本發(fā)明屬于化工設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)模化高效加氫反應(yīng)體系。

背景技術(shù)：

1、通過天然作用再生更新，從而為人類反復(fù)利用的資源叫可再生資源，又稱為可更新資源。如植物、微生物、可降解塑料袋、水資源、地?zé)豳Y源和各種自然生物群落、森林、草原、水生生物等?？稍偕匀毁Y源在現(xiàn)階段自然界的特定時(shí)空條件下，能持續(xù)再生更新、繁衍增長、保持或擴(kuò)大其儲(chǔ)量，依靠種源而再生。泛指從自然界獲取的，可以再生的非化石能源，主要是指風(fēng)能、太陽能、水能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿茸匀荒茉矗覈稍偕茉促Y源非常豐富，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和開發(fā)利用的潛力很大，軍事資源潛力也很大。

2、可再生能源發(fā)展?jié)摿ξㄒ皇艿狡洳环€(wěn)定性的限制，因?yàn)榘l(fā)電很大程度上依賴于天氣變化，如果要是沒有采取合理的措施來改善這種波動(dòng)性，可再生能源的未來發(fā)展趨勢(shì)將令人堪憂。

3、針對(duì)光伏、風(fēng)電等儲(chǔ)能領(lǐng)域，電力不穩(wěn)定，電解水制氫產(chǎn)氣量也隨之波動(dòng)較大。針對(duì)此種情況用高壓氫儲(chǔ)運(yùn)占地面積大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，采用常溫常壓液態(tài)有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)是個(gè)很好的選擇，但需要解決氫氣產(chǎn)量隨時(shí)間波動(dòng)的特性和化工裝置連續(xù)穩(wěn)定操作的矛盾。

4、發(fā)明目的

5、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)模化高效加氫反應(yīng)體系。

6、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)目的，一種可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)模化高效加氫反應(yīng)體系，包括：n個(gè)并聯(lián)的反應(yīng)單元、系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備組以及控制單元；

7、所述每個(gè)反應(yīng)單元包括用于合成液態(tài)氫源材料的反應(yīng)器、混合原料的混合器以及控制原料及產(chǎn)物流量的控制閥組；

8、所述系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備組用于整個(gè)體系原料氫氣和液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供應(yīng)、產(chǎn)物液態(tài)氫源材料回流及原料氫氣在體系中循環(huán)利用和排放；

9、所述控制單元用于根據(jù)原料氫氣流量的波動(dòng)，控制反應(yīng)單元開啟和關(guān)閉的數(shù)量，并控制進(jìn)入不同反應(yīng)單元的原料氫氣、液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給量以及產(chǎn)物態(tài)氫源材料回流量，消除原料氫氣的波動(dòng)對(duì)加氫反應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)加氫反應(yīng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

10、進(jìn)一步的，原料氫氣是采用可再生能源通過電解水制得的。

11、進(jìn)一步的，可再生能源為光伏、光熱、水電、風(fēng)電、潮汐能。

12、進(jìn)一步的，控制閥組包括氫氣閥組、液態(tài)儲(chǔ)氫載體閥組和產(chǎn)物開關(guān)閥，所述氫氣閥組、液態(tài)儲(chǔ)氫載體閥組都包括開關(guān)閥、流量控制閥以及流量計(jì)。

13、進(jìn)一步的，系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備組包括新氫壓機(jī)組、循環(huán)氫壓縮機(jī)、儲(chǔ)油泵組、循環(huán)泵組、第一閥組、第二閥組和第三閥組；

14、所述新氫壓機(jī)組用于壓縮原料氫氣到反應(yīng)所需的壓力；

15、所述循環(huán)氫壓縮機(jī)用于將多余的氫氣循環(huán)回收使用；

16、所述儲(chǔ)油泵組用于提供所需原料液態(tài)儲(chǔ)氫載體流量的壓力，實(shí)現(xiàn)所需液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給；所述循環(huán)泵組用于將部分產(chǎn)物液態(tài)氫源材料回流至反應(yīng)器；

17、所述第一閥組、第二閥組和第三閥組分別包括開關(guān)閥、流量控制閥以及流量計(jì)，分別設(shè)置在產(chǎn)物液態(tài)氫源材料回流管路、氫氣循環(huán)回收管路和排放管路上。

18、進(jìn)一步的，新氫壓機(jī)組中新氫壓機(jī)的數(shù)量范圍為1～m，m≤n。

19、進(jìn)一步的，控制單元根據(jù)原料氫氣流量的波動(dòng)控制控制反應(yīng)單元開啟和關(guān)閉的數(shù)量采用以下步驟：

20、(1)當(dāng)原料氫氣的流量從0％到100％產(chǎn)能爬坡階段，優(yōu)先啟動(dòng)產(chǎn)能最小的反應(yīng)器，隨著產(chǎn)能的增大，超過已開啟反應(yīng)器總產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的上升操作彈性范圍外時(shí)，優(yōu)先啟動(dòng)產(chǎn)能最小的反應(yīng)器；

21、(2)當(dāng)原料氫氣的流量從100％到0％產(chǎn)能下降階段，當(dāng)產(chǎn)能降低到當(dāng)前所有運(yùn)行反應(yīng)器總產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的下降操作彈性范圍外時(shí)，優(yōu)先關(guān)閉產(chǎn)能最大的反應(yīng)器。

22、進(jìn)一步的，單個(gè)反應(yīng)器的操作彈性范圍為20％～50％，已開啟反應(yīng)器總產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的下降操作彈性范圍設(shè)定為上升操作彈性范圍的30％～100％。

23、進(jìn)一步的，控制單元根據(jù)原料氫氣流量的波動(dòng)控制控制進(jìn)入不同反應(yīng)單元的原料氫氣、液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給量以及產(chǎn)物態(tài)氫源材料回流量，當(dāng)原料氫氣在已開啟反應(yīng)器總產(chǎn)能操作彈性范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)采用以下步驟：

24、(1)氫氣流量降低時(shí)，降低流入所有反應(yīng)器的原料氫氣和液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給量，輔以增大產(chǎn)物液態(tài)氫源材料的回流，保證系統(tǒng)工藝參數(shù)平衡；

25、(2)氫氣流量增大時(shí)，增大流入所有反應(yīng)器的原料氫氣和液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給量，輔以減少產(chǎn)物液態(tài)氫源材料的回流，保證系統(tǒng)工藝參數(shù)平衡；

26、同時(shí)控制原料氫氣與液體儲(chǔ)氫載體的體積比范圍為：200～2000：1。

27、進(jìn)一步的，控制單元根據(jù)原料氫氣流量的波動(dòng)控制控制進(jìn)入不同反應(yīng)單元的原料氫氣和液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給量，當(dāng)原料氫氣超過已開啟反應(yīng)器總產(chǎn)能操作彈性范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)采用以下步驟：

28、(1)當(dāng)氫氣流量增加時(shí)，優(yōu)先啟動(dòng)未啟動(dòng)反應(yīng)器中產(chǎn)能最小的反應(yīng)器；

29、(2)當(dāng)氫氣流量降低時(shí)，優(yōu)先關(guān)閉已啟動(dòng)反應(yīng)器中產(chǎn)能最大的反應(yīng)器；

30、同時(shí)控制原料氫氣與液體儲(chǔ)氫載體的體積比范圍為：200～2000：1。

31、本發(fā)明創(chuàng)造性地提出多個(gè)不同規(guī)模的加氫裝置并聯(lián)，總的加氫裝置覆蓋最大氣量需求，當(dāng)氫氣累計(jì)波動(dòng)大時(shí)，根據(jù)氫氣量對(duì)加氫裝置進(jìn)行不同的組合；當(dāng)氫氣累計(jì)波動(dòng)小時(shí)，調(diào)節(jié)當(dāng)前組合下的加氫裝置工藝參數(shù)。本發(fā)明的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)模化高效加氫反應(yīng)體系解決了可再生能源制氫產(chǎn)量隨時(shí)間波動(dòng)的缺點(diǎn)，提供了利用可再生能源安全高效制氫與儲(chǔ)氫的有效途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

技術(shù)特征：

1.一種可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)?；咝Ъ託浞磻?yīng)體系，其特征在于包括：n個(gè)并聯(lián)的反應(yīng)單元、系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備組以及控制單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)?；咝Ъ託浞磻?yīng)體系，其特征在于：所述原料氫氣是采用可再生能源通過電解水制得的。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)?；咝Ъ託浞磻?yīng)體系，其特征在于，所述可再生能源為光伏、光熱、水電、風(fēng)電、潮汐能。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)?；咝Ъ託浞磻?yīng)體系，其特征在于：所述控制閥組包括氫氣閥組、液態(tài)儲(chǔ)氫載體閥組和產(chǎn)物開關(guān)閥，所述氫氣閥組、液態(tài)儲(chǔ)氫載體閥組都包括開關(guān)閥、流量控制閥以及流量計(jì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)模化高效加氫反應(yīng)體系，其特征在于：所述系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備組包括新氫壓機(jī)組、循環(huán)氫壓縮機(jī)、儲(chǔ)油泵組、循環(huán)泵組、第一閥組、第二閥組和第三閥組；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)模化高效加氫反應(yīng)體系，其特征在于，所述新氫壓機(jī)組中新氫壓機(jī)的數(shù)量范圍為1～m，m≤n。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)?；咝Ъ託浞磻?yīng)體系，其特征在于：所述控制單元根據(jù)原料氫氣流量的波動(dòng)控制控制反應(yīng)單元開啟和關(guān)閉的數(shù)量采用以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)模化高效加氫反應(yīng)體系，其特征在于：所述單個(gè)反應(yīng)器的操作彈性范圍為20％～50％，已開啟反應(yīng)器總產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的下降操作彈性范圍設(shè)定為上升操作彈性范圍的30％～100％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)模化高效加氫反應(yīng)體系，其特征在于：所述控制單元根據(jù)原料氫氣流量的波動(dòng)控制控制進(jìn)入不同反應(yīng)單元的原料氫氣、液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給量以及產(chǎn)物態(tài)氫源材料回流量，當(dāng)原料氫氣在已開啟反應(yīng)器總產(chǎn)能操作彈性范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)采用以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)?；咝Ъ託浞磻?yīng)體系，其特征在于：所述控制單元根據(jù)原料氫氣流量的波動(dòng)控制控制進(jìn)入不同反應(yīng)單元的原料氫氣和液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給量，當(dāng)原料氫氣超過已開啟反應(yīng)器總產(chǎn)能操作彈性范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)采用以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可配合波動(dòng)產(chǎn)氫的規(guī)?；咝Ъ託浞磻?yīng)體系，包括：n個(gè)并聯(lián)的反應(yīng)單元、系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備組以及控制單元；每個(gè)反應(yīng)單元包括用于合成液態(tài)氫源材料的反應(yīng)器、混合原料的混合器以及控制原料及產(chǎn)物流量的控制閥組；系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備組用于整個(gè)體系原料氫氣和液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供應(yīng)、產(chǎn)物液態(tài)氫源材料回流及原料氫氣在體系中循環(huán)利用和排放；所述控制單元用于根據(jù)原料氫氣流量的波動(dòng)，控制反應(yīng)單元開啟和關(guān)閉的數(shù)量，并控制進(jìn)入不同反應(yīng)單元的原料氫氣和液態(tài)儲(chǔ)氫載體的供給量，消除原料氫氣的波動(dòng)對(duì)加氫反應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)加氫反應(yīng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明解決了可再生能源制氫產(chǎn)量隨時(shí)間波動(dòng)的缺點(diǎn)，提供了利用可再生能源安全高效制氫與儲(chǔ)氫的有效途徑。

技術(shù)研發(fā)人員：程寒松,楊益清,汪泉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢氫陽能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10