[發(fā)明專利]一種PDH分離系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)燃料電池車用氫氣裝置及工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910934845.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN110553465A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章有虎;陳環(huán)琴;李傳明;韋小雄;茍文廣;吳小飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州中泰深冷技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): F25J3/02
• 分類號(hào): F25J3/02
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 鄭海峰

1.一種PDH分離系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)燃料電池車用氫氣裝置，其特征在于包括一級(jí)冷卻器(E-101)、一級(jí)分離器(D-101)、二級(jí)冷卻器(E-102)、二級(jí)分離器(D-102)、高壓膨脹機(jī)(EXP-110)、高壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-110)、低壓膨脹機(jī)(EXP-120)、低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)、液體產(chǎn)品閃蒸罐(D-301)、液體產(chǎn)品泵(P-301A/B)、PSA系統(tǒng)；

新鮮原料流(F1)股經(jīng)一級(jí)冷卻器(E-101)后分為流股a和流股b，其中流股a穿過二級(jí)冷卻器(E-102)并與低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)產(chǎn)出的氣相流股合流后穿過二級(jí)冷卻器(E-102)，穿出二級(jí)冷卻器(E-102)后與流股b合流穿過一級(jí)冷卻器(E-101)；

上游的反應(yīng)產(chǎn)物流股(F2)穿過一級(jí)冷卻器(E-101)并與一級(jí)分離器(D-101)的進(jìn)料口相連，一級(jí)分離器(D-101)的氣相出料流股穿過二級(jí)冷卻器(E-102)并與二級(jí)分離器(D-102)的進(jìn)料口相連，二級(jí)分離器(D-102)的氣相流股穿過二級(jí)冷卻器(E-102)并分為兩股，一股進(jìn)入高壓膨脹機(jī)(EXP-110)，另一股作為干氣產(chǎn)品(F3)部分或全部進(jìn)入PSA系統(tǒng)；高壓膨脹機(jī)(EXP-110)的出口與高壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-110)相連；高壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-110)的氣相出料流股經(jīng)二級(jí)冷卻器(E-102)后與低壓膨脹機(jī)(EXP-120)相連；低壓膨脹機(jī)(EXP-120)出口與低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)相連，低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)的氣相流股與經(jīng)二級(jí)冷卻器(E-102)冷卻的原料流股合流；

一級(jí)分離器(D-101)、二級(jí)分離器(D-102)、高壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-110)、低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)中產(chǎn)出的液相出料流股均與液體產(chǎn)品閃蒸罐(D-301)相連，液體產(chǎn)品閃蒸罐(D-301)的氣相出料流股經(jīng)過一級(jí)冷卻器(E-101)、二級(jí)冷卻器(E-102)復(fù)熱成常溫后離開反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)；液體產(chǎn)品閃蒸罐(D-301)的液體出料流股經(jīng)過液體產(chǎn)品泵(P-301A/B)加壓后進(jìn)入一級(jí)冷卻器(E-101)復(fù)熱成常溫后離開反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PDH分離系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)燃料電池車用氫氣裝置，其特征在于所述的低壓膨脹機(jī)(EXP-120)設(shè)有旁路，高壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-110)的氣相出料流股經(jīng)二級(jí)冷卻器(E-102)后可全部或部分經(jīng)旁路直接與低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PDH分離系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)燃料電池車用氫氣裝置，其特征在于所述的高壓膨脹機(jī)(EXP-110)設(shè)有旁路，二級(jí)分離器(D-102)的氣相流股一部分作為干氣產(chǎn)品，另一部分穿過二級(jí)冷卻器(E-102)后可全部或部分經(jīng)旁路直接進(jìn)入高壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-110)。

4.一種如權(quán)利要求1所述裝置的PDH分離系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)燃料電池車用氫氣工藝，其特征在于包括以下聯(lián)合處理步驟：

1)新鮮原料流股(F1)和上游的反應(yīng)產(chǎn)物流股(F2)在一級(jí)冷卻器(E-101)中作為熱流進(jìn)行冷熱量交換；

2)被一級(jí)冷卻器(E-101)冷凝后的反應(yīng)產(chǎn)物在一級(jí)分離器(D-101)中進(jìn)行氣相與液相分離；

3)一級(jí)冷卻器(E-101)分離出來的氣體和被一級(jí)冷卻器(E-101)冷凝后的部分新鮮原料作為熱流在二級(jí)冷卻器(E-102)中進(jìn)行冷熱量交換；

4)一級(jí)冷卻器(E-101)分離出來的氣體被二級(jí)冷卻器(E-102)冷凝后在二級(jí)分離器(D-102)中進(jìn)行氣相和液相分離；

5)二級(jí)冷卻器(E-102)分離出來的氣體在二級(jí)冷卻器(E-102)中過熱后，部分進(jìn)入高壓膨脹機(jī)(EXP-110)進(jìn)行膨脹制冷；另一部分作為干氣產(chǎn)品；

6)步驟5)膨脹后的物流進(jìn)入高壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-110)進(jìn)行氣液相分離，分離出來的氣體在二級(jí)冷卻器(E-102)中復(fù)熱；

7)步驟6)復(fù)熱后的氣體出二級(jí)冷卻器(E-102)，部分直接進(jìn)入低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)，另一部分經(jīng)低壓膨脹機(jī)(EXP-120)中膨脹制冷后進(jìn)入低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)；

8)低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)分離的氣體與被二級(jí)冷卻器(E-102)冷凝后的新鮮原料混合作為預(yù)混合的聯(lián)合進(jìn)料給二級(jí)冷卻器(E-102)提供冷量；

9)預(yù)混合的聯(lián)合進(jìn)料出二級(jí)冷卻器(E-102)后，與被一級(jí)冷卻器(E-101)冷凝后的另一部分新鮮原料進(jìn)入一級(jí)冷卻器(E-101)中作為聯(lián)合進(jìn)料給一級(jí)冷卻器(E-101)提供冷量，變成常溫后出反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)；

10)富含氫氣的干氣產(chǎn)品依次經(jīng)過二級(jí)冷卻器(E-102)、一級(jí)冷卻器(E-101)復(fù)熱成常溫氣體出反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)；

11)一級(jí)分離器(D-101)、二級(jí)分離器(D-102)、高壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-110)、低壓膨脹機(jī)后汽液分離器(D-120)中的液體經(jīng)過節(jié)流降壓后進(jìn)入液體產(chǎn)品閃蒸罐(D-301)，液體產(chǎn)品閃蒸罐(D-301)中的氣體經(jīng)過一級(jí)冷卻器(E-101)復(fù)熱成常溫后也離開反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)；

12)液體產(chǎn)品閃蒸罐(D-301)中的液體經(jīng)過液體產(chǎn)品泵(P-301A/B)加壓后進(jìn)入一級(jí)冷卻器(E-101)復(fù)熱成常溫，作為液體產(chǎn)品離開反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)；

13)富含氫氣的干氣產(chǎn)品出反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)后，部分或全部進(jìn)入PSA系統(tǒng)依次經(jīng)歷吸附(A)、多級(jí)壓力均衡降(EID)、順放(PP)、逆放(D)、沖洗(P)、多級(jí)壓力均衡升(EIR)、最終升壓(FR)處理步驟進(jìn)行氫氣提純作為用于燃料電池的氫氣。