專利名稱：甲醇制超純氫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種甲醇制超純氫裝置。
背景技術(shù)：
氫氣是工業(yè)生產(chǎn)中必要的氣源，應(yīng)用在電力、化工、冶金、電子等領(lǐng)域，應(yīng)用時對氫 氣的純度有嚴(yán)格要求，因為氫氣的純度對終端產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，如在大規(guī)模、超大規(guī)模 和兆位級集成電路制造過程中，需用純度為5. 5 6. 5N的超純氫作為配制某些混合氣的底 氣；在砷化鎵外延時對氫氣純度要求更高；在制鎢、鉬時，氫氣純度越高，還原溫度就越低， 所得鎢、鉬的粒度就越細(xì)；電子管、氫間管、離子管、激光管和顯像管等的制造均需要高純 氫；高效非晶硅太陽能電池用氫氣純度為5N以上；光導(dǎo)纖維制造過程中所用高純氫氣量較 大，由于光導(dǎo)纖維的發(fā)展，推動了超高純氫氣市場的擴(kuò)大。現(xiàn)有的氫氣制備方法有多種，譬如說天然氣、輕油蒸汽轉(zhuǎn)化制氫、水煤氣制氫、電 解水制氫、甲醇裂解制氫等，甲醇裂解制氫中，原料甲醇純度高，不需要進(jìn)行凈化處理，而且 甲醇裂解反應(yīng)條件溫和，流程簡單，能耗小，并且污染少，一套規(guī)模為1000Nm3/h的甲醇蒸汽 轉(zhuǎn)化制氫裝置的單位氫氣成本不高于2元/Nm3H2，成本低廉?，F(xiàn)有的甲醇制超純氫裝置，包括甲醇儲罐、進(jìn)口與甲醇儲罐的出口相連通的甲醇 計量泵、進(jìn)口與甲醇計量泵的出口相連通的甲醇過熱汽化器、進(jìn)口與甲醇過熱汽化器的出 口相連通的甲醇裂解反應(yīng)器、進(jìn)口與甲醇裂解反應(yīng)器的出口相連通的氣液分離器、進(jìn)口與 氣液分離器的氣體出口相連通的變壓吸附裝置，現(xiàn)有的變壓吸附裝置可參見中國專利文獻(xiàn) “一種變壓吸附制氫方法”，公開號CN101700874，
公開日2010-05-05，該文獻(xiàn)中的圖1所示， 變壓吸附裝置包括四個交替循環(huán)工作的吸附塔，每個吸附塔中裝填有氫分子篩吸附劑，每 個吸附塔的工作步驟包括吸附步驟、均壓降壓步驟、順放步驟、逆放步驟、沖洗步驟、均壓升 壓步驟、終充步驟，四個吸附塔通過多個閥門控制來交替循環(huán)工作，可以連續(xù)純化氫氣，但 氫氣的純度一般只能達(dá)到4N，難以制得5. 5 6. 5N的超純氫，而且采用變壓吸附裝置制氫 需要的設(shè)備或部件多，流程復(fù)雜，故成本高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種采用鈀膜純化器來純化氫氣的甲醇制超純氫裝置。為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種甲醇制超純氫裝置，包括甲 醇儲罐、進(jìn)口與所述甲醇儲罐的出口相連通的甲醇計量泵、進(jìn)口與所述甲醇計量泵的出口 相連通的甲醇過熱汽化器、進(jìn)口與所述甲醇過熱汽化器的出口相連通的甲醇裂解反應(yīng)器、 進(jìn)口與所述甲醇裂解反應(yīng)器的出口相連通的氣液分離器，該甲醇制超純氫裝置還包括進(jìn)口 與所述氣液分離器的氣體出口相連通的加熱器、進(jìn)口與所述加熱器的出口相連通的鈀膜純 化器、進(jìn)口與所述鈀膜純化器的廢氣出口相連通并可向所述加熱器供熱的燃燒器、進(jìn)口與 所述氣液分離器的液體出口相連通并且出口與所述甲醇計量泵的進(jìn)口相連通的自動調(diào)節(jié) 閥、用于檢測所述氣液分離器中液體液位來控制所述自動調(diào)節(jié)閥打開或關(guān)閉的液位計。[0007]優(yōu)選地，所述液位計中設(shè)置有液位上限和液位下限，在所述液位計檢測出的液體 液位升至所述液位上限時，所述自動調(diào)節(jié)閥打開，此時所述氣液分離器的液體出口通過所 述自動調(diào)節(jié)閥與所述甲醇計量泵的進(jìn)口相連通；在所述液位計檢測出的液體液位降至所述 液位下限時，所述自動調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。優(yōu)選地，所述甲醇過熱汽化器的汽化溫度為80度 150度，所述甲醇裂解反應(yīng)器 的反應(yīng)溫度為250度 330度，所述加熱器的加熱溫度為450度 550度。由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)使用鈀膜 純化器進(jìn)行純化，可獲得超純氫氣，并且成本低廉，獲得的超純氫氣純度達(dá)99. 9999%，可以 應(yīng)用在如高效非晶硅太陽能電池等對氫氣純度要求很高行業(yè)中。通過設(shè)置液位計和自動調(diào) 節(jié)閥，可實現(xiàn)氣液分離器中分離出的甲醇的自動回收利用，避免浪費(fèi)原材料。通過設(shè)置燃燒 器，可將鈀膜純化器排出的廢氣燃燒，然后向加熱器供熱，以節(jié)省能耗。

附圖1為本實用新型的示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖來進(jìn)一步闡述本實用新型的結(jié)構(gòu)。參見圖1所示，一種甲醇制超純氫裝置，包括從上游到下游依次排列的甲醇儲罐 (圖中未示出)、甲醇計量泵1、甲醇過熱汽化器2、甲醇裂解反應(yīng)器3、氣液分離器4、加熱器 5、鈀膜純化器6，其中，甲醇計量泵1的進(jìn)口與甲醇儲罐的出口相連通，甲醇過熱汽化器2的 進(jìn)口與甲醇計量泵1的出口相連通，甲醇裂解反應(yīng)器3的進(jìn)口與甲醇過熱汽化器2的出口 相連通，氣液分離器4的進(jìn)口與甲醇裂解反應(yīng)器3的出口相連通，加熱器5的進(jìn)口與氣液分 離器4的氣體出口相連通，鈀膜純化器6的進(jìn)口與加熱器5的出口相連通。這樣甲醇制超 純氫裝置在工作時，通過甲醇計量泵1將儲罐內(nèi)的甲醇泵入甲醇過熱汽化器2，通過甲醇過 熱汽化器2將液體甲醇汽化成甲醇蒸汽，汽化溫度為80度 150度，甲醇蒸汽再進(jìn)入甲醇 裂解反應(yīng)器3，反應(yīng)溫度250度 330度，在甲醇裂解催化劑的作用下裂解生成H2及C0，接 著H2、CO以及部分未反應(yīng)的甲醇蒸汽進(jìn)入氣液分離器4中，通過氣液分離器4分離出未分 解的甲醇，得到的H2及CO的混合氣進(jìn)入加熱器5，經(jīng)加熱器5加熱到450度 550度，然后 進(jìn)入鈀膜純化器6，通過鈀膜分離得到超純氫氣，CO作為廢氣從廢氣出口排出。使用鈀膜純 化器進(jìn)行純化，可獲得超純氫氣，并且成本低廉。在圖1中，甲醇制超純氫裝置除了實現(xiàn)制備氫氣的目的以外，還能實現(xiàn)未反應(yīng)的 甲醇的自動回收以及廢氣的回收利用，故甲醇制超純氫裝置還包括設(shè)置在氣液分離器4中 的液位計8、自動調(diào)節(jié)閥9、燃燒器7，燃燒器7的進(jìn)口與鈀膜純化器6的廢氣出口相連通，鈀 膜純化器6的廢氣出口排出有C0，還可能有少量H2，CO及少量H2在燃燒器7中燃燒，然后 向加熱器5供熱，節(jié)省加熱器5的能耗。自動調(diào)節(jié)閥9的進(jìn)口與氣液分離器4的液體出口相連通，出口與甲醇計量泵1的 進(jìn)口相連通，這樣在自動調(diào)節(jié)閥9打開時，從氣液分離器4分離出的未分解的甲醇可自動壓 回到甲醇計量泵1，由甲醇計量泵1泵入甲醇過熱汽化器2，接著重新進(jìn)行裂解反應(yīng)，這樣實 現(xiàn)了甲醇的自動再利用，避免了原材料的浪費(fèi)。液位計8用于檢測氣液分離器4中甲醇液體液位，然后控制自動調(diào)節(jié)閥9的打開或關(guān)閉，液位計8中設(shè)置有液位上限和液位下限，在 液位計8檢測出的液體液位升至液位上限時，液位計8發(fā)出控制信號控制自動調(diào)節(jié)閥9打 開，此時氣液分離器4的液體出口通過自動調(diào)節(jié)閥9與甲醇計量泵1的進(jìn)口相連通，則甲醇 可從氣液分離器4中排出；在液位計8檢測出的液體液位降至液位下限時，液位計8發(fā)出控 制信號控制自動調(diào)節(jié)閥9關(guān)閉，此時可防止高壓氣體進(jìn)入甲醇計量泵1，甲醇儲存在氣液分 離器4中。 下面從一個具體實施例來表明甲醇制超純氫裝置的工作流程，首先以甲醇為原 料，通過甲醇計量泵1將甲醇以約75kg/h泵入汽化器2進(jìn)行汽化，汽化溫度為110度，甲醇 蒸汽進(jìn)入甲醇裂解反應(yīng)器3中，反應(yīng)器溫度為300度，裂解得到H2與CO的混合氣，其比例 約為2 1，裂解氣經(jīng)氣液分離器4分離出部分甲醇液體，經(jīng)液位計8控制打開調(diào)節(jié)閥9，將 液體甲醇返回至甲醇計量泵1，重新利用。H2與CO的混合氣經(jīng)加熱器5加熱至480°C進(jìn)入 純化器6分離，分離后得到氫氣100Nm3/h，純度達(dá)99. 9999 %，分離廢氣為CO及少量H2，廢 氣經(jīng)燃燒器7進(jìn)行燃燒給加熱器6供熱。該甲醇制超純氫裝置污染小，能耗低，可以實現(xiàn)甲 醇和廢氣的自動回收利用，獲得的超純氫氣可以應(yīng)用在如高效非晶硅太陽能電池等對氫氣 純度要求很高行業(yè)中。
權(quán)利要求一種甲醇制超純氫裝置，包括甲醇儲罐、進(jìn)口與所述甲醇儲罐的出口相連通的甲醇計量泵、進(jìn)口與所述甲醇計量泵的出口相連通的甲醇過熱汽化器、進(jìn)口與所述甲醇過熱汽化器的出口相連通的甲醇裂解反應(yīng)器、進(jìn)口與所述甲醇裂解反應(yīng)器的出口相連通的氣液分離器，其特征在于該甲醇制超純氫裝置還包括進(jìn)口與所述氣液分離器的氣體出口相連通的加熱器、進(jìn)口與所述加熱器的出口相連通的鈀膜純化器、進(jìn)口與所述鈀膜純化器的廢氣出口相連通并可向所述加熱器供熱的燃燒器、進(jìn)口與所述氣液分離器的液體出口相連通并且出口與所述甲醇計量泵的進(jìn)口相連通的自動調(diào)節(jié)閥、用于檢測所述氣液分離器中液體液位來控制所述自動調(diào)節(jié)閥打開或關(guān)閉的液位計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇制超純氫裝置，其特征在于所述液位計中設(shè)置有液位 上限和液位下限，在所述液位計檢測出的液體液位升至所述液位上限時，所述自動調(diào)節(jié)閥 打開，此時所述氣液分離器的液體出口通過所述自動調(diào)節(jié)閥與所述甲醇計量泵的進(jìn)口相連 通；在所述液位計檢測出的液體液位降至所述液位下限時，所述自動調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇制超純氫裝置，其特征在于所述甲醇過熱汽化器的汽 化溫度為80度 150度，所述甲醇裂解反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為250度 330< >度，所述加熱器 的加熱溫度為450度 550度。
專利摘要本實用新型公開了一種甲醇制超純氫裝置，包括從上游到下游依次排列的甲醇儲罐、甲醇計量泵、甲醇過熱汽化器、甲醇裂解反應(yīng)器、氣液分離器、加熱器、鈀膜純化器，使用鈀膜純化器進(jìn)行純化，可獲得超純氫氣，并且成本低廉，超純氫氣純度達(dá)99.9999％，甲醇制超純氫裝置還包括進(jìn)口與氣液分離器的液體出口相連通并且出口與甲醇計量泵的進(jìn)口相連通的自動調(diào)節(jié)閥、用于檢測氣液分離器中液體液位來控制自動調(diào)節(jié)閥打開或關(guān)閉的液位計、可將鈀膜純化器排出的廢氣燃燒的燃燒器，通過燃燒器可向加熱器供熱，以節(jié)省能耗；通過液位計和自動調(diào)節(jié)閥，可實現(xiàn)氣液分離器中分離出的甲醇的自動回收利用，避免浪費(fèi)原材料。
文檔編號C01B3/22GK201762093SQ201020296770
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者楊勝強(qiáng), 王歡, 趙暉, 郗春滿 申請人:蘇州蘇凈保護(hù)氣氛有限公司