一种由液化天然气制备液氢的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种由液化天然气制备液氢的系统，该系统包括LNG储罐、LNG泵、氢气液化装置、中温加热器、脱硫床、甲烷转化炉、蒸汽加热器、除氧器、CO中温变换器、冷却器、PSA吸附床以及附属管道。本实用新型专利技术利用液化天然气为原料制备液氢，一方面实现了液化天然气的冷能回收，大大节约了氢气液化过程的电能消耗；另一方面原料液化天然气中的杂质少，简化了系统的净化工艺。本实用新型专利技术简便，适合工业化实施。

A system for preparing liquid hydrogen from liquefied natural gas

The utility model relates to a system for preparing liquid hydrogen from liquefied natural gas, which includes LNG storage tank, LNG pump, hydrogen liquefaction device, medium temperature heater, desulfurization bed, methane converter, steam heater, deaerator, CO medium temperature converter, cooler, PSA adsorption bed and auxiliary pipeline. The utility model uses liquefied natural gas as raw material to prepare liquid hydrogen. On the one hand, the cold energy recovery of liquefied natural gas is realized, and the power consumption in the process of liquefying hydrogen is greatly saved; on the other hand, the impurities in raw liquefied natural gas are less, and the purification process of the system is simplified. The utility model is simple and suitable for industrial implementation.

【技术实现步骤摘要】
一种由液化天然气制备液氢的系统
本技术涉及液氢的生产领域，特别涉及一种由液化天然气(LNG)制备液氢(LH2)的系统。
技术介绍
氢气被认为是人类的未来能源，作为二次能源，氢气的开发和利用一直是科学
的热点和难点。从氢气来源和制氢过程能源上看，生产氢气可分为以下几种：(1)电解水制氢。这种方法制备氢气最为简单，但电解过程中消耗大量电能，能耗最高。(2)太阳能制氢。这种方法利用太阳能直接光解或热解水制氢，该方法最符合绿色能源的要求，发展前景光明，但目前多处于研发阶段，距离规模化应用尚有很大距离。(3)利用核能热解水制氢。这种方法利用核反应堆的热量辅助蒸汽重整、热化学循环等技术制备氢气，该方法亦满足绿色能源的要求，但受限于核电站的规模，亦难以满足规模化的需求。(4)利用化石能源制氢。该方法是目前工业化制氢的主要方式，可利用的化石能源包括煤炭、石油和天然气，又以天然气重整制氢最为常见。虽然这种方法会有CO2排放问题，就目前技术水平而言此种方法制氢是目前最为经济有效的方式。除制备外，氢气利用的另一个关键问题在于存储。氢气本身具有密度小，体积能量密度低的特点，开发有效的存储方式增加氢的体积能量密度和存储密度是目前存储技术的主要研究方向。相对于氢气，液氢的密度增加700倍，大幅提高了氢的体积能量密度和存储密度，便于运输和利用，因而氢气液化成为了氢气应用的重要选项。氢气液化过程的关键在于能耗的高低，目前各种工艺对氢气液化过程中的能量利用各有特点，本技术则基于以液化天然气为原料制备氢气的工艺提出了新的装置系统，合理利用液化天然气冷能以降低氢气液化过程的能耗。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种由液化天然气制备液氢的系统，该系统以液化天然气为原料，通过氢气液化装置将液化天然气加热气化为天然气，之后通过脱硫、重整、变换和净化后制得纯净的氢气，之后在氢气液化装置中利用液化天然气提供的冷能将氢气冷却并最终液化得到液氢。本技术提供了一种由液化天然气制备液氢的系统，该系统包括LNG储罐、LNG泵、氢气液化装置、中温加热器、脱硫床、甲烷转化炉、蒸汽加热器、除氧器、CO中温变换器、冷却器、PSA吸附床以及附属管道。其中，LNG泵入口与LNG储罐的液相出口连接、出口与氢气液化装置的第一入口连接；氢气液化装置的第一出口依次连接中温加热器和脱硫床；甲烷转化炉的第一入口与脱硫床的出口连接、第一出口与蒸汽加热器的第一入口连接；蒸汽加热器的第二入口经除氧器与外界脱盐水连接；蒸汽加热器的第二出口与甲烷转化炉的第二入口连接、第一出口与CO中温变换器的入口连接；CO中温变换器的变换气出口依次连接冷却器和PSA吸附床；PSA吸附床的第一出口与氢气液化装置的第二入口连接、第二出口与甲烷转化炉的第三入口连接；氢气液化装置的第二出口与产品液氢管线连接。本技术的优点和积极作用在于：(1)本技术以液化天然气为原料并充分回收了其中的冷能用于氢气的液化，大幅降低的氢气液化的能耗，降幅可达30％。(2)本技术便于成撬，运输、运行灵活，可应用于分布式能源的建设。附图说明图1为本技术的工艺流程示意图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本技术做详细地说明。实施例1本实施例的具体工艺流程请参见图1。由液化天然气制备液氢的系统，该系统包括LNG储罐、LNG泵、氢气液化装置、中温加热器、脱硫床、甲烷转化炉、蒸汽加热器、除氧器、CO中温变换器、冷却器、PSA吸附床以及附属管道。其中，设置LNG储罐容积为150m3，LNG泵输送能力为3m3/h，氢气液化装置能力为3000Nm3/h。将LNG泵入口与LNG储罐的液相出口连接、出口与氢气液化装置的第一入口连接；氢气液化装置的第一出口依次连接中温加热器和脱硫床；甲烷转化炉的第一入口与脱硫床的出口连接、第一出口与蒸汽加热器的第一入口连接；蒸汽加热器的第二入口经除氧器与外界脱盐水连接；蒸汽加热器的第二出口与甲烷转化炉的第二入口连接、第一出口与CO中温变换器的入口连接；CO中温变换器的变换气出口依次连接冷却器和PSA吸附床；PSA吸附床的第一出口与氢气液化装置的第二入口连接、第二出口与甲烷转化炉的第三入口连接；氢气液化装置的第二出口与产品液氢管线连接。LNG经LNG泵加压至2000kPaG后送入氢气液化装置换热，LNG的实际流量为2.5m3/h，加热后得到温度为25℃、流量为1500Nm3/h的天然气，该天然气依次经过中温加热器加热至100℃、脱硫床净化除硫至硫含量小于10ppb后进入甲烷转化炉，在甲烷转化炉中完成甲烷转化得到800℃的重整气，重整气进入蒸汽加热器将新补充的脱盐水加热，自身冷却至240℃，之后进入CO中温变换器进行CO转化得到变换气，变换气经冷却器冷却、PSA吸附床净化后得到纯净的氢气，该氢气进入氢气液化装置与LNG换热冷却，并经制冷后液化得到液氢产品，整个循环单位产品能耗较传统工艺降低25％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由液化天然气制备液氢的系统，该系统包括LNG储罐、LNG泵、氢气液化装置、中温加热器、脱硫床、甲烷转化炉、蒸汽加热器、除氧器、CO中温变换器、冷却器、PSA吸附床以及附属管道；其中，LNG泵入口与LNG储罐的液相出口连接、出口与氢气液化装置的第一入口连接；氢气液化装置的第一出口依次连接中温加热器和脱硫床；甲烷转化炉的第一入口与脱硫床的出口连接、第一出口与蒸汽加热器的第一入口连接；蒸汽加热器的第二入口经除氧器与外界脱盐水连接；蒸汽加热器的第二出口与甲烷转化炉的第二入口连接、第一出口与CO中温变换器的入口连接；CO中温变换器的变换气出口依次连接冷却器和PSA吸附床；PSA吸附床的第一出口与氢气液化装置的第二入口连接、第二出口与甲烷转化炉的第三入口连接；氢气液化装置的第二出口与产品液氢管线连接。

【技术特征摘要】
1.一种由液化天然气制备液氢的系统，该系统包括LNG储罐、LNG泵、氢气液化装置、中温加热器、脱硫床、甲烷转化炉、蒸汽加热器、除氧器、CO中温变换器、冷却器、PSA吸附床以及附属管道；其中，LNG泵入口与LNG储罐的液相出口连接、出口与氢气液化装置的第一入口连接；氢气液化装置的第一出口依次连接中温加热器和脱硫床；甲烷转化炉的第一入口与脱硫床的出口连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王道广，张会军，陈士煌，王英军，
申请(专利权)人：北京安珂罗工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11