氢压缩组件、制氢装置和压缩方法与流程

本公开涉及一种氢压缩组件和包括该氢压缩组件的用于制造高压氢的装置，该装置可用于多种工业过程中，诸如用于制造氨，或者作为燃料源用于涡轮和发动机，诸如可用于不同的不同种类的燃气涡轮。在下文中，描述将涉及氢的压缩，但是清楚的是，不应将其视为仅限于该特定用途，因为压缩组件也可用于压缩任何其他种类的气体。

背景技术：

1、氢被制造用于多种工业应用。例如，氢的最重要的工业应用之一(不是唯一)是制造氨，氨是通常用于各种工业领域的众所周知的化学产品。例如，氨被制造用作不同种类农作物田地的肥料。另外，氨也大量用于原油精炼领域，特别是作为氢的载体，即用于氢的运输。

2、目前，主要用所谓的蒸汽重整工艺来制造氢。根据该制造方法，甲烷最初被压缩。众所周知，甲烷是一种易于压缩的气体，因为其分子量非常高(约18)。随后，进行氢与碳的分离步骤(所谓的重整步骤)，在30巴至70巴的压力下获得氢(h2)，然后将其与氮混合以获得氨。在30巴至70巴的压力下，氢可以容易地在储存容器中输送和/或经由短距离和长距离管线输送。

3、众所周知，氢是非常小且轻的分子。因此，通过管线输送氢是麻烦的。通常，为了实现这种气体的有效输送，它必须处于上述30巴至70巴的数量级的压力下。

4、上述制氢技术尽管有效，但具有几个技术问题。主要问题之一是它是不环保的。事实上，甲烷必须被燃烧，随之产生二氧化碳(co2)，从而获得所谓的“灰氢”。近来，对制造“绿氢”(即通过避免燃烧甲烷和在大气中扩散二氧化碳而获得的氢)的工业兴趣在市场上迅速增长。

5、另外，用于燃烧和处理甲烷的装置传统上具有非常高的占地面积以及运行成本。

6、此外，已知压缩机用于增加气体压力。特别地，在本领域中存在离心式压缩机和往复式压缩机，该离心式压缩机适于压缩中等质量流并允许实现中等压力比，该往复式压缩机如果与离心式压缩机相比，能够压缩较低的质量流，但执行较高的压力比。与离心式压缩机相比，往复式压缩机通常具有较大的占地面积和较短的平均维护间隔时间(mtbm)。最后，存在可用的轴向压缩机，尽管执行低压力比，但与其它解决方案相比总是能够压缩高质量流。

7、因此，改进的压缩组件和方法以及用于制造氢的装置将在本领域中受到欢迎。更一般地，希望提供一种能够在不燃烧甲烷或任何其它燃料的情况下制造绿氢的装置。

技术实现思路

1、在一个方面，本文所公开的主题涉及用于增加所制造的氢的压力的新颖且工业上有用的氢压缩组件，以及具有该压缩组件的用于制造压缩氢的制造装置。该压缩组件包括配备有桶式压缩机的压缩单元和连接在该压缩单元的下游的往复式压缩机。

2、在另一个方面，本文所公开的主题涉及压缩单元，该压缩单元具有一个或多个带有相关齿轮箱的桶式压缩机，以及连接到相关所需齿轮箱以操作桶式压缩机的驱动电动机。

3、在另一个方面，本文公开了一种具有变速电动机或定速电动机的压缩单元。

4、在另一个方面，本文公开了一种具有往复式压缩机的压缩单元，该往复式压缩机具有多个活塞-缸组件，该活塞-缸组件通过往复运动操作，配备有吸气阀和排气阀，该吸气阀安装在每个活塞-缸组件中，待压缩气体通过该吸气阀以输入压力被吸入活塞-缸组件中，该排气阀安装在每个活塞-缸组件中，被压缩到活塞-缸组件中的气体通过该排气阀以高于输入压力的输出压力被排出。往复式压缩机通常由与压缩机曲轴直接联接的电动机驱动。

5、本公开的另一方面涉及一种压缩氢气的方法，该方法包括以下步骤：获得氢气，通过至少一个离心式压缩机压缩氢，以及随后通过往复式压缩机压缩氢。

技术特征：

1.一种气体压缩组件，所述气体压缩组件用于增加诸如氢等的气体的压力，所述气体压缩组件包括：

2.根据权利要求1所述的气体压缩组件，其中压力级包括：

3.根据权利要求2所述的气体压缩组件，其中所述压缩单元包括：

4.根据权利要求3所述的气体压缩组件，其中所述压缩单元的所述驱动电动机是变速电动机或定速电动机。

5.根据权利要求4所述的气体压缩组件，其中所述往复式压缩机包括：

6.根据权利要求1所述的气体压缩组件，其中所述较低压力子级包括：

7.根据权利要求1所述的气体压缩组件，其中所述最终压力子级包括第三冷凝器和第四冷凝器，所述第三冷凝器和所述第四冷凝器串联连接在所述较低压力子级的所述第二热交换器与所述往复式压缩机之间，其中所述第三冷凝器和第四冷凝器能够减少氢气的湿物。

8.一种制氢装置，所述制氢装置包括：

9.根据权利要求8所述的制氢装置，其中所述压缩组件包括：

10.根据权利要求9所述的制氢装置，其中所述压缩单元包括：

11.根据权利要求10所述的制氢装置，其中所述压缩单元的所述驱动电动机是变速电动机或定速电动机。

12.根据权利要求8所述的制氢装置，其中所述往复式压缩机包括：

13.根据权利要求9所述的制氢装置，其中所述较低压力子级包括：

14.根据权利要求13所述的制氢装置，其中所述最终压力子级包括第三冷凝器和第四冷凝器，所述第三冷凝器和第四冷凝器串联连接在所述较低压力子级的所述第二热交换器与所述往复式压缩机之间，其中所述第三冷凝器和第四冷凝器能够减少所述氢气的所述湿物。

15.根据权利要求8所述的制氢装置，其中所述制氢级基于水电解。

16.一种压缩氢气的方法，所述方法包括以下步骤：

17.根据权利要求16所述的方法，其中获得氢的所述步骤通过电解进行。

技术总结
公开了一种气体压缩组件和一种制氢装置。该气体压缩组件具有压力级，用于增加氢的压力。压缩组件具有至少一个桶式压缩机和至少一个往复式压缩机。还公开了压缩氢的方法。

技术研发人员：F·坎焦利,D·贝尔泰拉梅,安吉洛·格里马尔迪,A·古列尔莫,西蒙·巴萨尼
受保护的技术使用者：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16