CN218841710U - 一种制氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于氢气制备技术领域，具体涉及一种制氢装置。该制氢装置包括气体供应系统、燃烧管、加热装置以及后处理装置等部件。在具体作业时，事先被放置于燃烧管中的用于模拟实际储层状态的模拟油藏，能够与由气体供应系统所输送并且已被加热装置所加热的氧化性气体发生制氢反应，未反应的氧化性气体以及完成制氢反应后的含氢混合物被排出燃烧管后，能够被后处理装置分离处理。通过运行根据本实用新型的制氢装置能够为后续在储层中进行的稠油火驱制氢作业提供工艺经验和数据积累，从而达到降低后期试错成本，提高稠油火驱制氢作业效率的目的。

Description

一种制氢装置

技术领域

本实用新型属于氢气制备技术领域，具体涉及一种制氢装置。

背景技术

稠油火驱制氢属于原位制氢技术的一种，具有能源利用率高，碳排放量低，制氢成本低以及综合效益高等优点。但为高效地进行稠油火驱制氢，并降低试错成本，需要事先进行小规模试验，对火驱温度、气体通入量等工艺参数进行调整优化，摸索出表现优良的生产工艺。并且利用小规模试验的低成本优势，可以进行不同储层状况下的制氢试验，以明晰不同储层进行稠油火驱制氢的优劣，为后期的实际生产作业积累相关经验。由此，研发出能够模拟进行稠油火驱制氢过程的装置的需求日益迫切。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种制氢装置。

所述制氢装置包括：气体供应系统，通过第一端与所述气体供应系统相连通的燃烧管，在所述燃烧管内可放置模拟油藏，设置于所述燃烧管上的加热装置，以及与所述燃烧管的第二端相连接的后处理装置，其中，由所述气体供应系统输送到所述燃烧管内的氧化性气体能够在所述加热装置的加热作用下与所述燃烧管内的模拟油藏发生制氢反应，未反应的氧化性气体以及完成所述制氢反应后的含氢混合物被排出所述燃烧管后，能够被所述后处理装置分离处理。

作为对上述技术方案的拓展，本实用新型还提供了以下实施例：

在所述燃烧管的两端都连接有起到密封作用的法兰盘和石墨垫圈，所述石墨垫圈设置在所述燃烧管每一端的所述法兰盘之间。

包括与所述燃烧管相连接的温度测量系统。

所述温度测量系统包括若干设置在所述燃烧管管壁上的温度井。

包括构造为将所述燃烧管包裹在内的保温层。

所述后处理装置为三相分离器。

所述气体供应系统包括用于储存氧化性气体和不活泼气体的气瓶组以及对气体流量进行调节和测量的减压阀和压力表。

所述燃烧管的主体部为钛合金管。

所述气体供应系统通过位于所述第一端上的注气井与所述燃烧管相连接。

所述后处理装置通过位于所述第二端上的生产井与所述燃烧管相连接。

本实用新型相比于现有技术的优点是：通过气体供应系统、燃烧管、加热装置等部件的设置，得以实现将氧化性气体加热并与事先放置于燃烧管内的模拟油藏发生制氢反应，从而模拟了在储层中进行稠油火驱制氢的过程。通过对在制氢装置中所应用的诸如氧化性气体通入量、加热温度等的调节和分析，以及不同类型的模拟油藏的制氢量的比较，能够为后续在储层中进行的稠油火驱制氢作业提供工艺经验和数据积累，从而达到降低后期试错成本，提高稠油火驱制氢效率的目的。

附图说明

图1为根据本实用新型的制氢装置的结构示意图；

图2为根据本实用新型的制氢装置中包含燃烧管部分的局部结构示意图。

本实用新型中的所有附图均是用来说明结构与原理的示意图，并且没有按照实际的尺寸与比例绘制。

图中各个附图标记的具体含义如下：

1、气体供应系统；11、气瓶组；2、燃烧管；21、第一端；211、注气井；22、第二端；221、生产井；23、法兰盘；24、螺栓；25、主体部；3、加热装置；4、后处理装置；5、温度测量系统；51、温度井；100、制氢装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细的说明。

图1和图2为根据本实用新型的制氢装置100的结构示意图及局部示意图。如图所示，制氢装置100包括气体供应系统1、燃烧管2、加热装置3以及后处理装置4。气体供应系统1的作用在于向燃烧管2内提供氧化性气体和不活泼气体。燃烧管2通过其第一端21与气体供应系统1相连通，在燃烧管2内可放置用于制备氢气的模拟油藏。在燃烧管2的第二端处连接有后处理装置4。并且在燃烧管2上设置有加热装置3。

在具体作业时，通过气体供应系统1向燃烧管2内输送氧化性气体，氧化性气体经过加热装置3的加热作用，能够与事先被放置于于燃烧管2内部的模拟油藏发生制氢反应，从而模拟稠油火驱制氢过程。未反应的氧化性气体以及完成制氢反应的含氢混合物被排出燃烧管2后，能够被后处理装置4分离处理，以进行氢气含量测定以及氢气收集等作业。

在制氢装置100的作业过程中，能够通过调节气体供应系统1的供气类型和供气流量大小控制氧化性气体的加入量，通过控制加热装置3的加热功率来控制燃烧管2内反应温度的大小，并可以通过向燃烧管2内加入不同组分的模拟油藏来模拟在不同储层中进行稠油火驱制氢的情况。总之，通过制氢装置100的运行，能够为后续在储层中进行的大规模稠油火驱制氢提供高效制氢的工艺经验及数据积累，并且能够模拟不同储层中的稠油火驱制氢过程，以明晰不同储层进行稠油火驱制氢的优劣。

在本实用新型的一个实施例中，为了在增强燃烧管2中主体部25的强度的同时减轻其自身的重量，从而使得制氢装置100更加轻便，主体部25设置为钛合金管。

优选地，主体部25设置为内径是3.8cm的钛合金管。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，气体供应系统1通过位于第一端21上的注气井211与燃烧管2相连接。通过这种设置，方便了气体供应系统1与燃烧管2的连接，也有利于增强两者连接的牢固性。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，后处理装置4通过位于第二端22上的生产井221与燃烧管2相连接。通过这种设置，方便了后处理装置4与燃烧管2的连接，也有利于增强两者连接的牢固性。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，在燃烧管2的两端都连接有法兰盘23和石墨垫圈(未示出，下同)。燃烧管2每一端的法兰盘23至少为两个，并且通过螺栓24进行连接，石墨垫圈被设置在燃烧管2每一端的相邻法兰盘23之间。通过这种设置，在很大程度上提高了燃烧管2的密封性能，保证了燃烧管2中制氢反应的顺利进行，也提高了燃烧管2工作的安全性。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，制氢装置100包括与燃烧管2相连接的温度测量系统5。通过这种设置，得以对燃烧管2在制氢反应过程中的温度进行精确地测量，从而方便对制氢过程进行更有针对性的控制，也使得制氢装置100所积累的数据量化程度更高。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，温度测量系统5包括若干设置在燃烧管2管壁上的温度井51。通过温度井51的设置，使得温度测量系统5能够实时准确地监测到燃烧管2内的温度分布情况。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，为了使温度测量系统5所能监测的范围更广泛，数据更具有代表性，温度井51均匀且等距离地设置在燃烧管2的内壁上。优选地，温度井51的数量为5个。

更进一步地，在本实用新型的一个实施例中，为了保证燃烧管2内部具有良好的密闭性，同时为了提高温度井51所监测数据的准确性，温度井51与被放置于燃烧管2内部的模拟油藏之间做封闭处理，并且各温度井51的下端均位于模拟油藏中心处。如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，在燃烧管2的外部包裹有保温层6。通过保温层6的设置，一方面，在很大程度上减小了燃烧管2内热量的非必要散失，使得燃烧管2内能够快速地升温，有利于制氢反应的顺利进行。另一方面，也减小了工作人员被烫伤的概率，提高了制氢装置100操作过程中的安全性。

在本实用新型的一个实施例中，后处理装置4为三相分离器。通过这种设置，使得经过制氢反应所产生的物质能够被分离为气体、液体和固体三种状态，以便于进行后续氢气的测量与收集、液体及固体物质的循环利用等操作。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，气体供应系统1包括气瓶组11和对气体流量进行调节和测量的的减压阀(未示出，下同)和压力表(未示出，下同)。气瓶组11的作用在于储存制氢装置100运行过程中所需要的氧化性气体和不活泼气体。减压阀用于根据生产需要调节各种气体的输出压力，压力表能够对各种气体的压力进行测量，便于实验数据的量化汇总和积累。

在本实用新型的一个实施例中，氧化性气体包括空气、富氧空气或氧气。

在本实用新型的一个实施例中，不活泼气体包括氮气。

根据本实用新型的制氢装置100，通过气体供应系统1、燃烧管2、加热装置3等部件的设置，得以实现将氧化性气体加热并与事先放置于燃烧管2内的模拟油藏发生制氢反应，从而模拟了在储层中进行稠油火驱制氢的过程。通过对在制氢装置100中所应用的诸如氧化性气体通入量、加热温度等的调节和分析，以及不同类型的模拟油藏的制氢量的比较，能够为后续在储层中进行的稠油火驱制氢作业提供工艺经验和数据积累，从而达到降低后期试错成本，提高稠油火驱制氢效率的目的。

本申请中，方位用语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等的具体含义以图1中制氢装置100的绘制状态为参考。

最后需要说明的是，虽然已经参考优选实施方式对本实用新型进行了详细地描述，但在不脱离本实用新型范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施方式中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种制氢装置，其特征在于，包括：

气体供应系统(1)，通过第一端(21)与所述气体供应系统(1)相连通的燃烧管(2)，在所述燃烧管(2)内可放置模拟油藏，设置于所述燃烧管(2)上的加热装置(3)，以及与所述燃烧管(2)的第二端(22)相连接的后处理装置(4)，

其中，由所述气体供应系统(1)输送到所述燃烧管(2)内的氧化性气体能够在所述加热装置(3)的加热作用下与所述燃烧管(2)内的模拟油藏发生制氢反应，未反应的氧化性气体以及完成所述制氢反应后的含氢混合物被排出所述燃烧管(2)后，能够被所述后处理装置(4)分离处理。

2.根据权利要求1所述的制氢装置，其特征在于：在所述燃烧管(2)的两端都连接有起到密封作用的法兰盘(23)和石墨垫圈，所述石墨垫圈设置在所述燃烧管(2)每一端的所述法兰盘(23)之间。

3.根据权利要求2所述的制氢装置，其特征在于：包括与所述燃烧管(2)相连接的温度测量系统(5)。

4.根据权利要求3所述的制氢装置，其特征在于：所述温度测量系统(5)包括若干设置在所述燃烧管(2)管壁上的温度井(51)。

5.根据权利要求4所述的制氢装置，其特征在于：包括构造为将所述燃烧管(2)包裹在内的保温层(6)。

6.根据权利要求5所述的制氢装置，其特征在于：所述后处理装置(4)为三相分离器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制氢装置，其特征在于：所述气体供应系统(1)包括用于储存氧化性气体和不活泼气体的气瓶组(11)，以及对气体流量进行调节和测量的减压阀和压力表。

8.根据权利要求7所述的制氢装置，其特征在于：所述燃烧管(2)的主体部(25)为钛合金管。

9.根据权利要求8所述的制氢装置，其特征在于：所述气体供应系统(1)通过位于所述第一端(21)上的注气井(211)与所述燃烧管(2)相连接。

10.根据权利要求9所述的制氢装置，其特征在于：所述后处理装置(4)通过位于所述第二端(22)上的生产井(221)与所述燃烧管(2)相连接。

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