CN220245562U - 一种集约式撬装天然气制氢设备 - Google Patents
一种集约式撬装天然气制氢设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220245562U CN220245562U CN202322188407.9U CN202322188407U CN220245562U CN 220245562 U CN220245562 U CN 220245562U CN 202322188407 U CN202322188407 U CN 202322188407U CN 220245562 U CN220245562 U CN 220245562U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conversion
- furnace body
- heat exchange
- natural gas
- tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 75
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 74
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 73
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 89
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 43
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 30
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 23
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 3
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
本实用新型为解决现有站内天然气制氢装置存在流程复杂，占地面积大，影响周围环境，且存在水蒸气浪费的问题，提供一种集约式撬装天然气制氢设备。该设备包括撬座、炉体、燃烧器、转化器、蒸汽发生器、中温变换器和脱硫器。炉体设置于撬座上；从左到右，炉体内依次具有变换换热区、转化换热区和蒸汽热回收区；燃烧器设置于转化换热区对应的炉体的炉底或者炉顶外侧；转化器与燃烧器相对设置于转化换热区对应的炉体的炉顶或者炉底。该集约式撬装天然气制氢设备主要设计为撬装化、模块化结构，占地面积小，便于进行灵活、快速地安装和运行，也便于对现有加气站实施快速改造，对环境无影响和无水蒸气浪费，是当前较为经济的加氢站制氢方式。
Description
技术领域
实用新型涉及天然气制氢技术领域，尤其涉及一种集约式撬装天然气制氢设备。
背景技术
氢能是全球能源发展方向，加氢站是为氢燃料电池车提供氢气的基础设施。按建设路线，加氢站主要分为外供氢加氢站和站内制氢加强站。目前国内运行的加氢站普遍采用的是外供氢方式，用管束车压缩氢气的运输的方式。从加氢站的运行成本分析来看，氢气成本占加氢站运行成本70%以上，氢气储运成本占氢气成本的25%~30%。因此，站内制氢方式可以节省氢气的储运环节及中间成本，是未来全球加氢站的发展趋势之一。
站内制氢主要包括天然气重整制氢、甲醇重整制氢、水电解制氢、氨分解制氢等方式。而天然气制氢无论从制氢成本还是制氢方式上都是最有潜力的。然而，目前站内天然气制氢装置的主要问题是：
1、制氢工艺流程复杂，占地面积大；
2、反应炉管需燃烧天然气辐射供热，有大量的NOx产生，因此反应转化炉高，一般达到10米以上，影响周围环境；
3、制氢系统副产水蒸气造成浪费，蒸汽系统流程复杂。
实用新型内容
本实用新型为解决现有站内天然气制氢装置存在流程复杂，占地面积大，影响周围环境，且存在水蒸气浪费的问题，提供一种集约式撬装天然气制氢设备。该集约式撬装天然气制氢设备主要设计为撬装化、模块化结构，占地面积小，便于进行灵活、快速地安装和运行，也便于对现有加气站实施快速改造，对环境无影响和无水蒸气浪费，是当前较为经济的加氢站制氢方式。
本实用新型采用的技术方案是：
一种集约式撬装天然气制氢设备，包括：
撬座；
炉体，所述炉体设置于所述撬座上；从左到右，所述炉体内依次具有变换换热区、转化换热区和蒸汽热回收区；
燃烧器，所述燃烧器设置于所述转化换热区对应的所述炉体的炉底或者炉顶外侧；所述燃烧器与天然气的供给管路连接；
转化器，所述转化器与所述燃烧器相对设置于所述转化换热区对应的所述炉体的炉顶或者炉底；所述转化器的一部分位于所述转化换热区内；
蒸汽发生器，所述蒸汽发生器设置于在所述蒸汽热回收区内；所述蒸汽发生器的水蒸气出口与所述转化器的进口连接；
中温变换器，所述中温变换器设置于所述炉体上，其一部分位于所述转化换热区内；所述中温变换器的进口与所述转化器的转化气出口连接；
脱硫器，所述中温变换器设置于所述炉体上，其一部分位于所述转化换热区内；所述脱硫器的进口与天然气的供给管路连接；所述脱硫器的出口与所述转化器的进口连接。
进一步地，所述炉体内还具有空气热回收区；所述空气热回收区位于所述蒸汽热回收区的右侧；在所述空气热回收区内设置有空气换热器；所述空气换热器的热空气出口与所述燃烧器连接。
和/或，所述炉体内还具有重整换热区；所述蒸汽热回收区位于所述变换换热区和所述转化换热区之间；在所述重整换热区内设置有变换气对流管；所述变换气对流管的进口与所述转化器的转化气出口连接；所述变换气对流管的出口与所述中温变换器的出口连接。
进一步地，在所述炉体内沿其自身高度方向设置有三块或者四块隔板；三块所述隔板上下错开布置，以将所述炉体的内部区域分割为依次连通的所述变换换热区、所述转化换热区、所述蒸汽热回收区和所述空气热回收区；
或者，三块所述隔板上下错开布置，以将所述炉体的内部区域分割为依次连通的所述变换换热区、所述重整换热区、所述转化换热区和所述蒸汽热回收区；
四块所述隔板上下错开布置，以将所述炉体的内部区域分割为依次连通的所述变换换热区、所述重整换热区、所述转化换热区、所述蒸汽热回收区和所述空气热回收区。
进一步地，所述蒸汽发生器的脱盐水进口邻近所述蒸汽热回收区的出口，其内流动的脱盐水或水蒸气总体运动方向与所述蒸汽热回收区内流动的烟气方向相反；
和/或，所述空气换热器的空气进口邻近所述空气热回收区的烟气出口，其内流动的空气总体运动方向与所述空气热回收区内流动的烟气方向相反；
和/或，所述中温变换器相较于所述脱硫器更邻近所述重整换热区的出口。
进一步地，动作时，所述燃烧器无明火。
进一步地，所述中温变换器的出口与PSA工段连接；所述PSA工段产生的装置尾气导向所述燃烧器。
进一步地，所述变换换热区的出口和所述蒸汽热回收区的出口之间设置有引风机，烟气从所述变换换热区流向所述蒸汽热回收区。
进一步地，所述转化器为列管式反应器。
进一步地，所述列管式反应器包括：
第一腔室，所述第一腔室位于所述炉体外；所述第一腔室的转化气出口与所述中温变换器的进口连接；
第二腔室，所述第二腔室位于所述炉体外；所述第二腔室的进口与所述蒸汽发生器的水蒸气出口以及所述脱硫器的出口连接；
转化管外管，所述转化管外管的一端敞口，另一端封闭；所述转化管外管沿所述炉体的高度方向布置，其敞口一端穿过所述炉体的炉顶或者炉底，并与所述第二腔室连接；
转化管内管，所述转化管内管与所述转化管外管配合成套使用，并位于所述转化外管内；所述转化管内管的两端敞口；所述转化管内管的敞口一端与所述第一腔室连接，所述转化管内管的另一敞口一端延伸至所述转化管外管的封闭端附近；所述转化管内管和所述转化管外管之间形成的环形区域的上下两端附近分别设置有环形催化剂顶板和环形催化剂底板；所述环形催化剂顶板和所述环形催化剂底板之间设置有环形催化剂床层。
进一步地，所述转化管外管的管外侧壁上设有翅片。
本实用新型的有益效果是：
与现有站内天然气制氢装置相比，本实用新型中的集约式撬装天然气制氢设备具备以下特点：
（1）充分利用了炉体内纵向空间，布局更加合理，采用模块化、集约化设计，设备尺寸更小，占地面积更小，更适合制氢站，可有效降低制氢成本；
（2）采用多热量场耦合，充分利用了燃烧产生的烟气余热对蒸汽发生器、空气预热器进行预热，充分利用循环烟气与转化器、中温变换器、脱硫器进行换热，实现热量平衡。这样使得整个集约式撬装天然气制氢设备更加合理、热量利用更加充分，降低能耗。同时，天然气燃烧器入口温度可降低到950℃，转化管采用对流换热方式，无NOx的产生，对环境更加友好。并且，水蒸汽产生过程更为简单、快捷，且不存在浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有现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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中集约式撬装天然气制氢设备的结构示意图。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。
下面结合附图对实用新型的实施例进行详细说明。
为解决现有站内天然气制氢装置存在流程复杂，占地面积大，影响周围环境，且存在水蒸气浪费的问题，本实施例中提供一种集约式撬装天然气制氢设备，其能够借助完善的天然气管网和城市燃气基础设施，实现100~1000kg/d规模的低成本制氢。并且，该集约式撬装天然气制氢设备主要设计为撬装化、模块化，能够满足公路运输要求，且占地面积小，便于进行灵活、快速地安装和运行，也便于对现有加气站实施快速改造。
如附图1中所示，该集约式撬装天然气制氢设备包括炉体100和撬座（图中未示出）。炉体100整体可拆卸式设置于撬座上。由此，该集约式撬装天然气制氢设备能够满足公路运输要求，便于进行灵活、快速地安装和运行，也便于对现有加气站实施快速改造。
炉体100整体形状可以是长方体型、圆柱形等，具体根据实际需求进行选择。本实施例中以箱式炉体结构（即是长方体型结构）为例进行说明。如附图1所示，从左自右炉体100的内部依次变换换热区110、重整换热区120、转化换热区130、蒸汽热回收区140和空气热回收区150。变换换热区110、重整换热区120、转化换热区130、蒸汽热回收区140和空气热回收区150之间由设置的四块隔板160间隔开来，且变换换热区110、重整换热区120、转化换热区130、蒸汽热回收区140和空气热回收区150之间依次连通。四块隔板101沿炉体100的高度方向布置，且上下相互错开。比如变换换热区110和重整换热区120之间的隔板160的顶端与炉体100的顶壁之间有间隙，而重整换热区120和转化换热区130之间的隔板160的底端与炉体100的底壁之间有间隙，以此类推，上下错开设置。上下相互错开的四块隔板160使得炉体100内的烟气折返流动，延长烟气在炉体100内的停留时间，提高对烟气携带的热量的利用率。
如附图1中所示，在转化换热区130对应的炉体100的炉底外侧设置有燃烧器131。燃烧器131与天燃气的供给管路连接，以提供燃料。燃烧器131的烟气出口大致竖直朝向炉体100内侧顶壁方向（即是燃烧器131的烟气排放方向为炉体100的高度方向）。动作时，燃烧器130无明火，也即是炉体100内无明火，950℃的烟气自下而上进入转化换热区130，提供制氢转化需要的热量。比如，燃烧器130内设置有火焰屏蔽器。火焰屏蔽器可为一个双层的封闭筒体，筒体上布满镂空小孔，由耐高温合金钢制造。由于火焰约束在火焰屏蔽器，实现燃烧器130无明火。再比如，燃烧器130采用催化燃烧器，天然气等燃烧介质通过催化燃烧器的燃气催化剂时，无明火催化燃烧。燃烧器130无明火的设置有利于降低空间布局的影响。同时，在转化换热区130还设置有转化器132。转化器132整体沿炉体100的高度方向布置，并采用悬挂上支撑的方式设置于炉体100的炉顶。转化器132的一部分位于转化换热区130内。由此，转化器132与燃烧器131形成相对布置的位置关系，两者对流换热方式。由燃料天然气-水蒸气构成的原料混合气进入转化器131内后，在催化剂作用下生成转化气（主要成分H2和CO）。燃烧器131释放烟气与转化器132换热后，一部分进入蒸汽热回收区140，另一部分进入重整换热区120。
进一步地，本实施例中转化器132采用列管式反应器。该列管式反应器包括第一腔室1321、第二腔室1322、转化管内管1323和转化管外管1324。第一腔室1321和第一腔室1322位于炉体100的外侧，且第一腔室1321位于第一腔室1322的上方，以分别作为原料天然气-水蒸气构成的原料混合气进料、缓冲、均布空间，以及转化气汇集、导出空间。转化管内管1323和转化管外管1324配合成套使用，即是一根转化管内管1323和一根转化管外管1324配合使用。至于转化管内管1323和转化管外管1324套数则根据需求进行设置，比如本实施例中共计设置有三套转化管内管1323和转化管外管1324，且三套转化管内管1323和转化管外管1324共用第一腔室1321和第一腔室1322。转化管内管1323和转化管外管1324沿炉体100的高度方向布置于转化换热区130内，其在高温状态下工作时可以自由地向下膨胀。转化管内管1323位于转化管外管1324的内侧，且两者的轴向中心大致重合。转化管外管1324的上端敞口，下端封闭。转化管外管1324的上端穿过炉体100的炉顶并与第一腔室1322连接。在转化管外管1324的管外侧壁上设置有若干翅片1325，以进一步改善传热效果。转化管内管1323的上下两端贯通。转化管内管1323的上端贯穿第一腔室1322以及第一腔室1322上设置的第一腔室定位块126与第一腔室1321连接。第一腔室定位块126主要起到定位和固定的作用。转化管内管1323的下端延伸至转化管外管1324的下端附近。在转化管内管1323和转化管外管1324之间环形区域的上下两端附近分别设置有带孔的环形催化剂顶板和环形催化剂底板。环形催化剂顶板和环形催化剂底板之间的区域为催化剂填充后形成的环形催化剂床层。
由此，原料天然气-水蒸气构成的原料混合气自第一腔室1322的进口进入到第一腔室1322内，然后分别进入到转化管内管1323和转化管外管1324之间环形区域内。原料混合气途径环形催化剂床层时，在催化剂作用下转变为转化气。转化气经转化管内管1323汇集到第一腔室1321内，并从第一腔室1321的转化气出口排出进入下一工序。
本实施例中转化器采用列管式反应器后，与烟气采用对流换热方式，转化炉内管和转化炉外管的长度可大大缩短，约2.5~3米，并且对转化炉内管和转化炉外管材质要求降低。
如附图1中所示，在蒸汽热回收区140 内设置有蒸汽发生器141。蒸汽发生器141的水蒸气出口与转化器132的进口连接。蒸汽发生器141的脱盐水进口邻近蒸汽热回收区140的出口（即是蒸汽热回收区140和空气热回收区150的连通处）。蒸汽发生器141内流动的脱盐水或水蒸气总体流动方向（即是连接蒸汽发生器141内脱盐水进口和水蒸气出口之间连接线的方向）与蒸汽热回收区140的烟气流动方向相反。由此，温度较低的脱盐水进入蒸汽发生器141与蒸汽热回收区140内流动的烟气进行换热，从而被加热为温度较高的水蒸汽。换热后的烟气流入空气热回收区150。在空气热回收区150内设置有空气换热器151。空气换热器151的热空气出口与燃烧器131连接。空气换热器151的空气进口邻近空气热回收区150的出口（即炉体100的烟气出口）。空气换热器151内流动的空气总体流向与空气热回收区150内的烟气流动方向相反。由此，温度较低的空气进入空气换热器151内后与空气热回收区150内流动的烟气进行换热，从而被加热为热空气，进一步改善原料天然气的燃烧效率。比如25℃的低温空气流经空气换热器151后换热成为210℃的热空气。换热后的烟气则从空气热回收区150的出口排放。
如附图1中所示，在重整换热区120内设置有变换气对流管121。变换气对流管121的变换气进口与转化器132的转化气出口连接。转化器132内生成的转化气于变换气对流管121内流动时与重整换热区120内流动的烟气进行换热。在变换换热区110内设置有中温变换器111和脱硫器112。中温变换器111和脱硫器112分别为管束结构。中温变换器111和脱硫器112沿炉体100的高度方向布置，且中温变换器111和脱硫器112的上下两端位于炉体100的外侧，即是中温变换器111和脱硫器112的一部分位于炉体100内。中温变换器111相较于脱硫器112更邻近重整换热区120的出口。中温变换器111的进口与变换气对流管121的出口连接。中温变换器111的出口与PSA工段连接。由此，转化气进入中温变换器111内后，转化气中的CO与水蒸汽反应生成中变气（主要成分为H2和CO2）。中变气进入PSA工段，提纯、净化得到产品氢气。PSA工段产生的装置尾气则送往烧燃器131，用于燃料。脱硫器112的进口与天燃气的供给管路，脱硫后产生原料天然气。脱硫器112的出口与转化器132的进口连接。天然气进入脱硫器112实现脱硫，脱硫后的原料天然气与水蒸气一并进入到转化器132内，生成转化气。
本实施例中，为充分利用变换换热区110内与中温变换器111和脱硫器112换热后的烟气，还设置有引风机160。该引风机160的可拆卸式设置于撬座上。引风机160的进风口与变换换热区110的出口连接，引风机160的出风口与蒸汽热回收区140的出口连接。由此，与中温变换器111和脱硫器112换热后的烟气进入蒸汽热回收区140、空气热回收区150，再次进行热量回收利用。
本实施例中的集约式撬装天然气制氢设备具备以下特点：
（1）充分利用了炉体内纵向空间，布局更加合理，采用模块化、集约化设计，设备尺寸更小，占地面积更小，更适合制氢站，可有效降低制氢成本；
（2）采用多热量场耦合系统、充分利用了燃烧产生的烟气余热对蒸汽发生器、空气预热器进行预热，充分利用循环烟气与转化器、中温变换器、脱硫器进行换热，实现热量平衡。这样使得整个集约式撬装天然气制氢设备更加合理、热量利用更加充分，降低能耗。同时，天然气燃烧器入口温度可降低到950℃，采用对流换热方式，无NOx的产生，对环境更加友好。并且，水蒸汽产生过程更为简单、快捷，也不存在浪费的问题。
本实施例中的集约式撬装天然气制氢设备的工作流程如下：
部分天然气作为燃料经由燃烧器131在炉体100内无明火燃烧，释放温度约950℃的烟气，为转化器132内的反应提供热量。原料天然气与水蒸气构成的原料混合气送入转化器132内，在燃烧器131燃烧产生的热量以及蒸汽转化催化剂（比如镍催化剂）的作用下，CH4和H2O发生产生CO和H2，即转化气。转化器132产生的转化气的温度约600℃。从转化换热区130的上下两个出口流出的烟气的温度约580℃，部分烟气进入蒸汽热回收区140，另一部分烟气进入重整换热区120。
进入蒸汽热回收区140的烟气与蒸汽发生器141进行换热，使得流经蒸汽发生器141的脱盐水被加热为温度约300℃的水蒸气，并送往转化器132。同时，烟气的温度降低至约210℃，进入到空气热回收区150内。进入到空气热回收区150内的烟气与空气换热器151，使得流经空气换热器151的空气被加热至约210℃，并送往燃烧器131，助燃剂。同时，烟气的温度降低至150℃，排放。
进入重整换热区120内的烟气与变换气对流管121进行换热，转化气的热量传递给烟气，且自身温度逐渐降低至300℃。
烟气从重整换热区120流出进入到变换换热区110内后，为中温变换器111和脱硫器112工作提供热量。转化气流经中温变换器111时，在内置的宽温变换催化剂作用下，CO与水蒸汽发生反应生成CO2和H2，即中变气。中变气的温度约300℃，其进入PSA工段，提纯、净化得到产品氢气，供燃料电池使用。PSA工段产生的装置尾气则送往烧燃器131，用于燃料。同时，天然气流经脱硫器112时，在内置的高效脱硫剂的作用下，可将天然气中的有机硫、H2S脱至0.1ppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫含量的要求。同时作为原料天然气的温度提高至约250~300℃。中温变换器111内CO中变反应时释放的热量以及脱硫器112脱硫时释放的热量传递给变换换热区110内烟气，并由引风机160引导至蒸汽热回收区140和空气热回收区150，再次进行热量回收利用。
Claims (10)
1.一种集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，包括：
撬座；
炉体，所述炉体设置于所述撬座上；从左到右，所述炉体内依次具有变换换热区、转化换热区和蒸汽热回收区；
燃烧器，所述燃烧器设置于所述转化换热区对应的所述炉体的炉底或者炉顶外侧；所述燃烧器与天然气的供给管路连接；
转化器，所述转化器与所述燃烧器相对设置于所述转化换热区对应的所述炉体的炉顶或者炉底；所述转化器的一部分位于所述转化换热区内；
蒸汽发生器，所述蒸汽发生器设置于在所述蒸汽热回收区内；所述蒸汽发生器的水蒸气出口与所述转化器的进口连接；
中温变换器，所述中温变换器设置于所述炉体上，其一部分位于所述转化换热区内；所述中温变换器的进口与所述转化器的转化气出口连接；
脱硫器，所述中温变换器设置于所述炉体上，其一部分位于所述转化换热区内；所述脱硫器的进口与天然气的供给管路连接；所述脱硫器的出口与所述转化器的进口连接。
2.根据权利要求1所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，所述炉体内还具有空气热回收区；所述空气热回收区位于所述蒸汽热回收区的右侧；在所述空气热回收区内设置有空气换热器；所述空气换热器的热空气出口与所述燃烧器连接；
和/或，所述炉体内还具有重整换热区；所述蒸汽热回收区位于所述变换换热区和所述转化换热区之间；在所述重整换热区内设置有变换气对流管；所述变换气对流管的进口与所述转化器的转化气出口连接；所述变换气对流管的出口与所述中温变换器的出口连接。
3.根据权利要求2所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，在所述炉体内沿其自身高度方向设置有三块或者四块隔板；三块所述隔板上下错开布置，以将所述炉体的内部区域分割为依次连通的所述变换换热区、所述转化换热区、所述蒸汽热回收区和所述空气热回收区；
或者，三块所述隔板上下错开布置，以将所述炉体的内部区域分割为依次连通的所述变换换热区、所述重整换热区、所述转化换热区和所述蒸汽热回收区；
四块所述隔板上下错开布置，以将所述炉体的内部区域分割为依次连通的所述变换换热区、所述重整换热区、所述转化换热区、所述蒸汽热回收区和所述空气热回收区。
4.根据权利要求3所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，所述蒸汽发生器的脱盐水进口邻近所述蒸汽热回收区的出口，其内流动的脱盐水或水蒸气总体运动方向与所述蒸汽热回收区内流动的烟气方向相反；
和/或，所述空气换热器的空气进口邻近所述空气热回收区的烟气出口，其内流动的空气总体运动方向与所述空气热回收区内流动的烟气方向相反；
和/或，所述中温变换器相较于所述脱硫器更邻近所述重整换热区的出口。
5.根据权利要求1所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，动作时，所述燃烧器无明火。
6.根据权利要求1所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，所述中温变换器的出口与PSA工段连接；所述PSA工段产生的装置尾气导向所述燃烧器。
7.根据权利要求1所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，所述变换换热区的出口和所述蒸汽热回收区的出口之间设置有引风机，烟气从所述变换换热区流向所述蒸汽热回收区。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，所述转化器为列管式反应器。
9.根据权利要求8所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，所述列管式反应器包括：
第一腔室，所述第一腔室位于所述炉体外；所述第一腔室的转化气出口与所述中温变换器的进口连接；
第二腔室，所述第二腔室位于所述炉体外；所述第二腔室的进口与所述蒸汽发生器的水蒸气出口以及所述脱硫器的出口连接；
转化管外管，所述转化管外管的一端敞口，另一端封闭；所述转化管外管沿所述炉体的高度方向布置，其敞口一端穿过所述炉体的炉顶或者炉底，并与所述第二腔室连接；
转化管内管，所述转化管内管与所述转化管外管配合成套使用，并位于所述转化管外管内；所述转化管内管的两端敞口；所述转化管内管的敞口一端与所述第一腔室连接，所述转化管内管的另一敞口一端延伸至所述转化管外管的封闭端附近；所述转化管内管和所述转化管外管之间形成的环形区域的上下两端附近分别设置有环形催化剂顶板和环形催化剂底板；所述环形催化剂顶板和所述环形催化剂底板之间设置有环形催化剂床层。
10.根据权利要求9所述的集约式撬装天然气制氢设备，其特征在于，所述转化管外管的管外侧壁上设有翅片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322188407.9U CN220245562U (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 一种集约式撬装天然气制氢设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322188407.9U CN220245562U (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 一种集约式撬装天然气制氢设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220245562U true CN220245562U (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=89269349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322188407.9U Active CN220245562U (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 一种集约式撬装天然气制氢设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220245562U (zh) |
-
2023
- 2023-08-15 CN CN202322188407.9U patent/CN220245562U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6977082B2 (ja) | アンモニア分解装置及びシステム並びに水素製造方法 | |
| CN106784940B (zh) | 一种固体氧化物燃料电池发电系统 | |
| CN107352509B (zh) | 一种适用于小微型家庭的燃气制氢集成反应装置及方法 | |
| JP4073960B2 (ja) | 炭化水素の水蒸気改質方法 | |
| CN101222975B (zh) | 紧凑型重整反应器 | |
| US20210309516A1 (en) | Integrated small and medium-sized natural gas steam reforming reactor and reforming reaction process | |
| KR101156401B1 (ko) | 열교환기 일체형 원통형 수증기 개질 장치 | |
| CN105680072A (zh) | 一种中小规模分布式天然气水蒸汽重整制氢系统及方法 | |
| CN113461027B (zh) | 一种低压合成氨塔及可再生能源低压合成氨系统 | |
| CN108408688A (zh) | 天然气制取氢气的方法 | |
| CN102381717A (zh) | 一种天然气转化生产氨的方法及装置 | |
| CN107069065B (zh) | 一种天然气重整制氢的转化炉 | |
| CN101155753B (zh) | 再利用收集的co2制备氢气的燃烧装置 | |
| CN113813884A (zh) | 一种安全高效的重整制氢反应器 | |
| KR102193200B1 (ko) | 바이오가스의 열화학적 고질화 시스템 | |
| CN220245562U (zh) | 一种集约式撬装天然气制氢设备 | |
| KR20120115880A (ko) | 고분자 전해질 연료전지용 수소생산시스템 | |
| CN218261977U (zh) | 烃类蒸汽重整制氢系统 | |
| CN115465837A (zh) | 一种用于碳氢化合物水蒸气重整反应的列管式反应器 | |
| CN201056492Y (zh) | 天然气部分氧化串联换热式液氮洗合成氨设备 | |
| CN201662066U (zh) | 一种利用制氢所生尾气作为热源的催化燃烧器 | |
| CN210150715U (zh) | 一种天然气蒸汽重整制氢装置 | |
| JP2007223843A (ja) | 水素製造装置及び製造方法 | |
| JP2017113746A (ja) | 放射状の非触媒性の回収改質装置 | |
| CA2685284C (en) | Highly heat integrated fuel processor for hydrogen production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |