一种LNG制备燃料电池用氢和食品级干冰的方法与流程

一种lng制备燃料电池用氢和食品级干冰的方法
技术领域
[0001]
本发明涉及一种lng制备燃料电池用氢和食品级干冰的方法。


背景技术：

[0002]
全球能源行业正经历着以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源变革，随着全球能源需求不断增加，全球电气化趋势明显，未来以可再生能源增长幅度最大的电力能源结构将持续变化，进一步形成以石油、天然气、煤炭、可再生能源为主的多元化能源结构。
[0003]
氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源，可通过一次能源、二次能源及工业领域等多种途径获取，也可广泛应用于工业、建筑、交通、电力行业，是未来构建以清洁能源为主的多元能源供给系统的重要载体，氢能的开发与利用技术已经成为新一轮世界能源技术变革的重要方向，也是汽车产业未来发展的战略制高点，发展氢能将有利于加快推进我国能源生产和消费革命，对新时代能源转型发展具有重大意义。
[0004]
美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，目前我国各级政府也高度重视氢能产业发展，已经形成自上而下的政策支持体系。目前，影响氢能产业发展的关键因素是氢气的价格，氢气价格决定氢气利用的经济性，进而决定了整个产业的经济性和可行性。氢能产业包括制氢、氢气储运和氢气利用三个主要环节，其中高效制氢技术和降低氢气运行成本是实现氢能产业发展的关键。


技术实现要素：

[0005]
针对氢气液化能耗高、液氢制造成本的问题，本发明提供了一种lng制备燃料电池用氢和食品级干冰的方法，本发明将lng的冷能利用、天然气制氢工艺和食品级干冰制备有机结合，实现了采用lng作为气源，高效利用lng冷能制备高纯度氢气和食品级干冰的目的。本发明使氢气和食品级干冰的制备成本大幅降低，而制备的氢气能够应用于燃料电池交通用氢，食品级的干冰可广泛应用于食品及医药领域。
[0006]
具体地，本发明提供的lng制备燃料电池用氢和食品级干冰的方法，包括如下步骤：
[0007]
1)增压后的lng进入二氧化碳制干冰生产工段后，与提纯后的二氧化碳换热；
[0008]
2)换热后的天然气经加热后进入天然气转化工段；
[0009]
3)在所述天然气转化工段内，所述天然气经转化、变换和变压吸附提浓，提浓气为满足燃料电池用氢的富氢气体；
[0010]
4)所述天然气转化工段中变压吸附工段弛放气出口为富含二氧化碳气体混合物，所述富含二氧化碳气体混合物经二氧化碳净化工段后得到提纯的二氧化碳；提纯后气体中总硫含量小于0.1ppm，苯含量小于0.02ppm，总烃含量小于50ppm，二氧化碳浓度大于99.99％；
[0011]
变压吸附单元应将进口气分成两股物流，一股为提浓气(为满足燃料电池要求的富氢气体)、另一股为富含二氧化碳气体；
[0012]
5)经二氧化碳净化工段后，提纯的二氧化碳进入所述二氧化碳制干冰生产工段，与所述lng换热冷却，制备食品级干冰。
[0013]
上述的方法中，步骤1)中，采用低温lng增压泵将所述lng增压至0.3～5mpag；
[0014]
所述lng升温至-20～0℃。
[0015]
上述的方法中，所述lng与提纯后的所述二氧化碳进行换热，换热后所述二氧化碳降温至-80℃～-40℃。
[0016]
上述的方法中，步骤2)中，将所述天然气加热至600℃～1000℃；
[0017]
步骤3)中，所述富氢气体中氢气的浓度大于99.9％。
[0018]
本发明直接将lng气化工艺、氢气制备工艺、二氧化碳净化和制备干冰工艺有机结合，能量相互利用，制备的氢气可方便进行运输和利用，食品级的干冰可广泛应用于食品和医药领域，具有良好的经济性，本装置工艺流程简单、自动化程度高，所采用的设备可靠，经济效益显著。
附图说明
[0019]
图1为本发明lng制备燃料电池用氢和食品级干冰装置的流程示意图。
具体实施方式
[0020]
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0021]
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0022]
本实施例中lng增压后进入氮气(或混合冷剂)冷却工段与低温冷剂氢气换热，或者增压后的lng直接进入二氧化碳制干冰生产工段换热；换热后天然气经加热后，进入天然气转化工段转化成富氢气体；富氢气体经变压吸附工段提浓后制备高纯度氢气；变压吸附工段出口富含二氧化碳气体进行二氧化碳制干冰工段制备食品级干冰。
[0023]
实施例1、
[0024]
(1)增压后的lng(3mpag)进入二氧化碳制干冰生产工段后，与提纯后的二氧化碳换热后，升温至0℃(物流2-5-6)。
[0025]
(2)升温后的天然气经燃烧炉加热到800℃后进入天然气转化工段(物流7-9)。
[0026]
(3)在天然气转化工段内，天然气经转化、变换和变压吸附提浓后，制备氢气浓度为99.99％的富氢气体混合物(物流9-10-12-14-16-19)。
[0027]
(4)变压吸附工段出口富含二氧化碳气体混合物，经二氧化碳净化工段后，高纯二氧化碳气体混合物中总硫含量为0.07ppm，苯含量为0.015ppm，总烃含量为350ppm，二氧化碳浓度大于99.99％(物流15-14)。
[0028]
(5)经二氧化碳净化工段提浓的二氧化碳，进入二氧化碳制干冰生产工段后，与lng换热被冷却到-79℃后，制备食品级干冰(物流14-15-19-22-20-17)。
[0029]
实施例2、
[0030]
(1)增压后的lng(2mpag)进入二氧化碳制干冰生产工段后，升温至5℃(物流2-5-6)。
[0031]
(2)升温后的天然气经燃烧炉加热到700℃后进入天然气转化工段(物流6-7)。
[0032]
(3)在天然气转化工段内，天然气经转化、变换和变压吸附提浓后，制备氢气浓度
为99.99％的富氢气体混合物(物流9-10-14-16-17-19)。
[0033]
(4)变压吸附工段出口富含二氧化碳气体混合物，经二氧化碳净化工段后，高纯二氧化碳气体混合物中总硫含量0.06ppm，苯含量为0.012ppm，总烃含量小于40ppm，二氧化碳浓度为99.994％(物流15-25)。
[0034]
(5)高纯二氧化碳气体混合物进入二氧化碳制干冰生产工段后，与混合冷剂换热被冷却到-50℃后，制备食品级干冰(物流25-26)。