一種加氫站的氫氣生產(chǎn)設(shè)備及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加氫站技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種加氫站的氫氣生產(chǎn)設(shè)備及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]氫，是一種21世紀(jì)最理想的能源之一，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會(huì)污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的主要是COjPSO2，可分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨。煤和石油的儲(chǔ)量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠(yuǎn)不會(huì)用完。氫的分布很廣泛，水就是氫的大“倉庫”，其中含有11%的氫。泥土里約有1.5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動(dòng)植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲(chǔ)水量很大，因此可以說，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法從制取氫，那么氫也將是一種價(jià)格相當(dāng)便宜的能源。
[0003]為應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)汽車日益普及帶來的環(huán)保問題，國際社會(huì)已達(dá)成共識(shí)，開發(fā)環(huán)境友好的替代燃料，走可持續(xù)發(fā)展之路。使用氫氣為燃料的燃料電池汽車被公認(rèn)為是目前最理想、最現(xiàn)實(shí)、最有可能替代傳統(tǒng)汽車的技術(shù)。近二十年來，各國政府及各大能源公司、汽車公司紛紛投入巨資于氫能的開發(fā)和利用，使得燃料電池汽車技術(shù)得到了飛速發(fā)展。近十年來，為配合燃料電池汽車的研發(fā)、示范運(yùn)行，全世界已先后興建了 200多座各種類型的加氫站，這些加氫站除了為燃料電池汽車提供氫氣體加注外，還為各型氫氣儲(chǔ)罐車加注氫氣。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，加氫站的氫氣來源主要有電解水制氫方式、天然氣重整制氫方式及其它有機(jī)氫化物制氫方式。這方面的專利有:1、中國發(fā)明專利200610088913.9公開了一種可快速充裝氫氣的制氫氫氣加注系統(tǒng)及其方法，該制氫氫氣加注系統(tǒng)的氫氣來源為電解水制氫及天然氣重整制氫；2、中國發(fā)明專利申請(qǐng)201280050583.8公開了一種加氫站，該加氫站的氫氣來源是:利用煉油廠大量生產(chǎn)的氫與芳香族烴發(fā)生反應(yīng)而得到的氫化物，再利用運(yùn)輸車輸送到加氫站，最后將氫化物經(jīng)重整反應(yīng)制得氫氣。然而，這類方法需要消耗本來就很緊缺的礦物燃料，并且這類制氫設(shè)備體積大、啟動(dòng)慢、智能化低、安全性差、能耗高。
[0005]隨著技術(shù)的進(jìn)步，甲醇水重整制氫技術(shù)逐漸得到發(fā)展，該重整制氫技術(shù)所制得的氫氣逐漸被作為加氫站的氫氣來源。甲醇水重整制氫技術(shù)參照中國發(fā)明申請(qǐng)201310340475.0 (申請(qǐng)人:上海合既得動(dòng)氫機(jī)器有限公司)，該專利公開了一種甲醇水制氫系統(tǒng)，甲醇與水蒸氣重整器的重整室內(nèi)，在350-409°C溫度下1-5M Pa的壓力條件下通過催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳，這是一個(gè)多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)方程如下:(1)CH30H —C0+2H2;(2)H20+C0 — C02+H2；⑶CH 30H+H20 — C02+3H2，重整反應(yīng)生成的氏和CO 2，再經(jīng)過分離室的鈀膜分離器將4和CO2分離，得到高純氫氣。利用甲醇水重整制氫技術(shù)制得氫氣作為加氫站的氫氣來源，目前已經(jīng)在上海、大連等城市的加氫站中得到應(yīng)用，但是，現(xiàn)有加氫站中甲醇水重整制氫技術(shù)均采用單一的重整器，智能化差、無法模塊化、體積大、啟動(dòng)慢，甲醇原料浪費(fèi)嚴(yán)重，安全性低，整個(gè)過程需要貯氫罐，制氫及注氫穩(wěn)定性難以保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種加氫站的氫氣生產(chǎn)設(shè)備，該氫氣生產(chǎn)設(shè)備模塊化高，單一模塊體積小、啟動(dòng)快速，無需要貯氫罐、能即時(shí)制氫及快速分離出氫氣，穩(wěn)定性好，智能化高，制氫溫度、氣體流量及氣壓等方面參數(shù)控制靈敏，安全性高、可靠性強(qiáng)。為此，本發(fā)明還要提供一種所述加氫站的氫氣生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)工
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[0007]為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種加氫站的氫氣生產(chǎn)設(shè)備，包括控制裝置、甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置及至少三組甲醇水重整制氫模組，所述控制裝置與甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置及每一組甲醇水重整制氫模組均電性連接，以控制甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置及各組甲醇水重整制氫模組的工作狀態(tài)；所述各組甲醇水重整制氫模組制得的氫氣通過輸送管道直接傳送給氫氣加注系統(tǒng)，該氫氣加注系統(tǒng)在氫氣加注的過程中，將即時(shí)氫氣需求量反饋給控制裝置，該控制裝置根據(jù)氫氣加注系統(tǒng)的氫氣需求量信息控制適當(dāng)數(shù)量的甲醇水重整制氫模組運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置向運(yùn)轉(zhuǎn)的甲醇水重整制氫模組輸送甲醇和水原料。
[0008]所述甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置包括甲醇水儲(chǔ)存容器及輸送泵，所述甲醇水儲(chǔ)存容器內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水原料，所述輸送泵用于將甲醇水儲(chǔ)存容器中的甲醇和水原料輸送至甲醇水重整制氫模組；所述輸送泵的數(shù)量與甲醇水重整制氫模組的數(shù)量相匹配，所述甲醇水儲(chǔ)存容器的數(shù)量等于或少于輸送泵的數(shù)量。
[0009]所述甲醇水重整制氫模組包括重整器，該重整器內(nèi)設(shè)有重整室及氫氣純化裝置，重整室內(nèi)的溫度為300-570°C溫度，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生甲醇和水的重整制氫反應(yīng)制得含氫氣體，重整室與氫氣純化裝置通過連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室內(nèi)，能通過重整室內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路作為重整室與氫氣純化裝置之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與氫氣純化裝置的溫度相同或接近，從氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，供應(yīng)給氫氣加注系統(tǒng)。
[0010]所述甲醇水重整制氫模組包括兩種優(yōu)選結(jié)構(gòu)方式:
第一種甲醇水重整制氫模組的優(yōu)選結(jié)構(gòu)方式是:所述甲醇水重整制氫模組整合有換熱器，所述換熱器安裝于甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水原料在換熱器中，與重整室輸出的高溫氣體進(jìn)行換熱，甲醇和水原料溫度升高、汽化；所述重整器設(shè)有電加熱器，該電加熱器為重整室提供300-570°C溫度；所述氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端輸出的氫氣，經(jīng)換熱器后溫度降低，再供應(yīng)給氫氣加注系統(tǒng)。
[0011]進(jìn)一步，所述換熱器與重整器之間還設(shè)有補(bǔ)償汽化裝置，該補(bǔ)償汽化裝置設(shè)有電加熱器，所述甲醇和水原料經(jīng)補(bǔ)償汽化裝置后可進(jìn)一步汽化。
[0012]第二種甲醇水重整制氫模組的優(yōu)選結(jié)構(gòu)方式是:所述甲醇水重整制氫模組整合有換熱器，所述換熱器安裝于甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水原料在換熱器中，與重整室輸出的高溫氣體進(jìn)行換熱，甲醇和水原料溫度升高、汽化；所述重整器內(nèi)還沒有汽化室，所述甲醇和水原料在換熱器中換熱后進(jìn)入汽化室汽化，汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽進(jìn)入重整室，重整室下部及中部溫度為300-420 °C，重整室上部的溫度為400-570°C ;所述重整室與氫氣純化裝置之間的連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室的上部；所述氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端輸出的氫氣，經(jīng)換熱器后溫度降低，再供應(yīng)給氫氣加注系統(tǒng)。
[0013]進(jìn)一步，所述重整器一端安裝有啟動(dòng)裝置，該啟動(dòng)裝置包括杯座，杯座上安裝有原料輸入管道、加熱氣化管道、點(diǎn)火裝置及溫度探測(cè)裝置；所述原料輸入管道可輸入甲醇和水原料，原料輸入管道與加熱氣化管道相連通，甲醇和水原料經(jīng)原料輸入管道進(jìn)入加熱氣化管道后，從加熱氣化管道的末端輸出；所述點(diǎn)火裝置的位置與加熱氣化管道的末端相對(duì)應(yīng)，用于對(duì)加熱氣化管道中輸出的甲