【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢，具体而言，涉及一种基于油田伴生气的电解制氢装置。
技术介绍
1、现有油田中含有大量的伴生气，目前对于这部分伴生气并没有得到充分的利用，造成了能量的浪费，此外，在电解制氢的过程中需要另设发电机进行发电，造成了生成成本的增加。
2、因此，如何实现能源的合理利用是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于油田伴生气的电解制氢装置，旨在通过将伴生气的能量转化为氢能进行储存，解决油田中大量的伴生气没有得到充分的利用，造成能量浪费的技术问题。
2、本专利技术通过将重整后的油田伴生气与重整器和燃料电池依次连接，用于将油田伴生气作为可燃气体在燃料电池中得以充分利用，通过固体氧化物燃料电池与固体氧化物电解制氢装置配合使用，用于将燃料电池产生的电能供给给电解制氢装置，电解制氢装置利用燃料电池产生的电能制备得到氢气和氧气，所述氢气可作为能源储存备用，从而实现了利用氢气将伴生气的能量进行储存。即，根据本专利技术的基于油田伴生气的电解制氢装置，是一种利用氢气将伴生气的能量进行高效储存的储能系统。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
4、本专利技术提供了一种基于油田伴生气的电解制氢装置包括：脱硫器，用于除去油田伴生气中的硫元素，得到可进行重整的油田伴生气；水蒸气发生装置，用于产生水蒸气；重整器，包括重整腔，重整腔与脱硫器和水蒸气发生装置连接，水蒸气发生装置输出的水蒸气和脱硫后的油田伴生
5、本专利技术提供的基于油田伴生气的电解制氢装置包括脱硫器、水蒸气发生装置、重整器、燃料电池和电解制氢装置，脱硫器用于除去油田伴生气中的硫元素，这样就可以避免燃料电池中毒失效以及后期二氧化硫等有害气体的产出，避免有害气体污染环境，危害人体健康，水蒸气发生装置用于产生水蒸气；重整器包括重整腔，重整腔与脱硫器和水蒸气发生装置连接，水蒸气和脱硫后的油田伴生气能够在重整腔内发生重整反应，并生成可燃气体，其中，重整腔中含有加热器件，用于对重整反应中的物料进行加热，以达到重整反应所需的温度，具体的重整反应方程式包括如下反应方程式：
6、ch4+h2o→co+3h2；δh=206kj/mol；
7、ch4+2h2o→co2+4h2；δh=165kj/mol；
8、可以理解的，伴生气中的主要成分为甲烷，这样甲烷和水蒸气就可以进行重整反应；进一步，燃料电池与重整腔连接，可燃气体能够在燃料电池上发生氧化反应，进而使得燃料电池发电，燃料电池的电极输出端还能够为电解制氢装置供电，本申请的油田伴生气的电解制氢装置以伴生气为燃料，通过重整器进行重整，重整产生的可燃气体又可在燃料电池上反应并进行发电，这样产生的电能又可以给电解制氢装置使用，这样在制氢过程中，不需要额外的增加发电装置，大大的节省了电能，大大的降低了企业的生产成本，利用氢气将伴生气的能量进行储存。
9、在上述技术方案中，重整器还包括换热腔，能够与重整腔进行换热，基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：燃烧器，与燃料电池的尾气输出端和换热腔连接，燃料电池发生氧化反应后输出的尾气能够在燃烧器内燃烧，燃烧产生的燃烧尾气能够进入换热腔内与重整腔进行第一次换热。
10、在该技术方案中，燃烧器与燃料电池的尾气输出端和换热腔连接，燃料电池排出的尾气能够在燃烧器内燃烧，燃烧产生的燃烧尾气能够进入换热腔内与重整腔进行换热，从而减少重整腔中加热器件对重整反应的热量提供，也即加热器件无需大功率就可以保证重整腔内水蒸气和油田伴生气重整反应的顺利进行，实现了伴生气中能源的回收利用。进一步，换热腔内燃烧尾气换热前的温度大于等于900℃，且小于等于1000℃；换热腔内燃烧尾气换热后的温度大于等于800℃，且小于等于850℃。其中，燃料电池排出的尾气主要包括燃料电池上未反应的氢气和一氧化碳，以及反应生成的二氧化碳和水蒸气等气体。
11、在上述技术方案中，基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：第一换热器，包括：第一换热流道，第一换热流道的一端分别与脱硫器和水蒸气发生装置连接，另一端和重整腔连接，用于对脱硫后的伴生气以及水蒸气进行加热；第二换热流道，与换热腔连接，第一次换热后的燃烧尾气能够进入第二换热流道内与第一换热流道进行第二次换热。
12、在该技术方案中，基于油田伴生气的电解制氢装置还包括第一换热器，第一换热器包括第一换热流道和第二换热流道，第一换热流道的一端分别与脱硫器和水蒸气发生装置连接，另一端和重整器连接，这样就可以对脱硫后的伴生气以及水蒸气进行加热，并输送至重整器内以进行重整反应，第二换热流道与换热腔连接，第一次换热后的燃烧尾气能够与第一换热流道进行第二次换热。进一步，第二换热流道内燃烧尾气换热前的温度大于等于800℃，且小于等于850℃；第二换热流道内燃烧尾气换热后的温度大于等于700℃，且小于等于750℃。
13、在上述技术方案中，基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：第二换热器，包括：第三换热流道，第三换热流道的一端包括空气入口，另一端与燃料电池的第二输入端连接；第四换热流道，与第二换热流道连接，第二次换热后的燃烧尾气能够在第四换热流道内与第三换热流道进行第三次换热。
14、在该技术方案中，基于油田伴生气的电解制氢装置还包括第二换热器，第二换热器包括第三换热流道和第四换热流道，第三换热流道的一端包括空气入口，另一端与燃料电池的第二输入端连接，这样就可以通过空气入口向燃料电池输入高温空气，第四换热流道与第二换热流道连接，第二次换热后的燃烧尾气能够在第四换热流道内与第三换热流道进行第三次换热，通过进一步对燃烧尾气进行换热，可以对流入燃料电池的空气进行加热，提高能源的利用率，在整个过程中无需对排出的尾气进行降温处理。进一步，第四换热流道内燃烧尾气换热前的温度大于等于700℃，且小于等于750℃；第二换热流道内燃烧尾气换热后的温度大于等于200℃，且小于等于300℃。
15、在上述技术方案中，水蒸气发生装置包括第一水蒸气出口和第二水蒸气出口，重整腔与第一水蒸气出口连接，基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：加热组件，与第二水蒸气出口和电解制氢装置连接，用于加热从第二水蒸气出口流出的水蒸气，加热后的水蒸气能够在电解制氢装置上发生电解反应。
16、在该技术方案中，水蒸气发生装置包括第一水蒸气出口和第二水蒸气出口，重整腔与第一水蒸气出口连接，加热组件与第二水蒸气出口连接，用于加热从第二水蒸气出口流出的水蒸气，电解制氢装置与加热组件连接，加热后的水蒸气能够在电解制氢装置上发生电解反应。
17、在上述技术方案中，基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：气体混合装置，设置在第二水蒸气出口和加热组件之间；氢气本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述重整器（2）还包括换热腔，能够与所述重整腔进行换热，所述基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：
3.根据权利要求2所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述水蒸气发生装置（1）包括第一水蒸气出口（1002）和第二水蒸气出口（1004），所述重整腔与所述第一水蒸气出口（1002）连接，所述基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：
7.根据权利要求6所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述加热组件包括：
9.根据权利要求6所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，
10.根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
11.根据权利要求10所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，
12.根据权利要求5所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
13.根据权利要求12所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述气体输送组件包括：
14.根据权利要求13所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，
15.根据权利要求13所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述送风口与所述空气入口连接，所述送风口送出的空气一部分通过所述空气入口送入到所述第三换热流道，另一部分送入到所述第三换热部。
16.根据权利要求12所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述气体回收组件包括：
17.根据权利要求16所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，
18. 根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，
19.根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
20.根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，
21.根据权利要求1至20中任一项所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述重整反应的化学方程式包括：
22.根据权利要求1至20中任一项所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述重整器（2）还包括换热腔，能够与所述重整腔进行换热，所述基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：
3.根据权利要求2所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述水蒸气发生装置（1）包括第一水蒸气出口（1002）和第二水蒸气出口（1004），所述重整腔与所述第一水蒸气出口（1002）连接，所述基于油田伴生气的电解制氢装置还包括：
7.根据权利要求6所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述加热组件包括：
9.根据权利要求6所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，所述第一水蒸气出口（1002）和第二水蒸气出口（1004）为同一个出口。
10.根据权利要求1所述的基于油田伴生气的电解制氢装置，其特征在于，还包括：
11.根据权利要求10所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王杭州，杨德志，马成国，崔天成，杨征，赵宝生，刘菲菲，
申请(专利权)人：中石油深圳新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。