[發明專利]控制氫氣發生器中的壓縮機電動機轉速的設備和方法

無效

• 申請號: 200580046987.X
• 申請日: 2005-12-09
• 公開（公告）號: CN101443110A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: M·哈加加亞尼
• 申請（專利權）人: 德士古發展公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 朱德強

技術領域

本發明大致涉及氫氣制造領域。本發明的設備和方法通過從包括氫氣和一種或多種雜質的產品中移除雜質而制造富氫的產品。雜質可通過各種提純技術除去，例如變壓吸附、薄膜分離和類似技術，這些技術需要所述產品在相對高的壓力下供給。本發明還涉及用于儲存目的的提純后的或富氫的產品的壓縮。更特別地，本發明涉及具有燃料處理單元的變壓吸附單元的集成和操作，以生產富氫的重整物。

背景技術

氫被廣泛應用于各種工業領域，從航空到食品生產，到油氣生產和提煉。氫在這些領域中用作促進劑、氛圍氣體、運載氣體、稀釋氣體、燃燒反應的燃料、燃料電池的燃料，以及各種化學反應和工藝中的還原劑。此外，氫還被認為是發電的一種可替換的燃料，因為它可再生、充足、有效，并且不像其它替換物，它在生產時零排放。雖然對氫有大規模消耗和更多的潛在需求，但是一種抑制氫消耗進一步增長的不利之處在于，缺少用于氫生產、儲存和廣泛配送的基礎設備。

一種克服這種困難的方式是分布式的氫生產，例如通過使用燃料處理器將基于碳氫化合物的燃料重整為富氫的重整物。燃料重整工藝，例如蒸汽重整，部分氧化，和自動熱重整，可用于將基于碳氫化合物的燃料，例如天然氣，LPG，汽油和柴油在需要氫的場所轉化為富氫的重整物。然而，除所需的氫產品之外，燃料重整器典型地會產生出降低重整產品的價值的不需要的雜質。例如，在傳統的蒸汽重整過程中，碳氫化合物供料，例如甲烷、天然氣、丙烷、汽油、石腦油或柴油被蒸發，與蒸汽混合，并且通過蒸汽重整催化劑。碳氫化合物供料的大部分被轉化為氫和雜質的重整混合物，所述雜質例如是一氧化碳和二氧化碳。為了降低一氧化碳的含量，所述重整物典型地接受水-氣轉移反應(shift?reaction)，其中一氧化碳與蒸汽反應以形成二氧化碳和氫。在轉移反應之后，額外的提純步驟可用于將氫純度提高至可接受的等級。這些提純步驟可包括但不限于甲烷化作用，選擇性氧化反應、薄膜分離技術和選擇性吸附例如變溫吸附和/或變壓吸附工藝。

盡管提純技術可有效地提供純化的氫產品，但很多情況下需要將所述產品壓縮成初始高壓供給。類似地，很多形式的氫儲存例如固氫材料和高壓罐的使用同樣需要高壓氫供給。然而，來自氫氣發生器例如燃料處理器的供料可能具有壓力和/或流量的波動，尤其是在啟動、停機和其它瞬態過程中。不能適當地控制用于壓縮這種供料的壓縮單元的速度，尤其是在氫氣發生器的瞬態操作中，會在系統中產生真空。此外，即使是來自氫氣發生器的產品的流量是相對穩定的，當相關的壓縮機被增加能量和/或減少能量時，也會產生真空。真空的出現在系統部件中產生應力，可在氫氣發生器中導致擾動，并產生使環境氣體被抽吸進入所述系統的可能。

發明內容

在本發明的一個方面中，提供了一種用于制造氫氣的設備。該設備包括氫氣發生器和壓縮單元，所述氫氣發生器產生包括氫氣的產品，所述壓縮單元設置在所述氫氣發生器下游，用于接受所述產品并生產壓縮后的產品。氫氣發生器可包括具有氧化劑和重整器的燃料處理器。壓縮單元具有感應電動機和用于調整該電動機轉速的裝置。所述用于調整電動機轉速的裝置包括變頻驅動器或軟啟動裝置，在所述用于調整電動機轉速的裝置包括軟啟動裝置的情況下，所述軟啟動裝置可具有多個開關和可調節的斜坡計時器(ramp?timer)，該開關具有可調節的點火角度。一個下游單元設置在壓縮單元的下游。該下游單元包括一個或多個提純單元，用于接收所述壓縮后的產品的至少一部分并生產富氫的產品；第二壓縮單元，其用于接收和壓縮所述壓縮后的產品或富氫產品；以及儲存單元，其用于接收和儲存壓縮后的產品、富氫產品或壓縮后的富氫產品。

在本發明的工藝方面，提供了一種生產氫氣的方法。該方法包括如下步驟：在氫氣發生器中產生包括氫的產品；在壓縮單元中壓縮所述產品，其中所述壓縮單元具有用于制造壓縮后的產品的感應電動機；和響應氫氣發生器的瞬態操作來調節所述電動機的轉速。所述氫氣發生器可包括燃料處理器。電動機轉速可通過調節作用在感應電動機上的電壓的線頻(line?frequency)或通過調節作用在所述感應電動機上的電壓的RMS來調節。

附圖說明

本發明可通過參考下述結合附圖的說明而得以理解。

圖1是本發明的實施例的示意圖，包括氫氣發生器、壓縮單元和提純單元。

圖2是本發明的實施例的示意圖，包括燃料處理器、壓縮單元和提純單元。

圖3是本發明的實施例的示意圖，包括燃料處理器、壓縮單元，提純單元、第二壓縮單元和儲存單元。

圖4是燃料處理器中的工藝流程的方框圖。