CN108358163A - 一种集装箱式制氢系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集装箱式制氢系统，属于化工设备技术领域。本发明的技术方案是：包括集装箱以及设置在集装箱内的制氢系统，制氢系统包括设置在集装箱一端的控制单元、设置在集装箱中部的甲醇重整制氢单元以及设置在集装箱另一端的用于提纯和存储氢气的变压吸附单元，制氢系统包括多个制氢设备，集装箱内设置有多个用于固定安装制氢设备的安装区域，安装区域为矩形或者圆形设置。本发明利用集装箱作为载体，在空间占用上大大缩小，同时整个制氢系统为可移动式，能够满足更多场合的用氢需求，制氢设备在集装箱内部排布方式合理，充分利用了空间，同时能够方便安装维修，满足散热条件，制氢过程环保、高效且稳定。

Description

一种集装箱式制氢系统
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，特别涉及一种基于集装箱的移动式制氢系统。
背景技术
现有的大型制氢设备，由于体积大、重量重、并生产易燃易爆的氢气，通常是固定安装在室内的，房屋需要设置相应的防爆防火措施，并与其它建筑保持一定的安全防火距离。但随着氢气应用领域的扩大，临时性的氢气使用需求越来越多，并且，许多地方并不适宜建设永久性的固定建筑物，因此，对移动式的大型制氢设备装置需求越来越多。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种在有限的集装箱空间内合理布置设备且能够生产高纯度氢气的方案。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种集装箱式制氢系统，包括集装箱以及设置在集装箱内的制氢系统，所述制氢系统包括设置在集装箱一端的控制单元、设置在集装箱中部的甲醇重整制氢单元以及设置在集装箱另一端的用于提纯和存储氢气的变压吸附单元，所述制氢系统包括多个制氢设备，所述集装箱内设置有多个用于固定安装制氢设备的安装区域，所述安装区域为矩形或者圆形设置。
优选的，所述控制单元包括配电柜以及基于PLC控制器的控制操作台。
优选的，所述重整制氢单元包括换热装置、催化燃烧装置、重整反应装置以及冷凝装置。
优选的，所述变压吸附单元包括上吸收塔组、下吸收塔组、真空泵组、真空缓冲罐以及氢气储罐，所述上吸收塔组以及下吸收塔组呈线形排列，所述氢气储罐与上吸收塔组连接。
优选的，所述下吸收塔组吸收的气体进入重整制氢单元进行燃烧供热。
优选的，所述冷凝装置为风冷器。
优选的，所述制氢设备与集装箱固定连接的方式为焊接或者螺栓连接或者卡接。
优选的，所述上吸收塔组以及下吸收塔组包括的吸收塔的数量均为4个。
本发明相对于现有技术具有如下优点，本发明的制氢系统的方案利用集装箱作为载体，相对于现有技术在空间占用上大大缩小，同时整个制氢系统为可移动式，能够满足更多场合的用氢需求，制氢设备在集装箱内部排布方式合理，充分利用了空间，同时能够方便安装维修，满足散热条件。同时利用甲醇重整制氢原理能够高效快速环保的制取氢气，利用变压吸附技术能够得到纯度非常高的氢气，并且整个系统在热量利用上很高效。
附图说明
图1为本发明的一种集装箱式制氢系统的结构示意图；
图2为本发明的甲醇重整制氢单元的原理图。
图中：1、集装箱；2、安装区域；3、控制单元；31、配电柜；32、控制操作台；4、甲醇重整制氢单元；41、转换器；42、冷凝装置；43、循环泵；44、燃烧泵；45、原料泵；46、风机；5、变压吸附单元；51、吸收塔；52、真空泵；53、真空缓冲罐；54、储氢罐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种集装箱式制氢系统，包括集装箱以及设置在集装箱内的制氢系统，所述制氢系统包括设置在集装箱一端的控制单元、设置在集装箱中部的甲醇重整制氢单元以及设置在集装箱另一端的用于提纯和存储氢气的变压吸附单元，所述制氢系统包括多个制氢设备，所述集装箱内设置有多个用于固定安装制氢设备的安装区域，所述安装区域为矩形或者圆形设置。
本发明的一种集装箱式制氢系统，集装箱的尺寸可以有多种，本发明不作具体限定，本实施例以40尺的集装箱来说明，其中控制单元、甲醇重整制氢单元以及变压吸附单元三个为主要的工作区间，附图1中以虚线框来进行划分。三个工作区间连续排列，每一制氢设备均划分好独立的安装区域，其中安装区域的形状根据每一制氢设备的形状单独设计为矩形或者圆形，排列方式要满足散热、维修以及连接方便性的考量。其中控制单元包括配电柜以及基于PLC控制器的控制操作台，整个控制系统采用就地检测、集中检测和集中控制相结合原则，并配有信号报警和紧急停车等措施以保证装置正常运行。各主要参数在控制室集中显示和调节，程控阀的开关状态及吸附器的工作状态通过模拟流程图反映出来。当工况发生改变时，操作人员可在控制室调整工艺参数，优化操作参数。自动化程度高，性能可靠 。
进一步的，所述变压吸附单元包括上吸收塔组、下吸收塔组、真空泵组、真空缓冲罐以及氢气储罐，所述上吸收塔组以及下吸收塔组呈线形排列，所述氢气储罐与上吸收塔组连接。
甲醇与水分别经加压、计量、混合后通过原料泵送入换热器，再经过过热器达到反应所需温度后送入反应器。在固定床催化反应器内同时进行甲醇裂解、一氧化碳变换反应,生成H2和CO2。反应后混合气经过换热器,再经冷凝和吸收分离装置,送往变压吸附系统。变压吸附系统，依据产气量的要求由多台吸附塔组成。甲醇重整气经过一套由多台吸附器并联操作的变压吸附系统,一次性吸附分离所有杂质得到纯度为≥99.999%的产品氢气。
变压吸附技术是以特定的吸附剂即多孔固体物质，内部微孔对气体分子的物理吸附为基础。利用吸附剂在相同压力下易吸附大分子组份,不易吸附小分子组分和加压下吸附量增加, 减压下吸附量减少的特性,将原料气在压力下通过吸附床层。相对于氢的杂质组分大分子被选择性吸附，小分子的氢气不易被吸附而通过吸附床层,达到氢和杂质组分的分离。然后在减压下解析被吸附的杂质组分,使吸附剂获得再生。从而达到H2和CO2的分离, 得到产品氢气。
优选的，所述下吸收塔组吸收的气体进入重整制氢单元进行燃烧供热。下吸收塔中含有氢气可供燃烧产生热量来加热甲醇原料，提高了整个系统的热利用率。
优选的，所述冷凝装置为风冷器。
优选的，所述制氢设备与集装箱固定连接的方式为焊接或者螺栓连接或者卡接。
优选的，所述上吸收塔组以及下吸收塔组包括的吸收塔的数量均为4个。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种集装箱式制氢系统，其特征在于：包括集装箱以及设置在集装箱内的制氢系统，所述制氢系统包括设置在集装箱一端的控制单元、设置在集装箱中部的甲醇重整制氢单元以及设置在集装箱另一端的用于提纯和存储氢气的变压吸附单元，所述制氢系统包括多个制氢设备，所述集装箱内设置有多个用于固定安装制氢设备的安装区域，所述安装区域为矩形或者圆形设置。
2.根据权利要求1所述的一种集装箱式制氢系统，其特征在于：所述控制单元包括配电柜以及基于PLC控制器的控制操作台。
3.根据权利要求1或2所述的一种集装箱式制氢系统，其特征在于：所述重整制氢单元包括换热装置、催化燃烧装置、重整反应装置以及冷凝装置。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种集装箱式制氢系统，其特征在于：所述变压吸附单元包括上吸收塔组、下吸收塔组、真空泵组、真空缓冲罐以及氢气储罐，所述上吸收塔组以及下吸收塔组呈线形排列，所述氢气储罐与上吸收塔组连接。
5.根据权利要求4所述的一种集装箱式制氢系统，其特征在于：所述下吸收塔组吸收的气体进入重整制氢单元进行燃烧供热。
6.根据权利要求3所述的一种集装箱式制氢系统，其特征在于：所述冷凝装置为风冷器。
7.根据权利要求1所述的一种集装箱式制氢系统，其特征在于：所述制氢设备与集装箱固定连接的方式为焊接或者螺栓连接或者卡接。
8.根据权利要求4所述的一种集装箱式制氢系统，其特征在于：所述上吸收塔组以及下吸收塔组包括的吸收塔的数量均为4个。
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