一种撬装式移动现场制氢一体机制造技术

本实用新型专利技术提供一种撬装式移动现场制氢一体机，包括依次连通的气化器、干燥过滤器、预热加热器和氨气裂解氢分离提纯单元；所述预热加热器包括废热回收部部和加热分流部，所述加热分流部设置分流歧管，所述分流歧管外侧缠绕设置干烧电热丝；所述氨气裂解氢分离提纯单元包括制氢部和纯化部；所述制氢部包括氨气入口歧管和氢气出口歧管；所述制氢部还设置与所述废热回收部相连通的氮气出口；所述纯化部填充分子筛吸附剂；所述一体机呈上下结构；所述一体机的外部通过设置隔热板与外界相隔，所述一体机的上下层之间通过隔热板相隔。解决了现有的现场制氢技术存在的高耗能、高排放的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种撬装式移动现场制氢一体机
本技术涉及氨气裂解转化制氢设备领域，具体而言，尤其涉及一种撬装式移动现场制氢一体机。
技术介绍
在众多可再生能源中氢能被誉为“能源皇冠上的明珠”是一种完全清洁可再生的终极能源。虽然氢分布广泛，然而自然状态下游离态氢存在量极少，如何经济低碳环保的富集纯化进而制造氢气从而使用是目前氢能源普及的一大难题。由于制氢后的储运较复杂而且极其昂贵，气态压力储氢需要生产设计压力为98MPa的储氢罐才能满足要求，液氢储运需要将氢气在常压下降低到-253℃进行液化，存罐技术难度材料要求极高。在上述技术不成熟的情况下急需寻找可替代的具有经济性储氢制氢方法。因此现场制氢技术应运而生，摒弃了大规模制氢后氢能储运的经济性以及安全性的难题，如加氢站等现场制造氢气现需现制现用等技术越来越受到人们的关注。氨作为一种含氢质量分数17.6％的有机物质，其在600～800℃左右常压加入常规催化剂完全裂解为氢气和氮气且转化效率可达99.9％，具有非常大的现场产氢潜力。每公斤液氨可制得2.64立方米混合气体，其中氢气1.98立方米，氮气0.66立方米，没有其它氮氧以及碳氧污染物。而且液氨的体积能量密度是液氢的1.53倍，在相同体积条件下能量储运率更高。目前，国内加氢站的氢气价格约70元每公斤，而液氨的价格约3000元每吨，其分解得到的氢气约16.7元每公斤，其中还没有对比氢和氨在储存、运输、分解等成本的差价。因此，氨作为储氢-制氢的原料气来源及其有前途和新引力的技术形式。然而，目前最常见的现场制氢方式大体有水电解制氢，天然气重整制氢以及甲烷、氨裂解制氢等。其中国外有相当比例的加氢站是使用电解水制氢，虽然其原料最易获得，但主要成本为电力以及电解槽的电流密度决定其产氢速率，目前每立方氢气(0.089kg)生产需耗电5千瓦时，而且水的单位质量储氢量仅为11.1％，虽然制氢纯度较高，但是其经济性和合理性还需要综合考虑。天然气重整以及甲烷裂解制氢由于副产品会产生CO和CO2相关工艺中多出了捕获过程因此不宜在现场进行操作，而且天然气和甲烷的载氢含量都不高于氨的17.6％也不高于12.4％。鉴于现有的现场制氢技术都集中在高耗能以及高排放等方面，而且用氢时的能源效率并没有抵消制氢-储氢时的能耗排放，因此亟需一种新型紧凑高效的现场制氢方法和设备。
技术实现思路
根据上述提出现有的现场制氢技术存在高耗能、高排放以及用氢时的能源效率并没有抵消制氢-储氢时的能耗排放的技术问题，而提供一种撬装式移动现场制氢一体机。本技术以富氢物液氨(单位质量储氢量17.6％)为储氢载体，通过将接收到的液氨气化，氨气预热加热、催化分解以及最后的氢气纯化等步奏，并集成一系列能量转换过程，不仅能有效经济的移动现场制造纯化率99.9％以上的氢气，而且利用集成一体的换热设备废热回收利用从而减少制氢能耗，同时还兼顾了废气无污染，结构紧凑高效，满足了加氢站移动现场制氢以及相关需要氢能的场合。本技术采用的技术手段如下：一种撬装式移动现场制氢一体机，包括依次连通的气化器、干燥过滤器、预热加热器和氨气裂解氢分离提纯单元；所述气化器与所述干燥过滤器之间设置压力调节阀组；所述气化器的氨气入口处设置液氨流量调节阀组，氢气出口设置氢调压阀组；所述预热加热器包括废热回收部部和加热分流部，所述废热回收部的氨气入口与所述干燥过滤器相连通，所述加热分流部设置分流歧管，所述分流歧管外侧缠绕设置干烧电热丝；所述氨气裂解氢分离提纯单元包括制氢部和纯化部；所述制氢部包括氨气入口歧管和氢气出口歧管，所述制氢部内填充催化剂，所述氨气入口歧管与所述分流歧管相连通，所述氢气出口歧管与所述纯化部相连通，所述氢气出口歧管内壁附有氢透膜；所述制氢部还设置与所述废热回收部相连通的氮气出口；所述制氢部内发生裂解反应后产生的高温氮气经所述氮气出口通入所述废热回收部进行余热回收；所述纯化部与所述气化器相连通，所述纯化部填充分子筛吸附剂，用于除去杂气；所述气化器用于对经过纯化的所述制氢部产生的高温氢气进行热量回收，同时使氢气冷却并将回收的热量用于气化液氨；所述一体机呈上下结构，所述氨流量调节阀组、所述气化器、所述压力调节阀组、所述干燥过滤器和所述氢调压阀组位于所述一体机的下层，所述预热加热器和所述氨气裂解氢分离提纯单元位于所述一体机的上层；所述一体机的外部通过设置隔热板与外界相隔，所述一体机的上下层之间通过隔热板相隔。进一步地，所述废热回收部为间壁式换热器；所述加热分流部采用耐热钢制成。进一步地，所述液氨流量调节阀组为低温耐腐蚀阀组，所述压力调节阀组为常温耐腐蚀阀防爆组，所述氢调压阀组为防爆阀组，所述分流歧管、所述氨气入口歧管和所述氢气出口歧管均为高温耐热钢。进一步地，所述气化器为板翅式、板式、缠绕管式或壳管式换热器，并采用耐腐蚀防爆材料制成。进一步地，所述催化剂为金属基氨分解催化剂；所述氢透膜为钯基合金膜；所述分子筛吸附剂为结晶型铝硅酸盐。较现有技术相比，本技术具有以下优点：1、本技术提供的撬装式移动现场制氢一体机，克服目前氢气、液氢储运成本高、易燃易爆等缺点，本技术利用载氢原料液氨经行储运，再现场制氢的撬装一体化设备。另外由于液氨获取途径广泛成本低廉(<3000￥/吨)，含氢为16.7￥/kg，而目前加氢站氢气价格约为70￥/kg；液氨比其它载氢体系单位质量储氢量高(17.6％)，且体积能量密度是液氢的1.53倍。2、本技术提供的撬装式移动现场制氢一体机，全部过程的耗电量仅在于氨气加热到650～700℃，相比于水电解制氢的设备耗材仅多出氨分解催化剂和电加热装置，具有投资少、无电解槽及氧气收集等复杂装置，具有体积小、能耗低、效率高、经济性好等优点。3、本技术提供的撬装式移动现场制氢一体机，结构紧凑、占地面积小，为整体撬装式，安全性高，全过程均为无氧无碳环境，设备在常压下工作，可达到移动现场快速制氢，制造产物仅为氢气和氮气(常温氮气可直接排放大气)相比于电解水制氢(产生氧气)天然气，甲醇等重整制氢(CO2及其它污染物)更加安全完全环保且不易燃易爆。综上，应用本技术结构紧凑、安全环保高效、经济性能好。通过巧妙设计的废热回收以及上下结构设备分层和模块化设计方法适于快速移动现场制氢。因此，本技术的技术方案解决了现有的现场制氢技术存在高耗能、高排放以及用氢时的能源效率并没有抵消制氢-储氢时的能耗排放的问题。基于上述理由本技术可在相关加氢站、化工用氢系统启动，电子单晶硅有色金属生产以及氢能源汽车、船舶等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术所述撬装式移动现场制氢一体机的结构及原理示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种撬装式移动现场制氢一体机，其特征在于，包括依次连通的气化器(2)、干燥过滤器(4)、预热加热器(5)和氨气裂解氢分离提纯单元(6)；所述气化器(2)与所述干燥过滤器(4)之间设置压力调节阀组(3)；所述气化器(2)的氨气入口处设置液氨流量调节阀组(1)，氢气出口设置氢调压阀组(7)；/n所述预热加热器(5)包括废热回收部(51)和加热分流部(52)，所述废热回收部(51)的氨气入口与所述干燥过滤器(4)相连通，所述加热分流部(52)设置分流歧管(53)，所述分流歧管(53)外侧缠绕设置干烧电热丝；/n所述氨气裂解氢分离提纯单元(6)包括制氢部(61)和纯化部(62)；所述制氢部(61)包括氨气入口歧管(611)和氢气出口歧管(612)，所述制氢部(61)内填充催化剂，所述氨气入口歧管(611)与所述分流歧管(53)相连通，所述氢气出口歧管(612)与所述纯化部(62)相连通，所述氢气出口歧管(612)内壁附有氢透膜；所述制氢部(61)还设置与所述废热回收部(51)相连通的氮气出口(613)；所述制氢部(61)内发生裂解反应后产生的高温氮气经所述氮气出口(613)通入所述废热回收部(51)进行余热回收；所述纯化部(62)与所述气化器(2)相连通，所述纯化部(62)填充分子筛吸附剂，用于除去杂气；所述气化器(2)用于对经过纯化的所述制氢部(61)产生的高温氢气进行热量回收，同时使氢气冷却并将回收的热量用于气化液氨；/n所述一体机呈上下结构，所述氨流量调节阀组(1)、所述气化器(2)、所述压力调节阀组(3)、所述干燥过滤器(4)和所述氢调压阀组(7)位于所述一体机的下层，所述预热加热器(5)和所述氨气裂解氢分离提纯单元(6)位于所述一体机的上层；所述一体机的外部通过设置隔热板与外界相隔，所述一体机的上下层之间通过隔热板相隔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种撬装式移动现场制氢一体机，其特征在于，包括依次连通的气化器(2)、干燥过滤器(4)、预热加热器(5)和氨气裂解氢分离提纯单元(6)；所述气化器(2)与所述干燥过滤器(4)之间设置压力调节阀组(3)；所述气化器(2)的氨气入口处设置液氨流量调节阀组(1)，氢气出口设置氢调压阀组(7)；
所述预热加热器(5)包括废热回收部(51)和加热分流部(52)，所述废热回收部(51)的氨气入口与所述干燥过滤器(4)相连通，所述加热分流部(52)设置分流歧管(53)，所述分流歧管(53)外侧缠绕设置干烧电热丝；
所述氨气裂解氢分离提纯单元(6)包括制氢部(61)和纯化部(62)；所述制氢部(61)包括氨气入口歧管(611)和氢气出口歧管(612)，所述制氢部(61)内填充催化剂，所述氨气入口歧管(611)与所述分流歧管(53)相连通，所述氢气出口歧管(612)与所述纯化部(62)相连通，所述氢气出口歧管(612)内壁附有氢透膜；所述制氢部(61)还设置与所述废热回收部(51)相连通的氮气出口(613)；所述制氢部(61)内发生裂解反应后产生的高温氮气经所述氮气出口(613)通入所述废热回收部(51)进行余热回收；所述纯化部(62)与所述气化器(2)相连通，所述纯化部(62)填充分子筛吸附剂，用于除去杂气；所述气化器(2)用于对经过纯化的所述制氢部(61)产生的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，韩凤翚，纪玉龙，李文华，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21