船舶動力配套甲醇重整制氫裝置技術(shù)規(guī)范

1范圍

本規(guī)范規(guī)定了應(yīng)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(guī)范適用于船舶動力配套的根據(jù)甲醇重整制氫反應(yīng)原理生產(chǎn)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(guī)范引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)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(shù)-管路系統(tǒng)內(nèi)含物的識別顏色

GB/T6682-2008分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法

GB12358作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報警儀通用技術(shù)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(shù)條件

GB/T34542.1氫氣儲存輸送系統(tǒng)

GB50177氫氣站設(shè)計規(guī)范

IEC60079-29-1爆炸性氣體環(huán)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(guī)范》

CCS《船舶應(yīng)用甲醇/乙醇燃料指南》

IMPCA《甲醇參考規(guī)范》

3原料

本規(guī)范中使用的甲醇品質(zhì)應(yīng)該符合IMPCA的規(guī)定。

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

中的5所規(guī)定的二級水的要求。

本規(guī)范中使用的水溶液由甲醇和水根據(jù)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(yīng)該工藝成熟、制造成本低以及經(jīng)久耐用。

在催化甲醇重整制氫過程中，催化劑應(yīng)盡量減少其他副反應(yīng)。

催化劑催化甲醇重整制氫的效率應(yīng)該滿足船舶制氫的需求，氫氣選擇性應(yīng)足夠高。

1

催化劑應(yīng)該具較寬的有效溫度區(qū)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(fā)生化學反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳，其

化學反應(yīng)方程式如下：

CH3OH+H2O=CO2+3H2（1）

5.1甲醇重整制氫裝置構(gòu)成

制氫裝置由甲醇水溶液存儲罐、熱交換器、蒸發(fā)器、甲醇重整制氫反應(yīng)器（以下簡稱反應(yīng)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(jīng)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(huán)境

（1）甲醇重整制氫裝置可以在船舶運行環(huán)境下穩(wěn)定工作。

（2）甲醇重整制氫裝置周圍沒有導(dǎo)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(yīng)根據(jù)船舶的條件、用氫裝置的需求等進行選用和設(shè)計，加熱裝置需要滿足船級社的有關(guān)

規(guī)定。

加熱裝置應(yīng)在船舶遭遇突發(fā)情況時仍能穩(wěn)定地運行。

加熱裝置應(yīng)固定牢靠，不會因為加熱和船舶運行和振動而發(fā)生移動和脫落。

加熱裝置用于加熱的結(jié)構(gòu)應(yīng)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(huán)境溫

度50℃以上。

與加熱裝置相關(guān)的電氣設(shè)備應(yīng)該滿足CCS《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范第4篇電氣裝置》中的有關(guān)規(guī)定。

5.2.3換熱設(shè)備

蒸發(fā)器、熱交換器和冷凝器等換熱設(shè)備應(yīng)符合GB150和GB/T18816—2014中的規(guī)定，其最大工作

壓力的設(shè)定應(yīng)該留有一定裕度，換熱設(shè)備的制造應(yīng)由擁有壓力容器資質(zhì)單位制造。

經(jīng)過冷卻器的氣體溫度應(yīng)能夠使甲醇和水完全凝結(jié)成液體。

換熱設(shè)備熱交換器設(shè)計、制造、試驗和安裝應(yīng)該按照CCS《M-03熱交換器》標準規(guī)定的執(zhí)行，保

證熱交換器能夠在船舶上穩(wěn)定運行。

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5.2.4凈化裝置

凈化裝置根據(jù)船舶實際用氫要求進行選配。

凈化裝置利用氫氣分離技術(shù)對冷卻后的含氫氣體進行提純。

用于氫氣分離的裝置應(yīng)該對氫氣具有較高的分離效率。

氫氣分離裝置應(yīng)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(yīng)器外表面除有鍍層外應(yīng)涂漆，受熱表面應(yīng)涂耐熱漆，涂層后的漆面應(yīng)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(yīng)涂防銹底漆和面漆,不應(yīng)有皺褶和流掛；加熱裝置相關(guān)的元件表面不應(yīng)有銳邊、

劃痕、毛刺、機械損傷等缺陷。

應(yīng)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(shù)-管路系統(tǒng)內(nèi)含物的

識別顏色》。

甲醇儲罐應(yīng)設(shè)有明顯標識。

甲醇重整制氫裝置中的管路應(yīng)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(shè)備（如管路、原料泵、蒸發(fā)器、反應(yīng)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(shè)備的材料選擇（如管路、蒸發(fā)器、反應(yīng)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(yīng)器后（包括反應(yīng)器）與氫氣接觸設(shè)備的材料選擇需要符合GB/T34542.1的規(guī)定。

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

墊片和密封件應(yīng)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(guī)范的要求外，甲醇重整制氫裝置中所使用的材料還應(yīng)符合CCS《材料與焊接規(guī)范》和CCS《船

舶應(yīng)用甲醇/乙醇燃料指南》的有關(guān)要求。

設(shè)備的材料應(yīng)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(chǎn)生氫氣應(yīng)該保證船舶發(fā)動機能夠良好運行。

產(chǎn)氣出口壓力和產(chǎn)氣量可以根據(jù)發(fā)動機負荷連續(xù)可調(diào)。

甲醇重整制氫裝置正常生產(chǎn)時不得有泄漏現(xiàn)象。

甲醇重整制氫裝置的布置應(yīng)使其在船舶發(fā)生碰撞后結(jié)構(gòu)不發(fā)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(tǒng)等發(fā)生中斷時，反應(yīng)器應(yīng)能快速安全

關(guān)閉，且不產(chǎn)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(shè)計應(yīng)符合CCS《船舶應(yīng)用甲醇/乙醇燃料指南》的有關(guān)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(jié)霜降低至最少程度。

管路應(yīng)采用焊接連接，并盡量減少法蘭接頭，與反應(yīng)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(yīng)充分考慮氫氣和甲醇蒸汽的影響。

管路連接應(yīng)該嚴禁液體和氣體的泄露。

管路應(yīng)進行焊后消除應(yīng)力的熱處理。

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每個設(shè)備都應(yīng)設(shè)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(yīng)該符合焊接材料的要求。

焊接前，應(yīng)先清除母材料表面氧化皮等污染物。

焊縫不允許出現(xiàn)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(yīng)該按照CCS《材料與焊接規(guī)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(yīng)器應(yīng)設(shè)置有置換氣體接口，置換氣體應(yīng)該采用氮氣，以確保在反應(yīng)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(yīng)確保其周圍溫度不高于外部環(huán)境溫度50℃以上。

當裝置內(nèi)過壓時，安全閥應(yīng)能自動調(diào)節(jié)，起泄壓作用。

甲醇水溶液儲罐應(yīng)存放于陰涼、通風以及干燥的空間內(nèi)。

儲罐應(yīng)配備完好的封蓋、防震圈等附件。

裝置中電氣設(shè)備對殼體和相互間的絕緣電阻應(yīng)該足夠大，控制電路的對地絕緣電阻應(yīng)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(jié)構(gòu)體之間應(yīng)該有足夠高的絕緣耐壓

強度。

裝置中應(yīng)設(shè)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(yīng)該有可靠的接地結(jié)構(gòu)和醒目的接地標志。

裝置內(nèi)的關(guān)鍵位置應(yīng)布置有甲醇氣體和氫氣濃度報警設(shè)備，甲醇氣報警設(shè)備的設(shè)計、安裝和調(diào)試應(yīng)

該依據(jù)IEC60079-29-1中的規(guī)定進行；氫氣報警設(shè)備應(yīng)該符合GB12358和GB16808中的規(guī)定。

裝置中應(yīng)設(shè)有對換熱器、蒸發(fā)器的傳熱介質(zhì)溫度和循環(huán)流量實施監(jiān)測的設(shè)備；當傳熱介質(zhì)實際溫度

低于設(shè)計允許值時，應(yīng)當發(fā)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(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

反應(yīng)器本身安裝了引出管線后，不得有泄漏現(xiàn)象。

裝置裝配后，整個裝置不得有泄漏現(xiàn)象。

5.2.12配件要求

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

設(shè)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(yīng)不超過規(guī)定的允許值。

6試驗方法

6.1試驗條件

除有特殊規(guī)定外,其余試驗均在正常工作環(huán)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(jù)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(zhuǎn)化效率按Q/57228736-9.01-2019中的附錄A中所規(guī)定進行測定。

氫氣的選擇性測量：在測量催化劑轉(zhuǎn)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。

6.5氣密性試驗