一种加氢站的氢气生产设备及工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加氢站技术领域，特别涉及一种加氢站的氢气生产设备及工艺。
【背景技术】
[0002]氢，是一种21世纪最理想的能源之一，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的主要是COjPSO2，可分别产生温室效应和酸雨。煤和石油的储量是有限的，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。氢的分布很广泛，水就是氢的大“仓库”，其中含有11%的氢。泥土里约有1.5%的氢；石油、煤炭、天然气、动植物体内等都含有氢。氢的主体是以化合物水的形式存在的，而地球表面约70%为水所覆盖，储水量很大，因此可以说，氢是“取之不尽、用之不竭”的能源。如果能用合适的方法从制取氢，那么氢也将是一种价格相当便宜的能源。
[0003]为应对传统汽车日益普及带来的环保问题，国际社会已达成共识，开发环境友好的替代燃料，走可持续发展之路。使用氢气为燃料的燃料电池汽车被公认为是目前最理想、最现实、最有可能替代传统汽车的技术。近二十年来，各国政府及各大能源公司、汽车公司纷纷投入巨资于氢能的开发和利用，使得燃料电池汽车技术得到了飞速发展。近十年来，为配合燃料电池汽车的研发、示范运行，全世界已先后兴建了 200多座各种类型的加氢站，这些加氢站除了为燃料电池汽车提供氢气体加注外，还为各型氢气储罐车加注氢气。
[0004]在现有技术中，加氢站的氢气来源主要有电解水制氢方式、天然气重整制氢方式及其它有机氢化物制氢方式。这方面的专利有:1、中国发明专利200610088913.9公开了一种可快速充装氢气的制氢氢气加注系统及其方法，该制氢氢气加注系统的氢气来源为电解水制氢及天然气重整制氢；2、中国发明专利申请201280050583.8公开了一种加氢站，该加氢站的氢气来源是:利用炼油厂大量生产的氢与芳香族烃发生反应而得到的氢化物，再利用运输车输送到加氢站，最后将氢化物经重整反应制得氢气。然而，这类方法需要消耗本来就很紧缺的矿物燃料，并且这类制氢设备体积大、启动慢、智能化低、安全性差、能耗高。
[0005]随着技术的进步，甲醇水重整制氢技术逐渐得到发展，该重整制氢技术所制得的氢气逐渐被作为加氢站的氢气来源。甲醇水重整制氢技术参照中国发明申请201310340475.0 (申请人:上海合既得动氢机器有限公司)，该专利公开了一种甲醇水制氢系统，甲醇与水蒸气重整器的重整室内，在350-409°C温度下1-5M Pa的压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢气和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。反应方程如下:(1)CH30H —C0+2H2;(2)H20+C0 — C02+H2；⑶CH 30H+H20 — C02+3H2，重整反应生成的氏和CO 2，再经过分离室的钯膜分离器将4和CO2分离，得到高纯氢气。利用甲醇水重整制氢技术制得氢气作为加氢站的氢气来源，目前已经在上海、大连等城市的加氢站中得到应用，但是，现有加氢站中甲醇水重整制氢技术均采用单一的重整器，智能化差、无法模块化、体积大、启动慢，甲醇原料浪费严重，安全性低，整个过程需要贮氢罐，制氢及注氢稳定性难以保障。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种加氢站的氢气生产设备，该氢气生产设备模块化高，单一模块体积小、启动快速，无需要贮氢罐、能即时制氢及快速分离出氢气，稳定性好，智能化高，制氢温度、气体流量及气压等方面参数控制灵敏，安全性高、可靠性强。为此，本发明还要提供一种所述加氢站的氢气生产设备的生产工
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[0007]为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是:
一种加氢站的氢气生产设备，包括控制装置、甲醇水储存输送装置及至少三组甲醇水重整制氢模组，所述控制装置与甲醇水储存输送装置及每一组甲醇水重整制氢模组均电性连接，以控制甲醇水储存输送装置及各组甲醇水重整制氢模组的工作状态；所述各组甲醇水重整制氢模组制得的氢气通过输送管道直接传送给氢气加注系统，该氢气加注系统在氢气加注的过程中，将即时氢气需求量反馈给控制装置，该控制装置根据氢气加注系统的氢气需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组运转，并控制甲醇水储存输送装置向运转的甲醇水重整制氢模组输送甲醇和水原料。
[0008]所述甲醇水储存输送装置包括甲醇水储存容器及输送泵，所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水原料，所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢模组；所述输送泵的数量与甲醇水重整制氢模组的数量相匹配，所述甲醇水储存容器的数量等于或少于输送泵的数量。
[0009]所述甲醇水重整制氢模组包括重整器，该重整器内设有重整室及氢气纯化装置，重整室内的温度为300-570°C温度，重整室内设有催化剂，甲醇和水在重整室内发生甲醇和水的重整制氢反应制得含氢气体，重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与氢气纯化装置之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近，从氢气纯化装置的产气端得到氢气，供应给氢气加注系统。
[0010]所述甲醇水重整制氢模组包括两种优选结构方式:
第一种甲醇水重整制氢模组的优选结构方式是:所述甲醇水重整制氢模组整合有换热器，所述换热器安装于甲醇水储存输送装置与重整器之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整室输出的高温气体进行换热，甲醇和水原料温度升高、汽化；所述重整器设有电加热器，该电加热器为重整室提供300-570°C温度；所述氢气纯化装置的产气端输出的氢气，经换热器后温度降低，再供应给氢气加注系统。
[0011]进一步，所述换热器与重整器之间还设有补偿汽化装置，该补偿汽化装置设有电加热器，所述甲醇和水原料经补偿汽化装置后可进一步汽化。
[0012]第二种甲醇水重整制氢模组的优选结构方式是:所述甲醇水重整制氢模组整合有换热器，所述换热器安装于甲醇水储存输送装置与重整器之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整室输出的高温气体进行换热，甲醇和水原料温度升高、汽化；所述重整器内还没有汽化室，所述甲醇和水原料在换热器中换热后进入汽化室汽化，汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室下部及中部温度为300-420 °C，重整室上部的温度为400-570°C ;所述重整室与氢气纯化装置之间的连接管路的全部或部分设置于重整室的上部；所述氢气纯化装置的产气端输出的氢气，经换热器后温度降低，再供应给氢气加注系统。
[0013]进一步，所述重整器一端安装有启动装置，该启动装置包括杯座，杯座上安装有原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置；所述原料输入管道可输入甲醇和水原料，原料输入管道与加热气化管道相连通，甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管道后，从加热气化管道的末端输出；所述点火装置的位置与加热气化管道的末端相对应，用于对加热气化管道中输出的甲