[發明專利]一種撬裝式移動現場制氫一體機

在審

• 申請號: 202010145433.1
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111137856A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王哲;韓鳳翚;紀玉龍;李文華
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04;C01B3/50;F28D7/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王思宇;李洪福

本發明提供一種撬裝式移動現場制氫一體機，包括依次連通的氣化器、干燥過濾器、預熱加熱器和氨氣裂解氫分離提純單元；所述預熱加熱器包括廢熱回收部部和加熱分流部，所述加熱分流部設置分流歧管，所述分流歧管外側纏繞設置干燒電熱絲；所述氨氣裂解氫分離提純單元包括制氫部和純化部；所述制氫部包括氨氣入口歧管和氫氣出口歧管；所述制氫部還設置與所述廢熱回收部相連通的氮氣出口；所述純化部填充分子篩吸附劑；所述一體機呈上下結構；所述一體機的外部通過設置隔熱板與外界相隔，所述一體機的上下層之間通過隔熱板相隔。解決了現有的現場制氫技術存在的高耗能、高排放的問題。

技術領域

本發明涉及氨氣裂解轉化制氫設備領域，具體而言，尤其涉及一種撬裝式移動現場制氫一體機。

背景技術

在眾多可再生能源中氫能被譽為“能源皇冠上的明珠”是一種完全清潔可再生的終極能源。雖然氫分布廣泛，然而自然狀態下游離態氫存在量極少，如何經濟低碳環保的富集純化進而制造氫氣從而使用是目前氫能源普及的一大難題。由于制氫后的儲運較復雜而且極其昂貴，氣態壓力儲氫需要生產設計壓力為98MPa的儲氫罐才能滿足要求，液氫儲運需要將氫氣在常壓下降低到-253℃進行液化，存罐技術難度材料要求極高。在上述技術不成熟的情況下急需尋找可替代的具有經濟性儲氫制氫方法。因此現場制氫技術應運而生，摒棄了大規模制氫后氫能儲運的經濟性以及安全性的難題，如加氫站等現場制造氫氣現需現制現用等技術越來越受到人們的關注。

氨作為一種含氫質量分數17.6％的有機物質，其在600～800℃左右常壓加入常規催化劑完全裂解為氫氣和氮氣且轉化效率可達99.9％，具有非常大的現場產氫潛力。每公斤液氨可制得2.64立方米混合氣體，其中氫氣1.98立方米，氮氣0.66立方米，沒有其它氮氧以及碳氧污染物。而且液氨的體積能量密度是液氫的1.53倍，在相同體積條件下能量儲運率更高。目前，國內加氫站的氫氣價格約70元每公斤，而液氨的價格約3000元每噸，其分解得到的氫氣約16.7元每公斤，其中還沒有對比氫和氨在儲存、運輸、分解等成本的差價。因此，氨作為儲氫-制氫的原料氣來源及其有前途和新引力的技術形式。

然而，目前最常見的現場制氫方式大體有水電解制氫，天然氣重整制氫以及甲烷、氨裂解制氫等。其中國外有相當比例的加氫站是使用電解水制氫，雖然其原料最易獲得，但主要成本為電力以及電解槽的電流密度決定其產氫速率，目前每立方氫氣(0.089kg)生產需耗電5千瓦時，而且水的單位質量儲氫量僅為11.1％，雖然制氫純度較高，但是其經濟性和合理性還需要綜合考慮。天然氣重整以及甲烷裂解制氫由于副產品會產生CO和CO2相關工藝中多出了捕獲過程因此不宜在現場進行操作，而且天然氣和甲烷的載氫含量都不高于氨的17.6％也不高于12.4％。鑒于現有的現場制氫技術都集中在高耗能以及高排放等方面，而且用氫時的能源效率并沒有抵消制氫-儲氫時的能耗排放，因此亟需一種新型緊湊高效的現場制氫方法和設備。

發明內容

根據上述提出現有的現場制氫技術存在高耗能、高排放以及用氫時的能源效率并沒有抵消制氫-儲氫時的能耗排放的技術問題，而提供一種撬裝式移動現場制氫一體機。本發明以富氫物液氨(單位質量儲氫量17.6％)為儲氫載體，通過將接收到的液氨氣化，氨氣預熱加熱、催化分解以及最后的氫氣純化等步奏，并集成一系列能量轉換過程，不僅能有效經濟的移動現場制造純化率99.9％以上的氫氣，而且利用集成一體的換熱設備廢熱回收利用從而減少制氫能耗，同時還兼顧了廢氣無污染，結構緊湊高效，滿足了加氫站移動現場制氫以及相關需要氫能的場合。

本發明采用的技術手段如下：

一種撬裝式移動現場制氫一體機，包括依次連通的氣化器、干燥過濾器、預熱加熱器和氨氣裂解氫分離提純單元；所述氣化器與所述干燥過濾器之間設置壓力調節閥組；所述氣化器的氨氣入口處設置液氨流量調節閥組，氫氣出口設置氫調壓閥組；

所述預熱加熱器包括廢熱回收部部和加熱分流部，所述廢熱回收部的氨氣入口與所述干燥過濾器相連通，所述加熱分流部設置分流歧管，所述分流歧管外側纏繞設置干燒電熱絲；