一种以LNG为原料现场制氢的加注方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种以LNG为原料现场制氢的LNG/CNG/H2加注方法及装置。所述装置包括LNG加注段、CNG加注段和/或H2加注段，均以LNG作为气源；LNG加注段包括依次连通的LNG低压泵和LNG加注机；CNG加注段包括依次连通的LNG高压泵、高压空温气化器、CNG储罐和CNG加注机；H2加注段包括依次连通的LNG低压泵、空气气化器、天然气制氢装置、H2压缩机、储氢罐和加氢机。本发明专利技术以LNG为原料，可实现多种加注方式，如LNG/CNG/H2混合加注、LNG/H2混合加注、H2加注等，因此可依据现有LNG加注站改造得到多种混合加注站，实现加氢功能。

【技术实现步骤摘要】
一种以LNG为原料现场制氢的加注方法及装置
本专利技术涉及一种以LNG为原料现场制氢的LNG/CNG/H2加注方法及装置，属于氢气加注

技术介绍
氢能具有热值高、无污染的优点，是一种优越、清洁、高效的新能源。目前的制氢技术主要有天然气制氢、核能制氢、太阳能制氢、生物质制氢等方式，世界上有90％的氢气是以天然气为原料实现的，通过天然气水蒸气重整制氢或部分氧化制氢获得氢资源。目前氢气加注的氢气源主要采用焦化厂驰放气或电解水制氢。焦化厂驰放气需要经过提纯后,需要把氢气加压后，经过管束车运输至加注现场，氢气的运输成本较高，根据美国加氢站的运行数据，氢气的运输成本约占氢气加注成本的30％左右。而电解水制氢耗电量大，制氢效率低，氢气成本过高。且现在加油站和LNG加注站已经在城市中布局饱和，加氢站的单独实施无论从选址、用地、审批等都存在较多困难。因此未来加油-加氢混合站、LNG-H2混合加注站是发展大势所趋。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以LNG为原料现场制氢的混合加注方法及装置，本专利技术以LNG为原料，可实现多种加注方式，如LNG/CNG/H2混合加注、LNG/H2混合加注、H2加注等，因此可依据现有LNG加注站改造得到多种混合加注站，实现加氢功能。本专利技术所提供的以LNG为原料现场制氢的加注站，包括LNG加注段、CNG加注段和/或H2加注段；所述LNG加注段、所述CNG加注段和所述H2加注段均以LNG作为气源；所述LNG加注段包括依次连通的LNG低压泵和LNG加注机；所述CNG加注段包括依次连通的LNG高压泵、高压空温气化器、CNG储罐和CNG加注机；所述H2加注段包括依次连通的LNG低压泵、空气气化器、天然气制氢装置、H2压缩机、储氢罐和加氢机；所述LNG低压泵和所述LNG高压泵均连接所述气源(即低压LNG)。将所述气源储存于LNG运输槽车或LNG储存罐中。可通过阀门控制所述LNG加注段、所述CNG加注段和所述H2加注段的运行，实现LNG/CNG/H2混合加注、LNG/H2混合加注和/或H2加注功能。具体地，可在所述LNG低压泵与所述LNG加注机之间设置阀门、所述LNG高压泵与所述气源之间设置阀门、所述LNG低压泵与所述空气气化器之间设置阀门。因此通过控制本专利技术加注站设置的阀门(LNG低压泵与LNG加注机之间的阀门，LNG高压泵与LNG储存罐之间的阀门，LNG低压泵与空气气化器之间的阀门)，可以得到LNG/H2混合加注站、LNG/CNG/H2混合加注站或H2加注站等。各混合加注或H2加注站流程都以LNG为原料，在加注站内现场实现制备CNG和H2；各混合加注或H2加注站所使用的H2为以LNG气化后的NG为原料现场制备H2。所述加注站中，所述CNG储罐包括高压CNG储罐和中压CNG储罐，对外对CNG车辆加注CNG时，加注过程为先采用中压CNG储罐进行加注，再采用高压CNG储罐进行加注；所述储氢罐包括高压储氢罐、中压储氢罐和低压储氢罐，具体的压力根据加注要求确定。本专利技术加注站采用的天然气制氢装置可为橇装式天然气制氢装置，也可以视场地具体确定其布局。本专利技术加注站采用的一种橇装式天然气制氢装置，具有如下结构：包括依次连通的天然气重整反应器、CO变换反应器和变压吸附装置，即制氢流程包括天然气重整、CO变换和变压吸附三段；所述天然气重整反应器的入口端设有换热器、电加热器或燃烧器，所述天然气重整反应器与所述CO变换反应器相连通的管线以及所述CO变换反应器与所述变压吸附装置相连通的管线上均设有换热器，分别用于加热气化后的天然气、冷却所述天然气重整反应器的出口气和冷却所述CO变换反应器的出口气；所述燃烧器采用的燃料来自一部分的变压吸附的驰放气和进入天然气制氢单元的天然气原料。本专利技术加注站采用的另一种橇装式天然气制氢装置，具有如下结构：包括依次连通天然气重整与CO变换一体化反应器和变压吸附装置，即制氢流程包括天然气重整与CO变换、变压吸附两段；所述天然气重整与CO变换一体化反应器的入口端设有换热器、电加热器或燃烧器，所述天然气重整与CO变换一体化反应器与所述变压吸附装置相连通的管线上设有换热器，入口端的换热器、电加热器或燃烧器用于加热气化后的天然气，管线上的换热器用于冷却所述天然气重整与CO变换一体化反应器的出口气；所述燃烧器采用的燃料来自一部分的变压吸附的驰放气和进入天然气制氢单元的天然气原料。本专利技术加注站采用的再一种橇装式天然气制氢装置，具有如下结构：包括依次连通天然气重整与CO变换一体化反应器和变压吸附装置，即制氢流程包括天然气重整与CO变换、变压吸附两段；所述天然气重整与CO变换一体化反应器的入口端设有换热器、电加热器或燃烧器，所述天然气重整与CO变换一体化反应器与所述变压吸附装置相连通的管线上设有换热器，入口端的换热器、电加热器或燃烧器用于加热气化后的天然气，管线上的换热器用于冷却所述天然气重整与CO变换一体化反应器的出口气；所述燃烧器采用的燃料来自一部分的变压吸附的驰放气和进入天然气制氢单元的天然气原料。本专利技术加注站采用的上述两种橇装式天然气制氢装置中的天然气重整与CO变换一体化反应器如下结构：自上而下包括天然气重整区、温控区和CO变换区；所述天然气重整区装填天然气重整催化剂，温控区有控温换热盘管，重整反应后的工艺气经过换热盘管换热后，会有多处温度电偶对温度进行实时监测，以控制中段控温换热器的换热负荷，以保证工艺气温度；温度满足要求的工艺气直接进入反应器下段CO变换区，经过变换反应后离开反应器。本专利技术同时提供一种实现LNG/CNG/H2加注的方法，包括如下步骤：低压LNG作为气源经下述1)-3)中至少一种步骤实现各加注功能：1)增压实现LNG加注；2)增压和气化实现CNG加注；3)增压、气化和天然气制氢实现H2加注。利用本专利技术加注站能够实现上述多种加注方式，具体可通过如下加注步骤实现：1)低压LNG作为气源通过所述LNG加注段实现LNG加注；2)低压LNG作为气源通过所述CNG加注段实现CNG加注；3)低压LNG作为气源通过所述H2加注段实现H2加注；可通过各阀门(所述LNG低压泵与所述LNG加注机之间的阀门(记为阀门A)、所述LNG高压泵与所述LNG储存罐之间的阀门(记为阀门B)、所述LNG低压泵与所述空气气化器之间的阀门(记为阀门C))的启闭实现各加注方式，如同时开启阀门A、阀门B和阀门C，可实现LNG/CNG/H2混合加注；如同时开启阀门A和阀门C，关闭阀门B，可实现LNG/H2混合加注；如只开启阀门C，关闭阀门A和阀门B，可实现H2加注，以及其它的加注方式。在进行LNG加注时，所述低压LNG经所述LNG低压泵增压至1.0～2.5MPa。在进行CNG加注时，所述低压LNG经所述LNG高压泵增压至15～30MPa，经所述高压空温气化器气化后的CNG的温度为0～15℃，压力为15～30MPa。在进行H2加注时，所述天然气制氢的条件如下：进行甲烷水蒸气重整反应的工艺气的温度为400～550℃；经所述甲烷水蒸气重整反应后的出口气的温度为400～450℃；CO变换反应后的出口气的温度为20～40℃；进行甲烷水蒸气重整反应之前，向天然气原料气中混入体积比为0.1％～5％的压缩空气，经加热后混入体积比为1％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以LNG为原料现场制氢的加注站，包括LNG加注段、CNG加注段和/或H2加注段；所述LNG加注段、所述CNG加注段和所述H2加注段均以LNG作为气源；所述LNG加注段包括依次连通的LNG低压泵和LNG加注机；所述CNG加注段包括依次连通的LNG高压泵、高压空温气化器、CNG储罐和CNG加注机；所述H2加注段包括依次连通的LNG低压泵、空气气化器、天然气制氢装置、H2压缩机、储氢罐和加氢机；所述LNG低压泵和所述LNG高压泵均连接所述气源。

【技术特征摘要】
1.一种以LNG为原料现场制氢的加注站，包括LNG加注段、CNG加注段和/或H2加注段；所述LNG加注段、所述CNG加注段和所述H2加注段均以LNG作为气源；所述LNG加注段包括依次连通的LNG低压泵和LNG加注机；所述CNG加注段包括依次连通的LNG高压泵、高压空温气化器、CNG储罐和CNG加注机；所述H2加注段包括依次连通的LNG低压泵、空气气化器、天然气制氢装置、H2压缩机、储氢罐和加氢机；所述LNG低压泵和所述LNG高压泵均连接所述气源。2.根据权利要求1所述的加注站，其特征在于：所述气源储存于LNG运输槽车或LNG储存罐中；通过阀门控制所述LNG加注段、所述CNG加注段和所述H2加注段的运行，实现LNG/CNG/H2混合加注、LNG/H2混合加注和/或H2加注功能。3.根据权利要求1或2所述的加注站，其特征在于：所述CNG储罐包括高压CNG储罐和中压CNG储罐；所述储氢罐包括高压储氢罐、中压储氢罐和低压储氢罐。4.根据权利要求1-3中任一项所述的加注站，其特征在于：所述天然气制氢装置为橇装式天然气制氢装置，包括依次连通的天然气重整反应器、CO变换反应器和变压吸附装置；所述天然气重整反应器的入口端设有换热器、电加热器或燃烧器，所述天然气重整反应器与所述CO变换反应器相连通的管线以及所述CO变换反应器与所述变压吸附装置相连通的管线上均设有换热器。5.根据权利要求1-3中任一项所述的加注站，其特征在于：所述天然气制氢装置为橇装式天然气制氢装置，包括依次连通天然气重整与CO变换一体化反应器和变压吸附装置；所述天然气重整与CO变换一体化反应器的入口端设有换热器、电加热器或燃烧器，所述天然气重整与CO变换一体化反应器与所述变...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏飞，侯建国，李又武，张瑜，穆祥宇，王秀林，张勃，王斯，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11