氢压缩组件制造技术

公开了一种气体压缩组件和一种制氢装置

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢压缩组件、制氢装置和压缩方法


[0001]本公开涉及一种氢压缩组件和包括该氢压缩组件的用于制造高压氢的装置，该装置可用于多种工业过程中，诸如用于制造氨，或者作为燃料源用于涡轮和发动机，诸如可用于不同
的不同种类的燃气涡轮
。
[0002]在下文中，描述将涉及氢的压缩，但是清楚的是，不应将其视为仅限于该特定用途，因为压缩组件也可用于压缩任何其他种类的气体
。

技术介绍

[0003]氢被制造用于多种工业应用
。
例如，氢的最重要的工业应用之一
(
不是唯一
)
是制造氨，氨是通常用于各种工业领域的众所周知的化学产品
。
例如，氨被制造用作不同种类农作物田地的肥料
。
另外，氨也大量用于原油精炼领域，特别是作为氢的载体，即用于氢的运输
。
[0004]目前，主要用所谓的蒸汽重整工艺来制造氢
。
根据该制造方法，甲烷最初被压缩
。
众所周知，甲烷是一种易于压缩的气体，因为其分子量非常高
(
约
18)。
随后，进行氢与碳的分离步骤
(
所谓的重整步骤
)
，在
30
巴至
70
巴的压力下获得氢
(H2)
，然后将其与氮混合以获得氨
。
在
30
巴至
70
巴的压力下，氢可以容易地在储存容器中输送和
/
或经由短距离和长距离管线输送
。
[0005]众所周知，氢是非常小且轻的分子
。
因此，通过管线输送氢是麻烦的
。
通常，为了实现这种气体的有效输送，它必须处于上述
30
巴至
70
巴的数量级的压力下
。
[0006]上述制氢技术尽管有效，但具有几个技术问题
。
主要问题之一是它是不环保的
。
事实上，甲烷必须被燃烧，随之产生二氧化碳
(CO2)
，从而获得所谓的“灰氢”。
近来，对制造“绿氢”(
即通过避免燃烧甲烷和在大气中扩散二氧化碳而获得的氢
)
的工业兴趣在市场上迅速增长
。
[0007]另外，用于燃烧和处理甲烷的装置传统上具有非常高的占地面积以及运行成本
。
[0008]此外，已知压缩机用于增加气体压力
。
特别地，在本领域中存在离心式压缩机和往复式压缩机，该离心式压缩机适于压缩中等质量流并允许实现中等压力比，该往复式压缩机如果与离心式压缩机相比，能够压缩较低的质量流，但执行较高的压力比
。
与离心式压缩机相比，往复式压缩机通常具有较大的占地面积和较短的平均维护间隔时间
(MTBM)。
最后，存在可用的轴向压缩机，尽管执行低压力比，但与其它解决方案相比总是能够压缩高质量流
。
[0009]因此，改进的压缩组件和方法以及用于制造氢的装置将在本领域中受到欢迎
。
更一般地，希望提供一种能够在不燃烧甲烷或任何其它燃料的情况下制造绿氢的装置
。

技术实现思路

[0010]在一个方面，本文所公开的主题涉及用于增加所制造的氢的压力的新颖且工业上有用的氢压缩组件，以及具有该压缩组件的用于制造压缩氢的制造装置
。
该压缩组件包括
配备有桶式压缩机的压缩单元和连接在该压缩单元的下游的往复式压缩机
。
[0011]在另一个方面，本文所公开的主题涉及压缩单元，该压缩单元具有一个或多个带有相关齿轮箱的桶式压缩机，以及连接到相关所需齿轮箱以操作桶式压缩机的驱动电动机
。
[0012]在另一个方面，本文公开了一种具有变速电动机或定速电动机的压缩单元
。
[0013]在另一个方面，本文公开了一种具有往复式压缩机的压缩单元，该往复式压缩机具有多个活塞
‑
缸组件，该活塞
‑
缸组件通过往复运动操作，配备有吸气阀和排气阀，该吸气阀安装在每个活塞
‑
缸组件中，待压缩气体通过该吸气阀以输入压力被吸入活塞
‑
缸组件中，该排气阀安装在每个活塞
‑
缸组件中，被压缩到活塞
‑
缸组件中的气体通过该排气阀以高于输入压力的输出压力被排出
。
往复式压缩机通常由与压缩机曲轴直接联接的电动机驱动
。
[0014]本公开的另一方面涉及一种压缩氢气的方法，该方法包括以下步骤：获得氢气，通过至少一个离心式压缩机压缩氢，以及随后通过往复式压缩机压缩氢
。
附图说明
[0015]当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将容易地获得对本专利技术所公开的实施方案及其许多伴随的优点的更全面的理解，这同样变得更好理解，其中：
[0016]图1示出了根据第一实施方案的用于制造和压缩氢的装置的示意图；
[0017]图2示出了用于增加图1的装置的氢的压力的桶式压缩机级；
[0018]图3示出了用于增加图1的装置的氢的压力的往复式压缩机；并且
[0019]图4示出了根据本公开的压缩氢气的方法的流程图
。
具体实施方式
[0020]氢用于许多工业应用中，诸如用于制造氨
。
电解是在不燃烧甲烷的情况下制造氢的方法，因此，当通过可再生能源系统供应电力时，不会将二氧化碳扩散到大气中
。
然而，为了在工业上有所应用，必须提高通过电解获得的氢的压力，因为氢是非常轻的分子
。
根据一个方面，本公开的本主题涉及一种压缩系统或组件，其组合了压缩机的不同布局
(
即离心式压缩机和往复式压缩机
)
，以实现气体的高压缩速率和装置的减小的占地面积
。
[0021]现在参照附图，图1示出了根据第一实施方案的制氢装置1的示意图
。
[0022]特别地，制氢装置1包括制氢级
(
通常用附图标记2表示
)
和压缩组件3，该压缩组件用于将氢的压力升高到
30
巴至
70
巴的压力，如下文更好地解释的
。
[0023]制氢级2基于水电解
。
其基于众所周知的通过使用电
(
电解
)
分解水来制造氢
。
这涉及使电流通过水以将其分解成氢和氧
。
如果使用可再生能源产生电流，电解实际上不产生污染或有毒副产物
。
[0024]由制氢级2制造的氢处于环境压力下，因此在其被制造出的状态下运输是具有挑战性的
。
此类氢必须被加压并储存在适于运输的特殊容器中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种气体压缩组件，所述气体压缩组件用于增加诸如氢等的气体的压力，所述气体压缩组件包括：至少一个压缩单元，所述至少一个压缩单元具有至少一个桶式压缩机；和至少一个往复式压缩机，所述至少一个往复式压缩机连接在所述至少一个压缩单元的下游
。2.
根据权利要求1所述的气体压缩组件，其中压力级包括：较低压力子级，所述较低压力子级具有至少一个压缩单元；和最终压力子级，所述最终压力子级包括至少一个往复式压缩机
。3.
根据权利要求2所述的气体压缩组件，其中所述压缩单元包括：第一桶式压缩机；所述第一桶式压缩机的驱动轴，所述驱动轴连接到所述第一桶式压缩机；第一齿轮箱，所述第一齿轮箱连接到所述第一桶式压缩机的所述驱动轴；第二桶式压缩机；所述第二桶式压缩机的驱动轴，所述驱动轴连接到所述第二桶式压缩机；第二齿轮箱，所述第二齿轮箱连接到所述第二桶式压缩机的所述驱动轴；和驱动电动机，所述驱动电动机可操作地连接到所述第一齿轮箱和所述第二齿轮箱，以操作所述第一桶式压缩机和所述第二桶式压缩机
。4.
根据权利要求3所述的气体压缩组件，其中所述压缩单元的所述驱动电动机是变速电动机或定速电动机
。5.
根据权利要求4所述的气体压缩组件，其中所述往复式压缩机包括：框架；曲轴，所述曲轴容纳在所述框架内；多个十字头导承；多个活塞杆，每个活塞杆容纳在十字头导承中，其中每个活塞杆连接到所述曲轴，以便在往复运动中被致动；多个活塞
‑
缸组件，每个活塞
‑
缸组件连接到活塞杆，其中每个所述活塞
‑
缸组件由相关活塞杆致动，以接收来自所述曲轴的所述往复运动；吸气阀，所述吸气阀安装在每个活塞
‑
缸组件中，待压缩的所述气体通过所述吸气阀以输入压力被吸入所述活塞
‑
缸组件中；排气阀，所述排气阀安装在每个活塞
‑
缸组件中，压缩到所述活塞
‑
缸组件中的所述气体通过所述排气阀以高于所述输入压力的输出压力被排出；和电动机，所述电动机连接到所述曲轴
。6.
根据权利要求1所述的气体压缩组件，其中所述较低压力子级包括：第一压缩单元和第二压缩单元；第一冷凝器，所述第一冷凝器连接到所述第一压缩单元；第一热交换器，所述第一热交换器用于通过中间冷却降低温度，并且最终冷凝所述氢的湿部分；第二冷凝器，所述第二冷凝器连接在所述第一热交换器的下游，介于所述第一热交换器和所述第二压缩单元之间；和
第二热交换器，所述第二热交换器连接在所述第二压缩单元的下游
。7.
根据权利要求1所述的气体压缩组件，其中所述最终压力子级包括第三冷凝器和第四冷凝器，所述第三冷凝器和所述第四冷凝器串联连接在所述较低压力子级的所述第二热交换器与所述往复式压缩机之间，其中所述第三冷凝器和第四冷凝器能够减少氢气的湿物
。8.
一种制氢装置，所述制氢装置包括：制氢级，所述制氢级被配置为制造氢；和压缩组件，所述压缩组件连接到所述制氢级，用于增加由所述制氢级制造的所述氢的所述压力，其中所述压缩组件包括：至少一个压缩单元，所述至少一个压缩单元具有至少一个桶式压缩机；和至少一个往复式压缩机，所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：