CN107314242A - 一种氢气天然气的掺混运输和分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢气天然气的掺混运输和分离装置，包括用于输送物料的输送管路，输送管路设有氢能输入口以及用于将氢能与物料进行掺混的掺混装置；输送管路另一端还设有用于将氢能分离出来的分离纯化装置，分离纯化装置上设置有氢能输出口。本申请所提供的氢气天然气的掺混运输和分离装置对现有的物料的输送管路进行改造，通过加设氢能输入口和氢能输出口、并在输入和输出过程中通过将氢能和物料进行掺混和分离，实现对实现氢能的输送。本发明利用现有的物料输送管线实现大量高效稳定的氢能运输，可以实现最经济的氢能运输方式，为城市区域的氢能应用提供的必要的支持。
Description
技术领域
本发明涉及能源运输技术领域，更具体地说，涉及一种氢气天然气的掺混运输和分离装置。
背景技术
中国氢气年产量已逾千万吨规模，位居世界第一。工业规模的制氢方法主要包括化石能源制氢如甲烷蒸汽重整和利用清洁能源电力电解水制氢两种方法，其中化石能源如煤化工和甲烷重整制氢占96％，电解水制氢的产量约占世界氢气总产量3％，还有很多工业生产过程如氯碱和甲醇生产过程中产生大量氢气作为副产品约占1％。尽管化石能源制氢是目前最经济的制氢方法，但其在生产过程中不仅消耗大量化石燃料，而且产生大量二氧化碳。
在氢能的应用端，利用氢能的燃料电池汽车是唯一能够全面达到汽车性能指标的环保车型，最大社会意义是代替石油和常规锂电池汽车的电池处理和污染问题，氢燃料电池汽车的优点确实很多，但截至目前还没有大规模量产化的氢燃料电池汽车的出现。
因此从氢能的生产端来讲，中国是世界范围氢能产量最大的国家，未来氢能产业的发展的关键是氢能的运输与高效应用。而目前无论是液氢低温运输还是高压罐体运输，这种超低温和高压过程都会造成具体的能源消耗。而应用端的大型燃料电池发电技术和氢气燃机发电技术也受到氢气运输和廉价稳定的氢气源过少的影响，目前发展缓慢。
综上所述，如何提供一种稳定和廉价的氢气运输方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种氢气天然气的掺混运输和分离装置，该装置能够保证氢能的输送过程便捷且稳定。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，包括用于输送物料的输送管路，所述输送管路设有氢能输入口以及用于将氢能与所述物料进行掺混的掺混装置；
所述输送管路另一端还设有用于将氢能分离出来的分离纯化装置，所述分离纯化装置上设置有氢能输出口。
优选的，所述氢能输入口处设有用于监测氢能流量值的流量监测装置以及流量控制装置，所述流量监测装置与所述掺混装置连接，所述掺混装置通过所述氢能流量值控制所述流量控制装置。
优选的，所述掺混装置的物料入口和所述氢能输入口设有用于测量入口压力的压力表；和/或，所述分离纯化装置的物料出口和所述氢能输出口设有用于测量出口压力的压力表。
优选的，所述压力表与控制装置连接，当所述压力表测得的压力超出预设值时，所述控制装置控制所述掺混装置停止工作并关闭所述氢能输入口。
优选的，所述物料为气体物料，所述掺混装置为将气体物料和氢气进行掺混的掺混装置，所述分离纯化装置为将氢气与气体物料分离的分离纯化装置。
优选的，所述气体物料为天然气。
优选的，所述掺混装置为通过改变气流压力实现氢气与气体物料掺混的掺混装置，所述掺混装置的氢气进气口中的氢气压力大于物料进入口的物料的压力。
优选的，所述掺混装置包括轴流风机混流掺混装置和射气抽气器掺混装置中的至少一种。
优选的，所述分离纯化装置包括深冷分离装置、变压吸附装置、膜分离装置和联合工业分离装置中的至少一种。
优选的，所述输送管路为原油输送管道或成品油输送管道，所述掺混装置为将氢气混入原油或成品油中的掺混装置，所述分离纯化装置为将氢气由混合物中分离出来的分离纯化装置。
本发明提供的物料可以为液体物料或者气体物料，上述输送管路可以选用多种现有的物料的输送管路。
本申请中，在输送线路上设置氢能输入口和氢能输出口，相对地，氢能输入口设在输送管路上更加靠近物料输入口的位置，氢能输出口设在输送管路上更加靠近物料输出口的位置。也就是说，氢能可以由氢能输入口进入输送管路，并在输送管路上沿物料的输送方向进行移动，最终在氢能输出口排出输送管路。
氢能进入和排出输送管路时，均需要对氢能和物料进行处理。在氢能输入口设置将氢能与物料进行掺混的掺混装置，在氢能输出口设置将氢能与物料进行分离纯化的分离纯化装置。
本申请所提供的氢气天然气的掺混运输和分离装置对现有的物料的输送管路进行改造，通过加设氢能输入口和氢能输出口、并在输入和输出过程中通过将氢能和物料进行掺混和分离，实现对实现氢能的输送。本发明利用现有的物料输送管线实现大量高效的氢能运输，可以实现最经济的氢能运输方式，为城市区域的氢能应用提供的必要的支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种氢气天然气的掺混运输和分离装置的结构示意图。
图1中：
1为物料输入口、11为氢能输入口、12为掺混装置；
2为物料输出口、21为氢能输出口、22为分离纯化装置；
31为第一气压表、32为第二气压表、33为第三气压表、34为第四气压表、35为第五气压表、36第六气压表、4为输送管路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种氢气天然气的掺混运输和分离装置，该装置能够保证氢能的输送过程便捷且稳定。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种氢气天然气的掺混运输和分离装置的结构示意图。
本发明所提供的一种氢气天然气的掺混运输和分离装置，包括用于输送物料的输送管路4，输送管路4设有氢能输入口11以及用于将氢能与物料进行掺混的掺混装置12；输送管路4的另一端还设有用于将氢能分离出来的分离纯化装置22，分离纯化装置22上设置有氢能输出口21。
需要说明的是，物料可以为液体物料或者气体物料，上述输送管路4可以选用多种现有的物料的输送管路，例如天然气输送管路、原油输送管路等。其中，天然气输送管路中的物料即为天然气，原油输送管路中的物料即为原油或成品油等。
输送管路上通常设置有物料的物料输入口1和物料输出口2，物料输入口1和物料输出口2之间为输送线路，物料由物料输入口1至物料输出口2的过程即为物料的输送过程。本申请中，在输送线路上设置氢能输入口11和氢能输出口21，相对地，氢能输入口11设在输送管路4上更加靠近物料输入口1的位置，氢能输出口21设在输送管路4上更加靠近物料输出口2的位置。也就是说，氢能可以由氢能输入口11进入输送管路4，并在输送管路4上沿物料的输送方向进行移动，最终在氢能输出口21排出输送管路4。
需要提到的是，氢能进入和排出输送管路4时，均需要对氢能和物料进行处理。具体地，在氢能输入口11设置将氢能与物料进行掺混的掺混装置12，在氢能输出口21设置将氢能与物料进行分离纯化的分离纯化装置22。二者均可以采用现有技术中成熟的氢能掺混、提纯装置。
本申请中所提供的氢能可以包括液态氢和气态氢等。
本申请所提供的氢气天然气的掺混运输和分离装置对现有的物料的输送管路进行改造，通过加设氢能输入口11和氢能输出口21、并在输入和输出过程中通过将氢能和物料进行掺混和分离，实现对实现氢能的输送。本发明利用现有的物料输送管线实现大量高效的氢能运输，可以实现最经济的氢能运输方式，为城市区域的氢能应用提供的必要的支持。
为了提升氢能源的使用安全和保证掺混过程符合标准要求，在上述实施例的基础之上，氢能输入口11处设有用于监测氢能流量值的流量监测装置以及流量控制装置，流量监测装置与掺混装置12连接，掺混装置12通过氢能流量值控制流量控制装置。
需要说明的是，上述流量监测装置可以为流量计等装置，流量控制装置可以为各种类型的阀体、开关或其他具有开闭能力的装置。
当氢能为气态氢时，上述流量监测装置可以为气体流量计、气量表等；氢能为液态时，流量监测装置为流体监测阀等。
本实施例中，通过流量监测装置获取氢能流量值，并将氢能流量值发送给掺混装置12，由掺混装置12判断是否需要调节流量控制装置。当氢能流量值超出预设值时，流量控制装置将流量调小或关闭。
在上述任意一个实施例的基础之上，掺混装置12的物料入口和氢能输入口11设有用于测量入口压力的压力表；和/或，分离纯化装置22的物料出口和氢能输出口21设有用于测量出口压力的压力表。
需要说明的是，上述压力表分别可以用于与掺混装置或分离纯化装置连接，以便监测混装置或分离纯化装置的进出口的压力，避免出现气压或液压过大的情况。
在上述实施例的基础之上，压力表与控制装置连接，当压力表测得的压力超出预设值时，控制装置控制掺混装置12停止工作并关闭氢能输入口11。
需要说明的是，由于输送管路4的输送过程需要对流量和压力进行监控，以避免输送管路4中出现气压过大或过低的情况。
在上述任意一个实施例的基础之上，氢能可以具体为氢气，物料可以具体为气体物料，掺混装置12为将气体物料和氢气进行掺混的掺混装置12，分离纯化装置22为将氢气与气体物料分离的分离纯化装置22。
可选地，气体物料为天然气。可选地，上述气体物料还可以为其他形态的物料。
在上述实施例的基础之上，掺混装置为通过改变气流压力实现氢气与气体物料掺混的掺混装置12，掺混装置12的氢气进气口中的氢气压力大于物料进入口的物料的压力。
具体地，掺混装置12可以选用现有技术中常见的变压掺混装置，掺混装置12包括轴流风机混流掺混装置和射气抽气器掺混装置中的至少一种。
需要说明的是，掺混过程中可以同时使用若干种不同种类的掺混装置进行，即并联使用，当然也可以将若干种不同种类的掺混装置依次进行，即串联使用。
在上述任意一个实施例的基础之上，分离纯化装置包括深冷分离装置、变压吸附装置、膜分离装置和联合工业分离装置中的至少一种。
上述掺混装置12的使用同样可以类推到分离纯化装置上，分离纯化装置同样可以通过至少两种的串联或并联实现结合，此处不再赘述。
在上述任意一个实施例中，请参考图1，其中，在掺混装置12的物料入口位置设有用于测量气体物料的气压的第一气压表31，在掺混装置12的氢气入口位置设有用于测量氢气的气压的第二气压表32，在掺混装置12的混合气体出口位置设有用于测量混合气体的气压的第三气压表33。
在分离纯化装置22的混合气体入口位置设有用于测量混合气体的气压的第四气压表34，在分离纯化装置22的氢气输出口的位置设有用于测量氢气的气压第五气压表35，在分离纯化装置22的天然气输出口位置设有用于测量天然气的气压的第六气压表36。
在上述任意一个实施例的基础之上，氢能为液态氢或气态氢，输送管路4为原油输送管道或成品油输送管道，掺混装置12为将氢气混入原油或成品油中的掺混装置12，分离纯化装置22为将氢气由混合物中分离出来的分离纯化装置22。
除了上述各个实施例中所提供的氢气天然气的掺混运输和分离装置的主要结构，该装置的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的氢气天然气的掺混运输和分离装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，包括用于输送物料的输送管路(4)，所述输送管路(4)设有氢能输入口(11)以及用于将氢能与所述物料进行掺混的掺混装置(12)；
所述输送管路(4)另一端还设有用于将氢能分离出来的分离纯化装置(22)，所述分离纯化装置(22)上设置有氢能输出口(21)。
2.根据权利要求1所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述氢能输入口(11)处设有用于监测氢能流量值的流量监测装置以及流量控制装置，所述流量监测装置与所述掺混装置(12)连接，所述掺混装置(12)通过所述氢能流量值控制所述流量控制装置。
3.根据权利要求2所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述掺混装置(12)的物料入口和所述氢能输入口(11)设有用于测量入口压力的压力表；和/或，所述分离纯化装置(22)的物料出口和所述氢能输出口(21)设有用于测量出口压力的压力表。
4.根据权利要求3所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述压力表与控制装置连接，当所述压力表测得的压力超出预设值时，所述控制装置控制所述掺混装置(12)停止工作并关闭所述氢能输入口(11)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述物料为气体物料，所述掺混装置(12)为将气体物料和氢气进行掺混的掺混装置(12)，所述分离纯化装置(22)为将氢气与气体物料分离的分离纯化装置(22)。
6.根据权利要求5所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述气体物料为天然气。
7.根据权利要求5所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述掺混装置为通过改变气流压力实现氢气与气体物料掺混的掺混装置(12)，所述掺混装置(12)的氢气进气口中的氢气压力大于物料进入口的物料的压力。
8.根据权利要求7所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述掺混装置(12)包括轴流风机混流掺混装置和射气抽气器掺混装置中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述分离纯化装置包括深冷分离装置、变压吸附装置、膜分离装置和联合工业分离装置中的至少一种。
10.根据权利要求1至4任一项所述的氢气天然气的掺混运输和分离装置，其特征在于，所述输送管路(4)为原油输送管道或成品油输送管道，所述掺混装置(12)为将氢气混入原油或成品油中的掺混装置(12)，所述分离纯化装置(22)为将氢气由混合物中分离出来的分离纯化装置(22)。
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