[發明專利]與原料氣體汽化系統連接的重整系統

在審

• 申請號: 202010521656.3
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN112856219A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 高東石
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: F17C7/04
• 分類號: F17C7/04;F17C5/02;F17D1/04;B01D53/00;B01D5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;趙愛玲

本申請涉及一種與原料氣體汽化系統連接的重整系統，包括：原料氣體汽化系統，包括儲存原料氣體的儲罐和輸送原料氣體的輸送管路；重整系統，包括通過使原料氣體與水反應來產生氫的重整器、向重整器供應熱的燃燒器、以及從重整器產生的混合氣體中分離氫的變壓吸附(PSA)；CO₂分離裝置，從PSA接收已去除混合氣體中的氫的廢氣，并通過與原料氣體汽化系統的輸送管路的熱交換使CO₂液化來去除CO₂；以及氣體供應管路，將CO₂分離裝置中已去除CO₂的殘留氣體作為燃料供應到燃燒器。

技術領域

本公開涉及一種重整(reforming)系統，更具體地，涉及一種通過將重整系統和原料氣體汽化系統連接以從重整器中產生的廢氣中去除二氧化碳從而提高重整器的效率的重整系統。

背景技術

將氫用作燃料時，除了極少量的氮氧化物以外，沒有對環境有害的產物，并且氫可以容易地以各種形式儲存，例如以高壓氣體、液態氣體和金屬氫化物的方式儲存，因此，各個領域中正在開發將氫用作能源的技術。氫制備方法是蒸汽重整最商業化的技術，可以通過將諸如城市煤氣的天然氣作為原料并通過重整器來制備氫。天然氣重整是將天然氣快速且經濟地轉化為氫燃料的技術。可以說是用于推廣燃料電池的核心技術，具有高效、小型化、輕量化、啟動穩定和快速等優點。

由于蒸汽重整反應是強吸熱反應，因此通過在燃燒器中燃燒燃料氣體來將重整器加熱到750℃以上的溫度以供應反應所需的熱。可以通過變壓吸附(PSA)凈化水蒸汽-甲烷重整反應后產生的氣體中的氫來產生超高純氫。PSA的廢氣流入燃燒器中，并與燃料氣體一起用于加熱反應。

同時，在儲存諸如液化天然氣(Liquefied Natural Gas，以下稱為“LNG”)和液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas，以下稱為“LPG”)的原料氣體的儲罐的情況下，原料氣體在儲罐中持續且自然地汽化，從而在儲罐內產生蒸發氣體(Boil Off Gas，BOG)。由于當BOG在儲罐中積累時儲罐的壓力升高，所以存在儲罐損壞的風險，因而對儲罐中產生的BOG進行各種處理。已公開了處理BOG的各種方法，但是可再液化率受到限制，使得當過量的BOG的量很大時，通過燃燒BOG來消耗BOG。

現有技術中將燃燒過量的BOG，從而通過燃燒來消耗BOG所具有的化學能，因此存在能量效率降低并且造成能量浪費的問題。此外，上述的PSA的廢氣中包括二氧化碳(CO₂)，因此存在燃燒所需的能量增加并且所需的熱交換器的容量大小增加的問題。

作為背景技術解釋的前述內容僅旨在幫助理解本公開的背景，并不旨在表示本公開落入本領域技術人員已知的相關技術的范圍內。

發明內容

本公開旨在解決以上問題。本公開的目的在于提供一種重整系統，可以通過將重整系統與原料氣體汽化系統連接以使二氧化碳(CO₂)液化來去除廢氣中的二氧化碳，從而提高重整器的效率，并且通過利用汽化的氣體來產生氫，從而提高燃料效率。

為了實現該目的，本公開的與原料氣體汽化系統連接的重整系統可以包括：原料氣體汽化系統，包括儲存原料氣體的儲罐和輸送原料氣體的輸送管路；重整系統，包括通過使原料氣體與水反應來產生氫的重整器、向重整器供應熱的燃燒器、以及從重整器產生的混合氣體中分離氫的變壓吸附(PSA)；CO₂分離裝置，從PSA接收已去除混合氣體中的氫的廢氣，并通過與原料氣體汽化系統的輸送管路的熱交換使CO₂液化來去除CO₂；以及氣體供應管路，將在CO₂分離裝置中已去除CO₂的殘留氣體作為燃料供應到燃燒器。

重整系統可以進一步包括BOG供應管路，通過使儲存在儲罐中的原料氣體汽化而產生的蒸發氣體(BOG)通過BOG供應管路移動，并且重整系統的重整器可以通過將從BOG供應管路接收的BOG作為原料氣體并使其與水反應來產生氫。