爐3底端的出氣口與換熱罐4 內管殼式換熱器的殼程進口連通，換熱罐4內管殼式換熱器的殼程出口與冷卻罐5內管殼 式換熱器的殼程進口連通；冷卻罐5內管殼式換熱器的殼程出口與水洗塔6中部的進氣口 連通，冷卻罐5的管程與冷卻水連通；水洗塔6上部的脫鹽水進口通過脫鹽水輸送管路18 與脫鹽水中間罐10連通，脫鹽水輸送管路18上并連兩個脫鹽水泵19 ;轉化氣緩沖罐8和 產品氣緩沖罐9依次串接在水洗塔6頂端的出氣口；水洗塔6的底端開設出液口且該出液 口通過回流管路20與循環液儲槽7頂端的進料口連通。其中，汽化塔1和水洗塔6的頂部 在靠近出口的位置上均安裝有過濾網塊100。過濾網塊100起到了凈化過濾作用，同時也有 助于液體附著，避免氣體中摻雜過多水分。
[0025] 上述結構中，甲醇和脫鹽水在循環液儲槽7內混合，之后通過循環液輸送泵17送 入換熱罐4內，由于經過轉化爐3出來的高溫氣體經過換熱罐4的殼程，因此，在換熱罐4 內，甲醇和脫鹽水的混合液可進行初步預熱，經初步預熱后，混合液進入汽化塔1內汽化， 汽化后的源料氣經過預熱罐2預熱后在進入轉化爐3轉化，轉化氣經換熱罐4和冷卻罐5降 溫后再送入水洗塔6進行吸收分離，水洗后的氣體從水洗塔6頂部引出并經緩沖后送變壓 吸附提氫。可見，本實用新型制氫裝置的工藝流程簡單，設備控制方便，氫氣的產率高。經 過多次預熱和換熱后，熱量的利用率高，同時，水洗塔底部的液體通過回流管回流到循環液 儲罐，源料的利用率高。
[0026] 圖3、圖4和圖6中詳細示意了管殼式換熱器12的結構，該種管殼式換熱器12的 外殼即為設備的外殼，管殼式換熱器12包括上管板121、下管板122和連接在上、下管板之 間的多根換熱管123,上、下管板之間還間隔設置多塊連接在設備內壁上的折流板124,折 流板124交叉排布在設備兩相對側的內壁上。其中，折流板124用于減緩殼程內介質的流 速，提高換熱效率，折流板可通過拉桿和定距管安裝在上管板或下管板上，該種安裝結構為 現有結構，在此不再贅述。
[0027] 圖2示出了汽化塔1的結構，汽化塔1的底部較粗、頂部較細，其底部為管殼式換 熱器12,如圖2所示，汽化塔1上分別開設汽化塔導熱油進口 101、汽化塔導熱油出口 102、 汽化塔源料進口 103、汽化塔源料氣出口 104以及汽化塔排凈口 105。
[0028] 圖3示出了預熱罐2的結構，預熱罐2內的管殼式換熱器位于罐體的中部，預熱 罐2上還開設有預熱罐導熱油進口 28、預熱罐導熱油出口 29。預熱罐2的罐體內腔在上管 板121之上形成預熱罐上腔、下管板122之下形成預熱罐下腔，預熱罐上腔內間隔設置兩塊 隔板且該兩塊隔板將預熱罐上腔分隔為前部的第一預熱罐上腔21、中部的第二預熱罐上腔 22和后部的第三預熱罐上腔23,預熱罐2的上部開設有分別與第一預熱罐上腔21和第三 預熱罐上腔23連通的預熱罐進氣口 24和預熱罐出氣口 25,預熱罐下腔的中部設有一塊隔 板且該隔板將預熱罐下腔分隔為前部的第一預熱罐下腔26和后部的第二預熱罐下腔27， 各上、下腔通過換熱管123連通且形成迂回的氣體循環通路。通過隔板的設置，形成了上下 折返式的迂回的氣體循環通路，使得管程內的氣體可以通過換熱管與導熱油充分換熱，從 而提高熱量的利用率。
[0029] 圖4示出了轉化爐3的結構，轉化爐3上分別開設轉化爐導熱油進口 36、轉化爐導 熱油出口 37、轉化爐進氣口 34、轉化爐出氣口 35,其中，轉化爐內，在轉化爐進氣口的正下 方安裝一塊弧形板，該弧形板為分布器38,作用是避免進氣沖擊，將進氣分散，保證氣體分 布均勻。轉化爐3內的管殼體換熱器的換熱管123內填充催化劑31，轉化爐3的底部設有 篩網32,篩網32與下管板122之間填充惰性氧化鋁球33。在轉化爐3內，換熱管123內的 溫度最高，在換熱管123內填充催化劑31進行轉化反應，氫氣產率高。在底部設置惰性氧 化鋁球33,緩沖氣體和液體對催化劑31的沖擊，提高轉化反應的穩定性。
[0030] 圖5示出了換熱罐4的結構，換熱罐4上開設換熱罐進口 41、換熱罐出口 42、換熱 罐管殼式換熱器殼程進口 43、換熱罐管殼式換熱器殼程出口 44,換熱罐內的管殼式換熱器 的導熱介質為經轉化爐3出來的高溫氣體。在換熱罐內，源料混合液體可吸收來自轉化爐3 的高溫氣體的熱量，從而進行初步預熱。在換熱罐內，為了避免氣體沖擊，在換熱罐管殼式 換熱器殼程進口 43對應的位置上安裝有防沖擋板431。
[0031] 圖6示出了冷卻罐5的結構，冷卻罐5與預熱罐的結構類似，不同的是，冷卻罐5 內管殼式換熱器的管程內通入的是冷卻水，冷卻水是降溫介質，預熱罐2內管殼式換熱器 的殼程內通入的是導熱油，導熱油作為升溫介質。冷卻罐5上開設有冷卻罐殼程進口 58、冷 卻罐殼程出口 59。冷卻罐5內的管殼式換熱器位于罐體的中部，冷卻罐5的罐體內腔在上 管板121之上形成冷卻罐上腔、下管板之下形成冷卻罐下腔，冷卻罐上腔內間隔設置兩塊 隔板且該兩塊隔板將冷卻罐上腔分隔為前部的第一冷卻罐上腔51、中部的第二冷卻罐上腔 52和后部的第三冷卻罐上腔53,冷卻罐5的上部開設有分別與第一冷卻罐上腔51和第三 冷卻罐上腔53連通的冷卻水進口 54和冷卻水出口 55,冷卻罐下腔的中部設有一塊隔板且 該隔板將冷卻罐下腔分隔為前部的第一冷卻罐下腔56和后部的第二冷卻罐下腔57,各上、 下腔通過換熱管123連通且形成迂回的冷卻水循環通路。通過隔板的設置，形成了上下折 返式的迂回的冷卻水循環通路，使得殼程內的氣體可以通過換熱管與冷卻水充分換熱，力口 快冷卻效率。
[0032] 圖7示出了水洗塔6的結構，水洗塔6的形狀與汽化塔1類似，如圖所示，水洗塔 6上開設水洗塔進氣口 61、水洗塔出氣口 62、水洗塔脫鹽水進口 63、水洗塔出液口 64。
[0033] 圖8示出了循環液儲槽7的結構，循環液儲槽上開設有循環液儲槽進料口 73、循環 液儲槽甲醇進口 71、循環液儲槽脫鹽水進口 72、循環液儲槽出料口 74、循環液儲槽排空口 75和循環液儲槽排污口 76。
[0034] 圖9示出了轉化氣緩沖罐8的結構，轉化氣緩沖罐8上開設轉化氣緩沖罐進氣口 81、轉化氣緩沖罐進氣口 82、轉化氣緩沖罐排液口 83。
[0035] 圖10示出了產品氣緩沖罐9的結構，產品氣緩沖罐9上開設產品氣緩沖罐進氣口 91、產品氣緩沖罐進氣口 92、產品氣緩沖罐排污口 93。該罐的進、出口均位于下部，出口上 連接有延伸至上部的產品氣延長管94,從而可引出頂部純凈的氫氣。
[0036] 其中，本實用新型中的各個罐體上根據需要開設排空口、排污口以及液位計安裝 口、壓力傳感器安裝口、界面計安裝口等常用開口，本領域技術人員根據設備流程的需要進 行設置，為現有技術，在此不再贅述。
[0037] 綜上所述，本實用新型不限于上述【具體實施方式】。本領域技術人員，在不脫離本實 用新型的精神和范圍的前提下，可做若干的更改和修飾。本實用新型的保護范圍應以本實 用新型的權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種制氫裝置，其特征是包括汽化塔（1)、預熱罐（2)、轉化爐（3)、換熱罐（4)、冷卻 罐（5)、水洗塔（6)、循環液儲槽（7)、轉化氣緩沖罐（8)、產品氣緩沖罐（9)、脫鹽水中間罐 (10 )和甲醇中間罐（11);所述汽化塔（1)、預熱罐（2 )、轉化爐（3 )、換熱罐（4 )和冷卻罐（5 ) 中均內置有管殼式換熱器（12)，轉化爐（3)、預熱罐（2)和汽化塔（1)該三個設備內的管殼 式換熱器（12)的殼程由導熱油管路（13)依次串通，導熱油管路（13)的兩端與一導熱油罐 (14)連通，導熱油管路（13)上并連兩個導熱油泵（15);甲醇中間罐（11)的頂部開設甲醇進 口，甲醇中間罐（13)的出口連通至循環液儲槽（7)，循環液儲槽（7)的頂部開設有脫鹽水進 口，循環液儲槽（7 )的出料口通過源料輸送管路（16 )與換熱罐（4 )底部的進液口連通，源料 輸送管路（16)上并連兩個源料輸送泵（17);換熱罐（4)頂部的出液口與汽化塔（1)上部的 源料進口連通，汽化塔（1)頂部的源料氣出口與預熱罐（2)的進氣口連通；預熱罐（2)的出 氣口與轉化爐（3)頂端的進氣口連通，轉化爐（3)底端的出氣口與換熱罐（4)內管殼式換熱 器的殼程進口連通，換熱罐（4)內管殼式換熱器的殼程出口與冷卻罐（5)內管殼式換熱器 的殼程進口連通；冷卻罐（5)內管殼式換熱器的殼程出口與水洗塔（6)中部的進氣口連通， 冷卻罐（5)的管程與冷卻水連通；水洗塔（6)上部的脫鹽水進口通過脫鹽水輸送管路（18) 與脫鹽水中間罐（10)連通，脫鹽水輸送管路（18)上并連兩個脫鹽水泵（19);轉化氣緩沖罐 (8 )和產品氣緩沖罐（9 )依次串接在水洗塔（6 )頂端的出氣口；水洗塔（6 )的底端開設出液 口且該出液口通過回流管路（20 )與循環液儲槽（7 )頂端的進料口連通。
2. 如權利要求1所述的制氫裝置，其特征是所述管殼式換熱器（12)包括上管板（121 )、 下管板（122)和連接在上、下管板之間的多根換熱管（123)，上、下管板之間還間隔設置多 塊連接在設備內壁上的折流板（124)，折流板（124)交叉排布在設備兩相對側的內壁上。
3. 如權利要求2所述的制氫裝置，其特征是所述預熱罐（2)內的管殼式換熱器位于罐 體的中部，預熱罐（2)的罐體內腔在上管板（121)之上形成預熱罐上腔、下管板（122)之下 形成預熱罐下腔，預熱罐上腔內間隔設置兩塊隔板且該兩塊隔板將預熱罐上腔分隔為前部 的第一預熱罐上腔（21)、中部的第二預熱罐上腔（22)和后部的第三預熱罐上腔（23)，預熱 罐（2)的上部開設有分別與第一預熱罐上腔（21)和第三預熱罐上腔（23)連通的預熱罐進 氣口（24)和預熱罐出氣口（25)，預熱罐下腔的中部設有一塊隔板且該隔板將預熱罐下腔 分隔為前部的第一預熱罐下腔（26)和后部的第二預熱罐下腔（27)，各上、下腔通過換熱管 (123)連通且形成迂回的氣體循環通路。
4. 如權利要求2所述的制氫裝置，其特征是所述冷卻罐（5)內的管殼式換熱器位于罐 體的中部，冷卻罐（5)的罐體內腔在上管板（121)之上形成冷卻罐上腔、下管板之下形成冷 卻罐下腔，冷卻罐上腔內間隔設置兩塊隔板且該兩塊隔板將冷卻罐上腔分隔為前部的第一 冷卻罐上腔（51)、中部的第二冷卻罐上腔（52)和后部的第三冷卻罐上腔（53)，冷卻罐（5) 的上部開設有分別與第一冷卻罐上腔（51)和第三冷卻罐上腔（53)連通的冷卻水進口（54) 和冷卻水出口（55)，冷卻罐下腔的中部設有一塊隔板且該隔板將冷卻罐下腔分隔為前部的 第一冷卻罐下腔（56)和后部的第二冷卻罐下腔（57)，各上、下腔通過換熱管（123)連通且 形成迂回的冷卻水循環通路。
5. 如權利要求2所述的制氫裝置，其特征是所述轉化爐（3)內的管殼體換熱器的換熱 管（123)內填充催化劑（31)，轉化爐（3)的底部設有篩網（32)，篩網（32)與下管板（122)之 間填充惰性氧化鋁球（33)。
6.如權利要求1所述的制氫裝置，其特征是所述汽化塔（1)和水洗塔（6)的頂部在靠 近出口的位置上均安裝有過濾網塊（100)。
【文檔編號】C01B3/52GK203890052SQ201420341624
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】孫濤 申請人:沾化瑜凱新材料科技有限公司