船舶動力配套甲醇重整制氫裝置技術規范

船舶動力配套甲醇重整制氫裝置技術規范

1范圍

本規范規定了應用于船舶動力配套的甲醇重整制氫的方法和原料、甲醇重整制氫催化劑（以下簡稱

催化劑）以及甲醇重整制氫裝置的要求。

本規范適用于船舶動力配套的根據甲醇重整制氫反應原理生產氫氣的甲醇制氫裝置（以下簡稱裝

置）以及使用的催化劑和甲醇水溶液。

2規范引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB150固定式壓力容器

GB3033船舶與海上技術-管路系統內含物的識別顏色

GB/T6682-2008分析實驗室用水規格和試驗方法

GB12358作業場所環境氣體檢測報警儀通用技術要求

GB16808可燃氣體報警控制器

GB/T18816—2014船用熱交換器通用技術條件

GB/T34542.1氫氣儲存輸送系統

GB50177氫氣站設計規范

IEC60079-29-1爆炸性氣體環境-氣體探測器-易燃氣體探測器的性能要求

Q/57228736-9.01-2019SF104系列甲醇制氫催化劑

CCS《M-03熱交換器》

CCS《材料與焊接規范》

CCS《船舶應用甲醇/乙醇燃料指南》

IMPCA《甲醇參考規范》

3原料

本規范中使用的甲醇品質應該符合IMPCA的規定。

本規范中使用的脫鹽水中的氯離子（Cl-1）濃度應該不超過1ppm，其他組分應符合GB/T6682-2008

中的5所規定的二級水的要求。

本規范中使用的水溶液由甲醇和水根據船舶運行需要，選擇合適的比例配制而成。

4催化劑

甲醇重整制氫過程使用的催化劑應該工藝成熟、制造成本低以及經久耐用。

在催化甲醇重整制氫過程中，催化劑應盡量減少其他副反應。

催化劑催化甲醇重整制氫的效率應該滿足船舶制氫的需求，氫氣選擇性應足夠高。

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催化劑應該具較寬的有效溫度區間，催化劑在使用前需要進行激活。

5甲醇重整制氫裝置

甲醇重整制氫的原理為甲醇和水蒸汽在催化劑的作用下，發生化學反應，生成氫氣和二氧化碳，其

化學反應方程式如下：

CH3OH+H2O=CO2+3H2（1）

5.1甲醇重整制氫裝置構成

制氫裝置由甲醇水溶液存儲罐、熱交換器、蒸發器、甲醇重整制氫反應器（以下簡稱反應器）、原

料泵、冷卻器、管路以及加熱裝置等組成（圖1）。若船舶上需要使用高純度氫氣，可以選配氫氣凈化

裝置（圖2）。

其他經證明可行的裝置也可用于船舶甲醇在線制氫。

圖1甲醇重整制氫裝置

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圖2帶凈化裝置的甲醇重整制氫裝置

5.2裝置要求

5.2.1裝置的工作環境

（1）甲醇重整制氫裝置可以在船舶運行環境下穩定工作。

（2）甲醇重整制氫裝置周圍沒有導電塵埃、爆炸性氣體及能嚴重破壞金屬和絕緣的腐蝕性氣體。

5.2.2加熱裝置

加熱裝置應根據船舶的條件、用氫裝置的需求等進行選用和設計，加熱裝置需要滿足船級社的有關

規定。

加熱裝置應在船舶遭遇突發情況時仍能穩定地運行。

加熱裝置應固定牢靠，不會因為加熱和船舶運行和振動而發生移動和脫落。

加熱裝置用于加熱的結構應該包覆隔熱層，加熱裝置運行時，隔熱層外部的溫度不高于外部環境溫

度50℃以上。

與加熱裝置相關的電氣設備應該滿足CCS《鋼質海船入級規范第4篇電氣裝置》中的有關規定。

5.2.3換熱設備

蒸發器、熱交換器和冷凝器等換熱設備應符合GB150和GB/T18816—2014中的規定，其最大工作

壓力的設定應該留有一定裕度，換熱設備的制造應由擁有壓力容器資質單位制造。

經過冷卻器的氣體溫度應能夠使甲醇和水完全凝結成液體。

換熱設備熱交換器設計、制造、試驗和安裝應該按照CCS《M-03熱交換器》標準規定的執行，保

證熱交換器能夠在船舶上穩定運行。

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5.2.4凈化裝置

凈化裝置根據船舶實際用氫要求進行選配。

凈化裝置利用氫氣分離技術對冷卻后的含氫氣體進行提純。

用于氫氣分離的裝置應該對氫氣具有較高的分離效率。

氫氣分離裝置應該工藝成熟，可以長久地在船舶上使用。

5.2.5裝置外觀要求

反應器外表面除有鍍層外應涂漆，受熱表面應涂耐熱漆，涂層后的漆面應平整、光滑、色澤均勻，

不得有開裂、脫落等缺陷。

加熱裝置的外表面應涂防銹底漆和面漆,不應有皺褶和流掛；加熱裝置相關的元件表面不應有銳邊、

劃痕、毛刺、機械損傷等缺陷。

應按照船級社接受的標準對管路進行顏色標識，如：GB3033《船舶與海上技術-管路系統內含物的

識別顏色》。

甲醇儲罐應設有明顯標識。

甲醇重整制氫裝置中的管路應布置緊湊，排列整齊，管路與附件之間減少交叉。

5.2.6材料要求

與甲醇水溶液接觸的設備（如管路、原料泵、蒸發器、反應器和閥門等）必須使用耐甲醇和水腐蝕

的材料。

與氫氣接觸設備的材料選擇（如管路、蒸發器、反應器以及閥門等）必須考慮氫腐蝕、氫脆和氫氣

泄露等的影響。

反應器后（包括反應器）與氫氣接觸設備的材料選擇需要符合GB/T34542.1的規定。

甲醇重整制氫裝置中所有接觸含氫氣體冷凝液的設備和管道應采用耐酸性腐蝕的材質。

墊片和密封件應由與甲醇、氫氣相容的金屬、橡膠、聚合物等材料制成，如聚四氟乙烯等。

除本規范的要求外，甲醇重整制氫裝置中所使用的材料還應符合CCS《材料與焊接規范》和CCS《船

舶應用甲醇/乙醇燃料指南》的有關要求。

設備的材料應該在綜合各種因素之后進行選擇。

5.2.7甲醇重整制氫裝置的性能要求

甲醇重整制氫裝置所產生氫氣應該保證船舶發動機能夠良好運行。

產氣出口壓力和產氣量可以根據發動機負荷連續可調。

甲醇重整制氫裝置正常生產時不得有泄漏現象。

甲醇重整制氫裝置的布置應使其在船舶發生碰撞后結構不發生形變。

當甲醇重整制氫裝置的燃料、電力、給水、冷卻水、通風系統等發生中斷時，反應器應能快速安全

關閉，且不產生任何危害氣體，確保船舶上人員的安全。

5.2.8管路連接要求

管路的設計應符合CCS《船舶應用甲醇/乙醇燃料指南》的有關要求。

如有必要，管路可加給予隔熱，用于管路的保溫，將濕氣冷凝或結霜降低至最少程度。

管路應采用焊接連接，并盡量減少法蘭接頭，與反應器出口相連的管路允許螺紋連接；管路閥門連

接件的選用應充分考慮氫氣和甲醇蒸汽的影響。

管路連接應該嚴禁液體和氣體的泄露。

管路應進行焊后消除應力的熱處理。

4

每個設備都應設有旁通管路。

5.2.9裝置的焊接要求

甲醇重整制氫裝置中所使用的焊條應該符合焊接材料的要求。

焊接前，應先清除母材料表面氧化皮等污染物。

焊縫不允許出現燒穿、裂紋、間斷和凹坑等缺陷。

甲醇重整制氫裝置的焊接和焊后熱處理應該按照CCS《材料與焊接規范》進行。

5.2.10甲醇重整制氫裝置的安全要求

甲醇制氫反應器應設置有置換氣體接口，置換氣體應該采用氮氣，以確保在反應器停止工作時防止

殘余氫氣泄露。

甲醇重整制氫裝置正常工作時，應確保其周圍溫度不高于外部環境溫度50℃以上。

當裝置內過壓時，安全閥應能自動調節，起泄壓作用。

甲醇水溶液儲罐應存放于陰涼、通風以及干燥的空間內。

儲罐應配備完好的封蓋、防震圈等附件。

裝置中電氣設備對殼體和相互間的絕緣電阻應該足夠大，控制電路的對地絕緣電阻應該足夠大，以

確保裝置安全。

在裝置中的不同帶電體之間以及各帶電體與所有外露的金屬結構體之間應該有足夠高的絕緣耐壓

強度。

裝置中應設有防爆保護、短路保護、過電流、過電壓和超溫報警保護裝置。

裝置中應該有可靠的接地結構和醒目的接地標志。

裝置內的關鍵位置應布置有甲醇氣體和氫氣濃度報警設備，甲醇氣報警設備的設計、安裝和調試應

該依據IEC60079-29-1中的規定進行；氫氣報警設備應該符合GB12358和GB16808中的規定。

裝置中應設有對換熱器、蒸發器的傳熱介質溫度和循環流量實施監測的設備；當傳熱介質實際溫度

低于設計允許值時，應當發出低溫報警。

5.2.11裝置氣密性要求

容器和管道的焊縫不允許出現滲漏現象。

反應器本身安裝了引出管線后，不得有泄漏現象。

裝置裝配后，整個裝置不得有泄漏現象。

5.2.12配件要求

外購配套件應具有產品合格證，自制配套件應有本身的產品標準，并獲得船級社的認證。

設備中所選用的配套件具有合理性，所有電氣元器件的工作電流和電壓應不超過規定的允許值。

6試驗方法

6.1試驗條件

除有特殊規定外,其余試驗均在正常工作環境條件下進行。

6.2外觀

外觀用目測

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6.3加熱裝置試驗

根據所選加熱裝置的類型，對加熱裝置的加熱能力進行試驗。

6.4催化劑性能

催化劑的轉化效率按Q/57228736-9.01-2019中的附錄A中所規定進行測定。

氫氣的選擇性測量：在測量催化劑轉化效率的同時記錄重整氣中氫氣的摩爾流量，將氫氣的摩爾流

量與3倍甲醇的摩爾流量之比作為氫氣的選擇性進行記錄。