一种制氢加氢一体化的加氢站的制作方法

1.本实用新型涉及加氢站技术领域，特别涉及一种制氢加氢一体化的加氢站。


背景技术：

2.我国能源资源约束日益加剧，生态环境问题突出，在碳达峰、碳中和目标下，能源结构亟待调整，提高能效、保障能源安全的压力进一步加大。能源发展面临一系列新问题和新挑战。汽车是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展发展中发挥着重要作用，随着我国经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时间汽车需求量仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加突出。氢能源具有零排放、无污染、噪音低、可持续、效率高、只生成水的特点，是非常好的能源解决方案。利用氢能的燃料电池汽车是唯一能够全面达到汽车性能指标的环保车型，避免传统燃油汽车的污染排放以及锂电池汽车的大规模电池后处理问题。
3.加氢站的建设是保障氢能源供应至关重要的一环，目前来说，氢燃料电池要全面推向市场，最主要的技术壁垒是加氢站的系统开发。国内的加氢站以离站制氢加氢站为主，氢气在外部生产后输送至加氢站内，这一方面推高了用氢成本，另一方面还存在巨大的安全隐患。氢气本身价格并不昂贵，贵的是储运环节，长距离高压氢气运输和储存还容易发生事故。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种制氢加氢一体化的加氢站，从而克服现有的加氢站大量运输氢气导致高成本和高风险的缺点。
5.为实现上述目的，本实用新型的加氢站，包括原料储存装置、氢气发生分离装置、氢气储存加氢装置、混合气体分离回收装置和泄压装置；
6.所述原料储存装置用于储存ch3oh和h2o，设有ch3oh出口和h2o出口；
7.所述氢气发生分离装置用于使原料反应并分离出h2，设有原料入口、h2出口、混合气体出口、co入口；所述混合气体为co和co2的混合气体；
8.所述氢气储存加氢装置设有h2入口；
9.所述混合气体分离回收装置用于将co与co2分离并储存co2，设有混合气体入口、co出口；
10.所述原料储存装置的所述ch3oh出口和所述h2o出口与所述氢气发生分离装置的所述原料入口连接，所述氢气发生分离装置的所述h2出口与所述氢气储存加氢装置的所述h2入口连接，所述氢气发生分离装置的所述混合气体出口与所述混合气体分离回收装置的所述混合气体入口相连，所述混合气体分离回收装置的所述co出口与所述氢气发生分离装置的所述co入口连接，所述h2出口、所述混合气体出口和所述co出口都与所述泄压装置连接。
11.优选地，所述加氢站还包括第一换热器，所述第一换热器的冷流入口与所述ch3oh出口、所述h2o出口连接，所述第一换热器的冷流出口与所述原料入口连接，所述第一换热
器的热流入口与所述h2出口连接，所述第一换热器的热流出口与所述h2入口连接。
12.优选地，所述原料储存装置包括ch3oh储罐和h2o储罐，所述ch3oh储罐设有所述ch3oh出口，所述h2o储罐设有所述h2o出口。
13.优选地，所述氢气发生分离装置包括汽化室、反应装置、分离装置和电加热装置，所述汽化室设有所述原料入口，所述汽化室与所述反应装置连接，所述反应装置与所述分离装置连接，所述分离装置设有所述h2出口和所述混合气体出口，所述电加热装置为所述汽化室和所述反应装置供热。
14.优选地，所述氢气储存加氢装置包括第一压缩机组、h2储罐和加氢终端，所述第一压缩机组上设有所述h2入口，所述第一压缩机组与所述h2储罐连接，所述h2储罐与所述加氢终端连接。
15.优选地，所述混合气体分离回收装置包括第二压缩机组、空冷器和co2储罐，所述第二压缩机组上设有所述混合气体入口，所述空冷器和所述co2储罐之间设有所述co出口，所述第二压缩机组与所述空冷器连接，所述空冷器与所述co2储罐连接。
16.优选地，所述加氢站还包括一组换热器，分别为：
17.第二换热器，其热流入口与所述混合气体出口连接，所述第二换热器的热流出口与所述混合气体入口连接，所述第二换热器的冷流入口与所述第一压缩机组、所述第二压缩机组的冷却水出口连接；
18.第三换热器，其热流入口与所述第二换热器的冷流出口连接，所述第三换热器的冷流入口与所述co出口连接；
19.第四换热器，其热流入口与所述混合气体出口连接，所述第四换热器的热流出口与所述混合气体入口连接，所述第四换热器的冷流入口与所述第三换热器的冷流出口连接，所述第四换热器的冷流出口与所述co入口连接；
20.第五换热器，其热流入口与所述第三换热器的热流出口连接，所述第五换热器的热流出口与所述第一压缩机组、所述第二压缩机组的冷却水入口连接，所述第五换热器的冷流入口与所述空冷器的空气出口连接，所述第五换热器的冷流出口与外界空气相通。
21.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
22.本实用新型的加氢站，实现了制氢加氢一体化，在生成主要产品h2和co2的同时，可以回收副产品co作为循环原料回到反应装置中，同时，设置了多个换热器，进行系统热量的集成与回收，大大降低了能耗和生产成本。本实用新型的加氢站制氢技术简单，能耗和生产成本低，不存在氢气运输环节，可按需生产，安全性更高。
附图说明
23.图1是本实用新型的加氢站结构示意图；
24.图中，1为ch3oh储罐，2为h2o储罐，3为第一换热器，4为汽化室，5为反应装置，6为分离装置，7为电加热装置，8为第一压缩机，9为h2储罐，10为加氢终端，11为第二压缩机，12为空冷器，13为co2储罐，14为泄压装置，15为换热器组。
25.图2是本实用新型加氢站的换热器组结构示意图；
26.图中，15
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1为第二换热器，15
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2为第三换热器，15
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3为第四换热器，15
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4为第五换热器。
具体实施方式
27.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
28.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
29.图1和图2显示了根据本实用新型优选实施方式的制氢加氢一体化的加氢站结构示意图，该加氢站包括原料储存装置、氢气发生分离装置、氢气储存加氢装置、混合气体分离回收装置和泄压装置14；
30.所述原料储存装置用于储存ch3oh和h2o，设有ch3oh出口和h2o出口；
31.所述氢气发生分离装置用于使原料反应并分离出h2，设有原料入口、h2出口、混合气体出口、co入口；所述混合气体为co和co2的混合气体；
32.所述氢气储存加氢装置设有h2入口；
33.所述混合气体分离回收装置用于将co与co2分离并储存co2，设有混合气体入口、co出口；
34.所述原料储存装置的所述ch3oh出口和所述h2o出口与所述氢气发生分离装置的所述原料入口连接，所述氢气发生分离装置的所述h2出口与所述氢气储存加氢装置的所述h2入口连接，所述氢气发生分离装置的所述混合气体出口与所述混合气体分离回收装置的所述混合气体入口相连，所述混合气体分离回收装置的所述co出口与所述氢气发生分离装置的所述co入口连接，所述h2出口、所述混合气体出口和所述co出口都与所述泄压装置14连接。
35.参考图1，优选地，所述加氢站还包括第一换热器3，所述第一换热器3的冷流入口与所述ch3oh出口、所述h2o出口连接，所述第一换热器3的冷流出口与所述原料入口连接，所述第一换热器3的热流入口与所述h2出口连接，所述第一换热器的热流出口与所述h2入口连接。
36.参考图1，优选地，所述原料储存装置包括ch3oh储罐1和h2o储罐2，所述ch3oh储罐1设有所述ch3oh出口，所述h2o储罐2设有所述h2o出口。
37.参考图1，优选地，所述氢气发生分离装置包括汽化室4、反应装置5、分离装置6和电加热装置7，所述汽化室4设有所述原料入口，所述汽化室4与所述反应装置5连接，所述反应装置5与所述分离装置6连接，所述分离装置设6有所述h2出口和所述混合气体出口，所述电加热装置7为所述汽化室4和所述反应装置5供热。
38.参考图1，优选地，所述氢气储存加氢装置包括第一压缩机组8、h2储罐9和加氢终端10，所述第一压缩机组8上设有所述h2入口，所述压缩机组8与所述h2储罐9连接，所述h2储罐9与所述加氢终端10连接。
39.参考图1，优选地，所述混合气体分离回收装置包括第二压缩机组11、空冷器12和co2储罐13，所述第二压缩机组11上设有所述混合气体入口，所述空冷器12和所述co2储罐13之间设有所述co出口，所述第二压缩机组11与所述空冷器12连接，所述空冷器12与所述co2储罐13连接。
40.参考1和图2，优选地，所述加氢站还包括一组换热器15，分别为：
41.第二换热器15
‑
1，其热流入口与所述混合气体出口连接，所述第二换热器15
‑
1的热流出口与所述混合气体入口连接，所述第二换热器15
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1的冷流入口与所述第一压缩机组8、所述第二压缩机组11的冷却水出口连接；
42.第三换热器15
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2，其热流入口与所述第二换热器15
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1的冷流出口连接，所述第三换热器15
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2的冷流入口与所述co出口连接；
43.第四换热器15
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3，其热流入口与所述混合气体出口连接，所述第四换热器15
‑
3的热流出口与所述混合气体入口连接，所述第四换热器15
‑
3的冷流入口与所述第三换热器15
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2的冷流出口连接，所述第四换热器15
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3的冷流出口与所述co入口连接；
44.第五换热器15
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4，其热流入口与所述第三换热器15
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2的热流出口连接，所述第五换热器15
‑
4的热流出口与所述第一压缩机组8、所述第二压缩机组11的冷却水入口连接，所述第五换热器15
‑
4的冷流入口与所述空冷器12的空气出口连接，所述第五换热器15
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4的冷流出口与外界空气相通。
45.ch3oh储罐1、h2o储罐2供应的原料混合后，流经第一换热器3，回收产品h2的热量，再进入汽化室4，在汽化室4中加热至完全汽化，进入带有催化剂的反应装置5，生成主要产品h2和co2，以及副产品co，产物进入分离装置6，经过膜分离，产物h2流经与泄压装置14相连的三通阀，接着经过第一换热器3回收热量，再进入第一压缩机组8，压缩至规定的压力，进入h2储罐9，h2储罐9与加氢终端10连接，提供h2；
46.从分离装置6出来的co2、co混合气体经过与泄压装置14相连的三通阀，作为热流经过第二换热器15
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1和第四换热器15
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3回收热量后进入第二压缩机组11，压缩至规定压力后，进入空冷器12进行冷却，在空冷器中co2发生液化，并储存在co2储罐13中，无法被液化的co则流经与泄压装置14相连的三通阀，作为冷流再流经第三换热器15
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2和第四换热器15
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3交换热量，作为循环原料回到反应装置5进行反应；
47.空冷器12所用过的空气作为冷流流经第五换热器15
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4，再放空到外界空气中。
48.第一压缩机组8和第二压缩机组11用过的冷却水作为冷流流经第二换热器15
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1，再作为热流流经第三换热器15
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2和第五换热器15
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4，交换热量后，最终循环回到第一压缩机组8和第二压缩机组11中。
49.通过上述五个换热器，本实用新型实现了系统热量的集成与回收，大大降低了能耗和生产成本。
50.前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。