一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统

专利检索2024-12-04  22


本技术属于氢气提纯系统领域,具体涉及一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统。


背景技术:

1、氢能是一种可再生能源,可用于多种领域,被广泛认为是未来清洁能源的候选者之一。目前,供给不同领域氢气多依赖单一气源下氢气提纯及处理且技术较为成熟。但是,随着氢能的发展,用氢领域对不同纯度氢气的需求逐渐增加,单一气源供气再提纯存在供气效率低、提纯方法难以针对性变化等问题。因此,结合当地能源的分布情况,高效利用不同氢源会成为一种解决方案。其中,由于氢气来源不同,要想供给不同用户不用纯度的氢气,需要针对性地选择氢气提纯方法,才能提高气体利用率及提纯效率,从而进一步提高经济效益。

2、氢气提纯方法主要有膜分离法、变压吸附法、深冷分离法。以上几种分离方法,变压吸附法的操作灵活性最高,氢气提纯纯度可达99.99%,但是更适合于提纯含氢量大于40%的原料气。深冷分离法、膜分离法均可适合于提纯含氢量低的原料气且具有较高的氢回收率,其中,深冷分离法提纯纯度可达90%~99%,但是其投资最高,较适合装置规模需要扩能时使用;膜分离法提纯纯度可达80%~99%,更适合原料气压力较高且规模较小的氢气提纯装置。

3、在氢气利用领域,燃料电池要求氢气纯度一般大于99.97%,合成氨、合成甲醇一般要求氢气纯度大于99.99%,氢冶金要求氢气纯度一般大于50%。综上,根据不同气源、不同用气要求设计不同方法提纯氢气,有利于提高氢能利用效率,对于实际应用具有重要意义。


技术实现思路

1、本实用新型研发目的是为了解决单一气源供气再提纯存在供气效率低、提纯方法难以针对性变化的问题。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述,以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解,这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分,也不是意图限定本实用新型的范围。

2、本实用新型的技术方案:

3、一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统,包括氢气供应系统、氢气提纯系统、末端用气系统、控制中心和数据采集系统,氢气供应系统、氢气提纯系统和末端用气系统依次建立连接,氢气供应系统、氢气提纯系统和末端用气系统上分别设置有数据采集系统,氢气供应系统、氢气提纯系统和末端用气系统通过数据采集系统将信号传输至控制中心,控制中心分别向氢气供应系统、氢气提纯系统和末端用气系统传输匹配信号。

4、进一步的,还包括周边信息模块,周边信息模块通过数据采集系统将信号传输至控制中心。

5、进一步的,所述氢气供应系统包括天然气裂解制氢单元、电解水制氢单元、煤制氢单元和掺氢管路单元,天然气裂解制氢单元和电解水制氢单元通过管路与末端用气系统连接,天然气裂解制氢单元、电解水制氢单元、煤制氢单元和掺氢管路单元通过氢气提纯系统与末端用气系统建立连接。

6、进一步的,所述氢气提纯系统包括膜分离装置、深冷分离装置和变压吸附装置,膜分离装置与深冷分离装置并联并与末端用气系统连接或通过变压吸附装置与末端用气系统连接,煤制氢单元和掺氢管路单元通过管路与膜分离装置和深冷分离装置建立连接。

7、进一步的,所述末端用气系统包括钢铁制造单元、化工单元和燃料电池单元,钢铁制造单元与天然气裂解制氢单元和电解水制氢单元通过管路连接,钢铁制造单元通过膜分离装置和深冷分离装置与煤制氢单元和掺氢管路单元建立连接,化工单元和燃料电池单元分别通过管路与变压吸附装置建立连接。

8、本实用新型具有以下有益效果:

9、1、本实用新型的一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统,解决现阶段不同氢气来源、不同用气需求下的氢气提纯问题,实现了多系统供氢、针对性提纯和多场景用氢,利用数据采集与控制系统,采集并处理供应系统、提纯系统、用户的主要信息,实现用户与不同气源、不同提纯系统匹配,将多系统供氢、多类型用氢一体化,实现氢能高效利用。

10、2、本实用新型的一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统不局限于一种氢源,可因地制宜选择天然气裂解制氢单元、电解水制氢单元、煤制氢单元和掺氢管路单元作为氢源,当确定某一用户用气时,可利用一种或多种氢源组合,提纯后满足要求的氢气再分输到末端不同用户。



技术特征:

1.一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统,其特征在于:包括氢气供应系统(1)、氢气提纯系统(2)、末端用气系统(3)、控制中心(4)和数据采集系统(6),氢气供应系统(1)、氢气提纯系统(2)和末端用气系统(3)依次建立连接,氢气供应系统(1)、氢气提纯系统(2)和末端用气系统(3)上分别设置有数据采集系统(6),氢气供应系统(1)、氢气提纯系统(2)和末端用气系统(3)通过数据采集系统(6)将信号传输至控制中心(4),控制中心(4)分别向氢气供应系统(1)、氢气提纯系统(2)和末端用气系统(3)传输匹配信号(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统,其特征在于:还包括周边信息模块(5),周边信息模块(5)通过数据采集系统(6)将信号传输至控制中心(4)。

3.根据权利要求1所述的一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统,其特征在于:所述氢气供应系统(1)包括天然气裂解制氢单元(11)、电解水制氢单元(12)、煤制氢单元(13)和掺氢管路单元(14),天然气裂解制氢单元(11)和电解水制氢单元(12)通过管路与末端用气系统(3)连接,天然气裂解制氢单元(11)、电解水制氢单元(12)、煤制氢单元(13)和掺氢管路单元(14)通过氢气提纯系统(2)与末端用气系统(3)建立连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统,其特征在于:所述氢气提纯系统(2)包括膜分离装置(21)、深冷分离装置(22)和变压吸附装置(23),膜分离装置(21)与深冷分离装置(22)并联并与末端用气系统(3)连接或通过变压吸附装置(23)与末端用气系统(3)连接,煤制氢单元(13)和掺氢管路单元(14)通过管路与膜分离装置(21)和深冷分离装置(22)建立连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于不同供应端和应用场景的氢气提纯系统,其特征在于:所述末端用气系统(3)包括钢铁制造单元(31)、化工单元(32)和燃料电池单元(33),钢铁制造单元(31)与天然气裂解制氢单元(11)和电解水制氢单元(12)通过管路连接,钢铁制造单元(31)通过膜分离装置(21)和深冷分离装置(22)与煤制氢单元(13)和掺氢管路单元(14)建立连接,化工单元(32)和燃料电池单元(33)分别通过管路与变压吸附装置(23)建立连接。


技术总结
一种基于不同供应端和与应用场景的氢气提纯系统,属于氢气提纯系统领域。本技术解决了单一气源供气再提纯存在供气效率低、提纯方法难以针对性变化的问题。本技术包括氢气供应系统、氢气提纯系统、末端用气系统、控制中心和数据采集系统,氢气供应系统、氢气提纯系统和末端用气系统依次建立连接,氢气供应系统、氢气提纯系统和末端用气系统上分别设置有数据采集系统,氢气供应系统、氢气提纯系统和末端用气系统通过数据采集系统将信号传输至控制中心,控制中心分别向氢气供应系统、氢气提纯系统和末端用气系统传输匹配信号。本技术实现了多系统供氢、针对性提纯和多场景用氢。

技术研发人员:孔冉,唐建峰,韩笑,张雪,朱海鹏
受保护的技术使用者:中国石油大学(华东)
技术研发日:20230928
技术公布日:2024/5/29
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