太陽能甲醇重整制氫設備

太陽能甲醇重整制氫設備可控制、采集、整理反應溫度、反應時間、氣相實時/累積流量、反應壓力等數據?？蓪崿F(xiàn)催化劑性能評估、反應機理、反應動力學等研究，并能準確進行物料衡算。

技術優(yōu)勢：

PLC數據自動采集和控制

流量計、閥門、傳感器等均通過PLC進行數據自動采集和根據所需測試流程進行自動控制，可直接在觸摸屏上設置目標值，系統(tǒng)自動調節(jié)控制自熱式重整反應器。

自主研發(fā)氣化器

此氣化器具有特殊的換熱結構，使溫度均勻分布，從而保證水蒸氣快速穩(wěn)定的發(fā)生。這種結構保證熱能的良好傳導，結構可靠性強。最終通過PID控制汽化溫度，保證汽化穩(wěn)定可控。

自熱式重整反應器

材質為SUS 310S設計壓力1Mpa，兩端由法蘭接頭密封，催化劑填裝量為200~6000g。

自主研發(fā)無死體積進樣技術

由于系統(tǒng)中傳輸通道的存在，現(xiàn)有測試中均存在“死體積"現(xiàn)象，即輸入通道的流體并沒有全部經過試樣，而是有一部分殘留在傳輸通道中，導致發(fā)生總量出現(xiàn)偏差?！八荔w積"是目前測試行業(yè)中未得到很好解決的一個難題。傳統(tǒng)方法采用減小傳輸通道容積的方法來降低“死體積"，但同時帶來加工的困難和結構的復雜化。

本公司自研無死體積進樣技術，在不影響傳輸通道設計的前提下，通過輔助進樣實現(xiàn)全部流體進樣無殘留。

構成模塊：

甲醇重整制氫設備工藝流程由氣體進料模塊、液體進料模塊、反應模塊、產物分析模塊、保溫模塊和控制系統(tǒng)模塊組成。

氣體進料模塊

氣體進料模塊由兩路氣路(CH4、N2)組成。氣體由減壓閥減壓后通過質量流量控制器對氣體流量進行控制并計量，質量流量控制器可通過軟件校準，以實現(xiàn)對不同介質氣體在線切換。各氣路均設置氣 體過濾器，阻止顆粒物進入后續(xù)管路造成儀表損傷及物料污染。氣路后端設置單向閥，防止各路氣體串流。

該模塊后段設置靜態(tài)混合器，其內部由周期混合單元焊接組成，負責將氣體和甲醇水汽化后蒸汽均勻混合。本裝置客戶目標氣體處理量為0~5Nm3/h，因此可選擇SK-50/100、SV-5/100、SL-50/100和SX-25/100四種型號的靜態(tài)混合器。

液體進料模塊

液體進料模塊由一路水溶液組成。液體由恒流雙柱塞泵進行精準進樣，經過微通道汽化器液體進行汽化，液體流量控制可通過注射器管徑和泵軟件校準，以實現(xiàn)不同流量下蒸汽濃度進行在線切換。

該模塊后段設置靜態(tài)混合器，其內部由周期混合單元焊接組成，負責將氣體和甲醇水汽化后蒸汽均勻混合。

水蒸氣發(fā)生模塊

使用雙柱塞泵與蒸汽發(fā)生器的組合實現(xiàn)水蒸汽的發(fā)生并過熱至500攝氏度以 上。

蒸發(fā)芯采用SUS316L不銹鋼材質，整個裝置中與水或水蒸氣以及載氣接觸的零部件均需采用SUS316L不銹鋼材質。蒸發(fā)模塊采用微通道換熱結構，內部結構死體積小，換熱效率到達90%以上。

氣體預熱模塊

按照氣體流量，從400℃升至700℃，計算需要的預熱功率。過熱器采用硅碳棒作為加熱器件，預熱管采用SUS310S高溫不銹鋼材料，為強化換熱內部將填充陶瓷片。

反應模塊

反應模塊由一臺甲烷水重整固定床反應管組成，內置催化劑格柵支撐內構件，反應管主體材料為310S，兩端為法蘭加石墨密封圈。采用硅碳棒作為加熱元件，最高操作溫度900℃ (該溫度實際已顯著高于催化劑最高工作溫度和熱沖擊溫度)，使用壓力略高于大氣壓。反應管的加熱管式爐控制，在反應器軸向設置K型鎧裝多點測溫熱電偶，監(jiān)測反應管上下段惰性填料和中間催化劑床層多點溫度。反應體系壓強由減壓閥、背壓閥聯(lián)合確定。反應管入口安裝壓力表和卸荷閥，實時顯示反應管壓強，防止壓強過高造成儀器損壞和安全事故。此外，設置壓力變送器，能夠將壓力信號輸送至控制儀表及計算機，進行壓力報警。

產物分析模塊

甲烷催化燃燒產物主要為H2、CO2、CO還有為反應的H2O，因此本裝置需要產物冷卻和氣液分離設備，需將產物物流至冷凝器，冷凝器采用盤管和冰水機進行降溫，降溫后再進入氣液分離器，再經干燥器進行干燥。

WGS發(fā)應模塊

甲烷水蒸氣重整產物中CO含量最高可以達到8~9%，為避免長期使用過程中CO引發(fā)的積碳，需配置WGS變換反應模塊，將CO含量降低到5%以下，接近2%，WGS反應模塊為反應管和催化劑組成，結構形式為圓筒型，反應前需要將氣體溫度降低到300℃左右在進入WGS反應模塊。

保溫模塊

本保溫模塊分布位置、方式及作用如下：

(1)各路氣氛氣體至靜態(tài)混合器入口；

(2)甲烷水汽化蒸汽 出口至混合預熱器入口；

(3) 混合預熱器出口至反應管；

(4)流向變換模塊至在線分析儀；以上部位需包裹一定厚度的保溫層或保溫套，減少反應管/管路/接頭/閥門的熱損失，使接近絕熱環(huán)境。混合預熱器外部設置電加熱。

控制系統(tǒng)模塊

裝置控制系統(tǒng)為多元集成控制系統(tǒng)，增強了裝置的穩(wěn)定性，并能夠靈活的定制各種擴展功能，以實現(xiàn)裝置的自動化程度更高要求：

適配信捷PLC模擬量控制和溫度控制模擬，選用10寸威綸通觸摸屏。

該裝置設計采用同類裝置標準化組態(tài)軟件設計，用戶操作門檻低，功能如下：

1）程序升溫流程設置；

2）溫度、壓力等參數自整定；

3）聯(lián)鎖機制設置；

4）裝置報警記錄；

5）實時曲線。