CN209366112U - 一种经济环保的制氢加氢一体化加氢站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种经济环保的制氢加氢一体化加氢站，所述加氢站包括站内制氢单元和与所述站内制氢单元相连的氢气压缩加注单元和碳材料回收单元，其中，所述站内制氢单元为天然气直接裂解制氢单元。与现有技术相比，本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢可以减少氢气运输过程中产生的运输费用，可以实现整个制氢过程的零排放，还可以通过副产品带来的收益大大增加加氢站本身的盈利空间，实现经济环保的技术效果和目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及氢能的技术领域，更具体地讲，涉及一种经济环保的制氢加氢一体化加氢站。
背景技术
氢能源作为一种高效、清洁、可持续发展的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注，以氢燃料电池汽车为主的交通领域是氢能利用的重要方向之一。现阶段制约氢能在交通领域利用发展的瓶颈主要是加氢站的建设。加氢基础设施不足，成为当前我国氢能产业发展面临的最大阻碍。
加氢基础设施不足的主要原因，在于加氢站短期内几乎很难实现盈利，为了能够保证盈利，必须提高氢气的售价，氢气售价过高又会导致用户难以接受氢燃料汽车，从而减少加氢量，同样难以盈利。
目前国内已经在运行或者即将运行的加氢站大多依靠国家的强制性补贴，对每公斤的氢气售价进行补贴，来实现短期内加氢站的盈利。部分地区补贴标准如下：
表1部分地区氢气售价补贴标准
| 年度 | 销售价格(元/kg) | 补贴(元/kg) |
| 2018-2019 | 40元及以下 | 20 |
| 2020-2021 | 35元及以下 | 14 |
| 2022 | 30元及以下 | 9 |
经过测算当氢气售价超过40元/kg时，终端用户很难接受氢燃料汽车，所以为了保证氢燃料汽车的正常运行，必须降低氢气的售价。
传统的加氢站外供氢模式如图1所示，传统的加氢站的制氢加氢一体化模式如图2所示，可见传统加氢站的氢气售价构成部分如下：
1、传统外供氢模式：制氢氢气成本A1，氢气的运输成本B1,加氢站的运行维护费用及固定折旧C1，总构成D1(元/kg)＝A1+B1+C1；
2、传统的制氢加氢一体化模式：制氢氢气成本A2，加氢站的运行维护费用及固定折旧C2，总构成D2(元/kg)＝A2+C2
而站内制氢方式主要包括以下几种方式：
1)电解水制氢：制氢成本A2与电价息息相关，副产的氧气附加值较低；
2)煤制氢：制氢规模一般较大，不合适站内制氢方式；
3)甲醇裂解制氢：制氢成本与甲醇价格息息相关，产生额外的二氧化碳排放；
4)天然气水蒸气重整：制氢成本与天然气价格相关，产生额外的二氧化碳排放。
目前，站外大规模的氢气生产方式依靠煤气化、天然气水蒸气重整及甲醇裂解等方式制取，考虑运输及加氢站的运行管理费用，售价大多维持在60元/kg左右，在氢源缺乏地区价格可能能够到达80元/kg，这时很难在保证终端用户接受的同时保证加氢站的盈利。站内制氢方式，因为加氢站用氢数量较少，不大适合用煤气化，主要限于电解水、甲醇裂解及天然气重整等方式，虽然加氢站最终的售价低于外供氢模式，但是仍很难以实现盈利，影响加氢站基础设施方的积极性。
因此，开发一种经济性环保的加氢站显的十分有必要。
发明内容
为了解决目前加氢站难以实现自身盈利，从而导致加氢站基础设施较少，影响整个氢燃料汽车的推广运行的问题，本实用新型提供一种经济环保的制氢加氢一体化加氢站。
本实用新型提供了一种经济环保的制氢加氢一体化加氢站，所述加氢站包括站内制氢单元和与所述站内制氢单元相连的氢气压缩加注单元和碳材料回收单元，其中，所述站内制氢单元为天然气直接裂解制氢单元。
根据本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢站的一个实施例，所述天然气直接裂解制氢单元为催化裂解天然气制氢单元或等离子催化裂解天然气制氢单元。
根据本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢站的一个实施例，所述氢气压缩加注单元包括依次相连的分离提纯子单元、一级压缩子单元、缓冲子单元、二级压缩子单元、储存子单元和加氢子单元。
根据本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢站的一个实施例，所述一级压缩子单元能够将氢气压缩至20MPa并储存在缓冲子单元中，所述二级压缩子单元能够将氢气压缩至35MPa以上并储存在储存子单元中。
根据本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢站的一个实施例，所述缓冲子单元为缓冲罐，所述储存子单元为高压储罐，所述一级压缩子单元为低压氢气压缩机，所述二级压缩子单元为高压氢气压缩机，所述加氢子单元为加氢机。
根据本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢站的一个实施例，所述碳材料回收单元回收碳纳米管、锂电导电石墨和/或炭黑。
与现有技术相比，本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢可以减少氢气运输过程中产生的运输费用，可以实现整个制氢过程的零排放，还可以通过副产品带来的收益大大增加加氢站本身的盈利空间，实现经济环保的技术效果和目的。
附图说明
图1示出了传统的加氢站外供氢模式示意图。
图2示出了传统的加氢站的制氢加氢一体化模式示意图。
图3示出了根据本实用新型示例性实施例经济环保的制氢加氢一体化加氢站的结构示意图。
附图标记说明：
10-站内制氢单元、20-氢气压缩加注单元、21-分离提纯子单元、22-一级压缩子单元、23-缓冲子单元、24-二级压缩子单元、25-储存子单元、26-加氢子单元、30-碳材料回收单元。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面对本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢站进行具体描述和说明。
图3示出了根据本实用新型示例性实施例经济环保的制氢加氢一体化加氢站的结构示意图。
如图3所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述经济环保的制氢加氢一体化加氢站包括站内制氢单元10和与站内制氢单元10相连的氢气压缩加注单元20和碳材料回收单元30，其中，站内制氢单元10为天然气直接裂解制氢单元。
采用天然气裂解方式生成碳和氢气，产物气中不含或含少量碳氧化合物,不需要进一步的变换反应，其分离设备也比天然气水蒸气重整简单，可以应用于缩短流程、简化操作单元和减少投资的现场制氢。具体地，本实用新型的天然气直接裂解制氢单元为催化裂解天然气制氢单元或等离子催化裂解天然气制氢单元，天然气直接裂解制氢技术已经基本成熟，但并没有在一体化加氢站中有所应用，本实用新型则将天然气直接裂解制氢应用于一体化加氢站。
本实用新型的氢气压缩加注单元20包括依次相连的分离提纯子单元21、一级压缩子单元22、缓冲子单元23、二级压缩子单元24、储存子单元25和加氢子单元26。
具体地，一级压缩子单元22能够将氢气压缩至20MPa并储存在缓冲子单元23中，二级压缩子单元24能够将氢气压缩至35MPa并储存在储存子单元25中，缓冲子单元25为缓冲罐且储存子单元25为高压储罐。此外，加氢子单元26为加氢机，一级压缩子单元22为低压氢气压缩机，二级压缩子单元24为高压氢气压缩机。
因此，由天然气直接裂解产生的氢气经分离提纯后直接进入加氢站经过一级压缩至20MPa后再经二级压缩至35MPa以上后储存在高压储罐中，作为气源给氢燃料汽车进行加注使用。
天然气经直接裂解后，产生的副产物为碳。根据控制条件不同，可以形成碳纳米管、锂电导电石墨及炭黑等高附加值的材料，将这些副产物加以利用将会大大提高制氢加氢一体化加氢站的盈利空间。由此，本实用新型的碳材料回收单元回收碳纳米管、锂电导电石墨和/或炭黑。
以500kg/d的加氢站为例，本实用新型的加氢站以高等级炭黑为副产品，目前售价以10000元/吨考虑，每年副产炭黑547.5吨，产生的价值为547.5万，折算每公斤氢气额外收入为30元/kg，完全可以实现加氢站自身的盈利。另外，即使低等级的橡胶用炭黑也可以达到6000元/吨，每公斤氢气额外收入也可以达到18元/kg，可以实现盈亏平衡。
综上所述，本实用新型经济环保的制氢加氢一体化加氢可以减少氢气运输过程中产生的运输费用，可以实现整个制氢过程的零排放，还可以通过副产品带来的收益大大增加加氢站本身的盈利空间，实现经济环保的技术效果和目的。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (6)
1.一种经济环保的制氢加氢一体化加氢站，其特征在于，所述加氢站包括站内制氢单元和与所述站内制氢单元相连的氢气压缩加注单元和碳材料回收单元，其中，所述站内制氢单元为天然气直接裂解制氢单元。
2.根据权利要求1所述经济环保的制氢加氢一体化加氢站，其特征在于，所述天然气直接裂解制氢单元为催化裂解天然气制氢单元或等离子催化裂解天然气制氢单元。
3.根据权利要求1所述经济环保的制氢加氢一体化加氢站，其特征在于，所述氢气压缩加注单元包括依次相连的分离提纯子单元、一级压缩子单元、缓冲子单元、二级压缩子单元、储存子单元和加氢子单元。
4.根据权利要求3所述经济环保的制氢加氢一体化加氢站，其特征在于，所述一级压缩子单元能够将氢气压缩至20MPa并储存在缓冲子单元中，所述二级压缩子单元能够将氢气压缩至35Mpa以上并储存在储存子单元中。
5.根据权利要求3所述经济环保的制氢加氢一体化加氢站，其特征在于，所述缓冲子单元为缓冲罐，所述储存子单元为高压储罐，所述一级压缩子单元为低压氢气压缩机，所述二级压缩子单元为高压氢气压缩机，所述加氢子单元为加氢机。
6.根据权利要求1所述经济环保的制氢加氢一体化加氢站，其特征在于，所述碳材料回收单元回收碳纳米管、锂电导电石墨和/或炭黑。
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| CN201822068281.0U CN209366112U (zh) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | 一种经济环保的制氢加氢一体化加氢站 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112849097A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-05-28 | 河南氢枫能源技术有限公司 | 一种加氢系统及吹气方法 |
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2018
- 2018-12-11 CN CN201822068281.0U patent/CN209366112U/zh active Active
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