【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天然气制氢，尤其涉及一种制氢系统及低碳制氢工艺。
技术介绍
1、近年来，石油、天然气、煤炭等传统化石能源可动用储量显著减少，化石能源燃烧利用带来的环境污染和温室效应逐渐加剧，清洁能源的发展迫在眉睫。氢能作为一种清洁的可再生能源，来源广泛且应用形式多种多样，并可作为可再生能源储能载体，可以用来生产甲醇、氨等重要化工产品。
2、甲烷是天然气的主要成分，是氢原子质量占比最大的化合物，是良好的制氢原料。天然气作为全球三大化石能源之一，其成本低廉、相关技术成熟。统计表明，天然气制氢已经占到全球现有工业制氢量的2/5，是目前全球主流的氢能制备技术。天然气制氢技术可分为甲烷蒸汽重整制氢(steam methane reforming，smr)、天然气无氧芳构化制氢和天然气裂解制氢3种方式，其中，甲烷蒸汽重整制氢工艺最为经济、发展最为成熟，是目前应用最为广泛的天然气制氢工艺，但该工艺下二氧化碳生成量在副产气中占比约为80％，从碳排放强度看，生产1kg氢气大约排放10kg二氧化碳，制氢过程中的高碳排放量不利于低碳环保目标的实现。
3、二氧化碳捕集、利用和封存(carbon capture utilization and storage，ccus)，是将二氧化碳从工业生产、能源利用或大气中分离出来，并加以利用或注入地层以实现永久减排的技术。抓好ccus技术研发和推广应用工作，是加快我国传统高耗能高排放行业改造提升的必由之路。ccus关键技术根据工艺流程可细分为碳捕获、碳利用以及碳封存技术，其中，碳捕获技术根据二
技术实现思路
1、针对现有的甲烷蒸汽重整制氢工艺碳排放量大的问题，本专利技术的目的为提供一种制氢系统及低碳制氢工艺，将甲烷蒸汽重整(smr)和二氧化碳捕集、利用和封存(ccus)耦合起来，降低制氢过程中的碳排放，将捕集的二氧化碳进行利用和封存，实现低碳制氢。
2、本专利技术第一方面提供了一种制氢系统，其包括smr系统和ccus系统；
3、所述smr系统沿制氢路线方向依次包括脱硫装置、预重整装置、重整装置、第一co变换装置、第二co变换装置、h2提纯装置和与h2提纯装置相连接的h2储存装置；
4、所述ccus系统沿制氢路线方向依次包括燃烧后捕集装置、第一co捕集装置、第二co捕集装置、第一燃烧前捕集装置、第二燃烧前捕集装置、co储存装置、co2储存装置和储能利用装置；所述co储存装置与所述第一co捕集装置、第二co捕集装置相连接；所述co2储存装置与所述燃烧后捕集装置、第一燃烧前捕集装置、第二燃烧前捕集装置相连接。
5、在本专利技术的一个实施例中，所述smr系统和所述ccus系统相互间耦合；
6、优选地，所述燃烧后捕集装置和所述第一co捕集装置连接在所述预重整装置和所述重整装置之间，实现第一次耦合；和/或
7、所述第二co捕集装置连接在所述重整装置和所述第一co变换装置之间，实现第二次耦合；和/或
8、所述第一燃烧前捕集装置连接在所述第一co变换装置和所述h2提纯装置之间，实现第三次耦合；和/或
9、所述第二燃烧前捕集装置连接在所述第二co变换装置和所述h2提纯装置之间，实现第四次耦合；和/或
10、所述储能利用装置连接在所述co2储存装置和所述h2储存装置之间，实现第五次耦合。
11、本专利技术所称的耦合为所述smr系统和所述ccus系统中的各种装置相互穿插连接。
12、在本专利技术的一个实施例中，所述燃烧后捕集装置对所述预重整装置产生的co2进行燃烧后捕集，所述第一co捕集装置对所述预重整装置产生的co进行捕集，实现所述第一次耦合。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述第二co捕集装置对所述重整装置产生的co进行捕集，实现所述第二次耦合。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述第一燃烧前捕集装置对所述第一co变换装置产生的co2进行燃烧前捕集，实现所述第三次耦合。
15、在本专利技术的一个实施例中，所述第二燃烧前捕集装置对所述第二co变换装置产生的co2进行燃烧前捕集，实现所述第四次耦合。
16、在本专利技术的一个实施例中，所述储能利用装置通过所述co2储存装置中的co2将所述h2储存装置中的h2转化为ch3oh，实现所述第五次耦合。
17、在本专利技术的一个实施例中，所述第二co捕集装置和所述第一co变换装置之间连接有第一换热器，用于控制气体温度，使接近co变换反应所需的温度；和/或
18、所述第一co变换装置和所述第一燃烧前捕集装置之间连接有第二换热器，用于控制气体温度，以利于燃烧前捕集；和/或
19、所述第二co变换装置和所述第二燃烧前捕集装置之间连接有第三换热器，用于控制气体温度，以利于燃烧前捕集；和/或
20、所述smr系统还包括与所述h2提纯装置相连接的副产气储存装置，用于对所述h2提纯过程中产生的副产气进行储存。
21、在本专利技术的一个实施例中，在所述smr系统中，所述脱硫装置为脱硫塔；所述预整装置为转化炉；所述重整装置、所述第一co变换装置和所述第二co变换装置独立地为反应器；所述h2提纯装置为变压吸附h2提纯装置；所述h2储存装置为h2储罐。
22、在本专利技术的一个实施例中，在所述ccus系统中，所述燃烧后捕集装置、第一燃烧前捕集装置和第二燃烧前捕集装置独立地为co2吸附罐；所述第一co捕集装置和所述第二co捕集装置独立地为co吸附罐；所述co2储存装置为co2储罐；所述co储存装置为co储罐；所述储能利用装置为反应器；
23、优选地，所述燃烧后捕集装置为充注有醇胺的吸附罐；
24、所述第一燃烧前捕集装置和所述第二燃烧前捕集装置独立地为充注有醇胺的吸附罐；
25、所述第一co捕集装置和所述第二co捕集装置独立地为填充有活性硅酸钠和活性硅酸钙的吸附罐。
26、本专利技术提供的所述制氢系统中，考虑到实际制氢过程中较大的生产规模，所述燃烧后捕集装置、第一燃烧前捕集装置、第二燃烧前捕集装置、第一co捕集装置、第二co捕集装置并不局限于一个co2吸附罐或co吸附罐；所述co2储存装置、所述co储存装置和所述h2储存装置并不局限于一个co2储罐、co储罐或h2储罐；所述燃烧后捕集装置、第一燃烧前捕集装置、第二燃烧前捕集装置分别为两个及以上并联的co2吸附罐；所述第一co捕集装置、所述第二co捕集装置分别为两个及以上并联的co吸附罐；所述co2储存装置、所述co储存装置和所述h2储存装置分别为并联的两个及以上co2储罐、并联的两个及以上co储罐或并联的两个及以上h2储罐；当co2吸附罐或co吸附罐吸附饱和后，通过阀门切换至并联的其他co2吸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制氢系统，其包括SMR系统和CCUS系统；
2.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述SMR系统和所述CCUS系统相互间耦合；
3.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述燃烧后捕集装置对所述预重整装置产生的CO2进行燃烧后捕集，所述第一CO捕集装置对所述预重整装置产生的CO进行捕集，实现所述第一次耦合。
4.根据权利要求2或3所述的制氢系统，其特征在于，所述第二CO捕集装置对所述重整装置产生的CO进行捕集，实现所述第二次耦合。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述第一燃烧前捕集装置对所述第一CO变换装置产生的CO2进行燃烧前捕集，实现所述第三次耦合。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述第二燃烧前捕集装置对所述第二CO变换装置产生的CO2进行燃烧前捕集，实现所述第四次耦合。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述储能利用装置通过所述CO2储存装置中的CO2将所述H2储存装置中的H2转化为CH3OH，实现所述第五
8.一种低碳制氢工艺，其包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的低碳制氢工艺，其特征在于，在步骤2)中，所述脱硫后天然气、水蒸汽和富氧空气的体积比为(6至6.5):(1至1.2):(3.5至3.8)；和/或
10.根据权利要求8或9所述的低碳制氢工艺，其特征在于，对所述CO2储存装置中的CO2进行封存；
...【技术特征摘要】
1.一种制氢系统，其包括smr系统和ccus系统；
2.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述smr系统和所述ccus系统相互间耦合；
3.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述燃烧后捕集装置对所述预重整装置产生的co2进行燃烧后捕集，所述第一co捕集装置对所述预重整装置产生的co进行捕集，实现所述第一次耦合。
4.根据权利要求2或3所述的制氢系统，其特征在于，所述第二co捕集装置对所述重整装置产生的co进行捕集，实现所述第二次耦合。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述第一燃烧前捕集装置对所述第一co变换装置产生的co2进行燃烧前捕集，实现所述第三次耦合。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘文远，毕彩霞，胡长朝，李伟，王莉莉，宫思琪，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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