[发明专利]天然气液化过程氢能回收提纯装置

说明书

本发明公开了天然气液化过程氢能回收提纯装置，包括气源收集单元，气源收集单元连接有水蒸气转化制氢单元，水蒸气转化制氢单元连接有膜分离技术回收氢气单元、提纯氢气单元，膜分离技术回收氢气单元分别连接有提纯氢气单元、燃气系统、焚烧炉，燃气系统通过导热油单元与气源收集单元连接，燃气系统分别与与蒸汽系统、提纯氢气单元连接，焚烧炉与气源收集单元、蒸汽系统、燃气系统、提纯氢气单元连接，蒸汽系统、提纯氢气单元均与界外自来水连通。本发明实现了液化天然气两种生产模式的动态调整，解决了天然气制氢过程中氢气回收率较低和纯度较低的问题。

技术领域

本发明属于能源回收利用技术领域，涉及天然气液化过程氢能回收提纯装置。

背景技术

氢能被誉为21世纪最具发展潜力的洁净绿色能源，也是重要化工合成原料及特殊用途气体。由于氢的特殊特性，富含氢原子的化石燃料和水是制氢的主要原料，其生成需要从含氢物质中提取或转换。主流的煤制氢、化工副产氢、水电解制氢、深冷分离各有利弊，其环保和经济效益差强人意。天然气制取氢气是目前使用最广泛的制氢方式，其技术成熟，主要过程是天然气先与过量水反应得到H₂、CO和水蒸气为主的合成气，合成气再经过水蒸气变换将CO进一步转化为CO₂和H₂，经物理分离后得到氢产品。天然气制氢在环保、效率、能耗、投资、减碳等方面相比其他制氢优势明显，加之已完善的天然气产供储销运产业和基础设施，以天然气作为原料的低碳制氢方式即经济环保，CO₂排放量低、氢气产率高，也能为氢能产业发展提供稳定、充足、低价和低碳的供应原料。而现有的变压吸附(PSA)技术可以生产高纯度氢气，氢纯度可达99.9％；但其氢气收率较低，解吸气中含有高浓度氢气造成氢资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供天然气液化过程氢能回收提纯装置，解决现有天然气制氢过程中氢气收率较低、纯度不高的问题。

本发明采用的技术方案是，天然气液化过程氢能回收提纯装置，包括气源收集单元，气源收集单元连接有水蒸气转化制氢单元，水蒸气转化制氢单元连接有膜分离技术回收氢气单元、提纯氢气单元，膜分离技术回收氢气单元分别连接有提纯氢气单元、燃气系统、焚烧炉，燃气系统通过导热油单元与气源收集单元连接，燃气系统分别与蒸汽系统、提纯氢气单元连接，焚烧炉与气源收集单元、蒸汽系统、燃气系统、提纯氢气单元连接，蒸汽系统、提纯氢气单元均与界外自来水连通。

本发明的特征还在于，

气源收集单元包括原料气压缩机，原料气压缩机依次连接有脱碳单元、脱水单元、脱烃单元、脱汞单元、液化单元、储存单元，脱碳单元与胺再生系统双向连接，胺再生系统与导热油单元、焚烧炉连接，脱水单元、脱烃单元分别与导热油单元连接，脱汞单元、液化单元之间通过管线连接有混合气缓冲分液罐，储存单元分别与混合气缓冲分液罐、罐装单元、卸车单元、瓶装单元、气化单元连接，罐装单元、卸车单元、瓶装单元、气化单元均与混合气缓冲分液罐连接。

水蒸气转化制氢单元包括混合原料气压缩机，混合原料气压缩机与混合气缓冲分液罐连接，混合原料气压缩机依次连接有加氢反应器、脱硫反应器、水蒸汽转化炉、蒸汽发生、中变反应器、换热器，水蒸汽转化炉、蒸汽发生器均与蒸汽系统连接，加氢反应器与提纯氢气单元连接。

膜分离技术回收氢气单元包括合成气压缩机，合成气压缩机与换热器连接，合成气压缩机依次连接有膜前分液罐、膜前除雾器、精密过滤器、膜前预热器、氢膜分离器，氢膜分离器的渗余侧与焚烧炉、燃气系统连接，氢膜分离器的渗透侧与提纯氢气单元连接。

提纯氢气单元包括氢气水冷器，氢气水冷器与氢膜分离器的渗透侧连接，氢气水冷器依次连接有氢气缓冲罐、氢气压缩机A、脱硫反应器、PSA，PSA分别与氢气压缩机、焚烧炉、解吸气压缩机、火炬系统、燃气系统连接，氢气水冷器与界外自来水连通，氢气压缩机分别与加氢反应器、高压储氢罐、中压储氢罐、低压储氢罐连接，解吸气压缩机与合成气压缩机连接。

PSA由10台吸附塔组成。