[發(fā)明專利]一種基于LNG接收站的氫氣制取和液化裝置系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113061905A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王江濤;鹿曉斌;郭雷;曲順利;王芳;張京周;楊璐
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油集團(tuán)有限公司;中海石油煉化有限責(zé)任公司;中海油石化工程有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/00;C25B9/65;C01B3/34;F25J1/02;F25J5/00;F01K25/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種基于LNG接收站的氫氣制取和液化裝置系統(tǒng)及方法，所述氫氣制取和液化裝置系統(tǒng)包括氫氣液化及冷能利用工段、天然氣冷能發(fā)電及電解水制氫工段、天然氣制氫工段、液氫存儲單元以及LNG供給單元。所述氫氣制取和液化的方法包括獨立進(jìn)行的氫氣制取和氫氣液化；所述氫氣制取包括如下步驟：LNG經(jīng)過冷能利用后進(jìn)行重整制氫；冷能利用產(chǎn)生的能源用于電解水制氫；所述氫氣液化包括依次進(jìn)行的H₂?NG預(yù)冷、LNG預(yù)冷、液氮預(yù)冷以及超低溫預(yù)冷。本發(fā)明充分依托LNG接收站中大量的LNG冷能實現(xiàn)氫氣的液化和制取，實現(xiàn)LNG和氫能產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化匹配，降低了氫氣制取成本和液化成本，同時沒有二氧化碳的產(chǎn)生，有利于環(huán)境保護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于LNG冷能利用和氫能綠色技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及LNG冷能利用、制氫工藝和氫氣液化工藝，尤其涉及一種基于LNG接收站的氫氣制取和液化系統(tǒng)及其工藝方法。

背景技術(shù)

在未來世界能源發(fā)展舞臺中，氫能將承擔(dān)著舉足輕重的地位，作為能源載體和能源互聯(lián)媒介具有零碳、高效顯著優(yōu)勢，若氫能實現(xiàn)廣泛應(yīng)用將會促進(jìn)全球能源轉(zhuǎn)型升級。

目前氫能產(chǎn)業(yè)鏈中最重要也是影響最大的就是氫氣的制取和運輸。制氫方法主要有五種技術(shù)路線：工業(yè)尾氣制氫、化工原料制氫、石化原料制氫、電解水制氫和新型制氫方法等，天然氣制氫、煤制氫成本較低，成為短期發(fā)展氫能的核心，而可再生能源發(fā)電電解水制氫由于無二氧化碳排放，屬于綠氫，被認(rèn)為是未來的制氫來源終極解決方式。雖然電解水制氫的技術(shù)相對已經(jīng)比較成熟，制氫效率也已經(jīng)能達(dá)到70％，但電解水制氫技術(shù)成本太高，而這其中主要因素就是占總成本的78％的電價，因而電價的下降必將帶來氫氣成本的大幅下降。但是對于近期氫能的發(fā)展依然要依托于化石能源制氫，天然氣制氫產(chǎn)量高、加工成本較低，排放的溫室氣體少，因此天然氣成為多個國家制造氫氣的主要原料。

CN 112408323A公開了一種天然氣制氫設(shè)備和方法，所述天然氣制氫設(shè)備包括中心傳輸單元和環(huán)繞其設(shè)置的催化反應(yīng)單元所述催化反應(yīng)單元從下至上依次設(shè)置有重整催化區(qū)、冷卻區(qū)和變換催化區(qū)；所述天然氣制氫設(shè)備的底部設(shè)置有助燃?xì)馊肟冢凰鲋行膫鬏攩卧捻敳吭O(shè)置有原料氣入口；所述天然氣制氫的設(shè)備內(nèi)設(shè)置有折流板；所述折流板的中心線和所述天然氣制氫設(shè)備的中心線相重合；所述天然氣制氫方法包括：將原料氣預(yù)熱后經(jīng)過助燃?xì)馊紵齾^(qū)，之后依次通過重整反應(yīng)、冷卻和變換催化得到富氫氣體。上述方法雖能制取氫氣，但是所述氫氣為氣態(tài)氫，氫氣在運輸過程中存在著極大地安全隱患，不利用應(yīng)用于市場。

CN 112301363A公開了一種可移動式制氫裝置，該裝置包括載重汽車和安裝在載重汽車上的移動式制氫箱；移動式制氫箱內(nèi)安裝有配電模塊、水處理及冷卻水模塊、電解水制氫模塊、氫氣液化模塊；配電模塊與外部供電線路相連；水處理及冷卻水模塊分別與外部供水系統(tǒng)、電解水制氫模塊相連，將外部供水進(jìn)行除雜處理后將清潔電解水送至電解水制氫模塊中，同時為電解水制氫模塊提供冷卻水：電解水制氫模塊還與氫氣液化模塊相連，用于將電解水制氫模塊制得的氫氣傳輸至氫氣液化模塊中進(jìn)行液化；該裝置可以有效實現(xiàn)電解水制氫及氫氣液化，但是在電解水制氫過程中需要外接電路，增大了電解水制氫過程中的制氫成本，且外接電路有可能有具有安全隱患。

CN 112391641A公開了一種電解水制氫裝置及方法，該裝置包括發(fā)電系統(tǒng)、熱水循環(huán)利用系統(tǒng)及電解水制氫系統(tǒng)；所述發(fā)電系統(tǒng)用于對水進(jìn)行加熱生產(chǎn)水蒸氣，并利用水蒸氣進(jìn)行發(fā)電；所述電解水制氫系統(tǒng)用于利用所述發(fā)電系統(tǒng)提供的電能進(jìn)行電解水制氫；所述熱水循環(huán)利用系統(tǒng)用于對所述發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電之后的熱水進(jìn)行循環(huán)處理和余熱回收，并利用回收的余熱對循環(huán)處理后的水進(jìn)行加熱，再將加熱后的水送至電解水制氫系統(tǒng)用作電解液；該專利所述方法包括如下步驟：(1)利用發(fā)電系統(tǒng)對水進(jìn)行加熱生產(chǎn)水蒸氣，并利用水蒸氣進(jìn)行發(fā)電；(2)利用電解水制氫系統(tǒng)，并以所述發(fā)電系統(tǒng)提供的電能進(jìn)行電解水制氫；(3)利用熱水循環(huán)利用系統(tǒng)對所述發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電之后的熱水進(jìn)行循環(huán)處理和余熱回收，利用回收的余熱對循環(huán)處理后的水進(jìn)行加熱，再將加熱后的水送至電解水制氫系統(tǒng)用作電解液并進(jìn)行電解水制氫。該裝置可以有效實現(xiàn)電解水制氫，但是所述氫氣為氣態(tài)氫，氣態(tài)氫不易儲存；此外，氫氣在運輸過程中存在著極大地安全隱患，且運輸成本較高。