[实用新型]炼油厂工业氢生产燃料电池氢的系统

说明书

本实用新型公开了一种炼油厂工业氢生产燃料电池氢的系统，属于电池氢生产技术领域。其技术方案为：包括换热器，换热器的工业氢出口通过管道与电加热器的工业氢入口连接，电加热器的工业氢出口通过管道与甲烷化反应器的工业氢入口连接，甲烷化反应器的氢气出口通过管道与换热器的氢气入口连接，换热器的氢气出口通过管道与冷却器的氢气入口连接，冷却器的氢气出口通过管道与脱水器的氢气入口连接。本实用新型具有氢气收率高、节省投资、稳定性好、易于现场实施等特点。

技术领域

本实用新型涉及电池氢生产技术领域，具体涉及一种炼油厂工业氢生产燃料电池氢的系统。

背景技术

氢燃料电池汽车用燃料氢气（简称电池氢）的质量要求比较严苛，生产过程较为复杂，成本较高。根据标准GB/T37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》，要求氢气纯度不低于99.97%，另外14种杂质含量低于规定的限值。

随着油品质量升级和原油劣质化加工需要，炼油厂普遍建有制氢装置。烃类蒸汽转化制氢+变压吸附（PSA）氢提纯技术，具有独到的优越性，被作为炼油厂大规模制氢的首选，是目前国内外炼油厂制氢的主要技术路线（王青川，袁成志.烃类蒸汽转化制氢装置减少二氧化碳排放研究《石油化工设计》 2020年37卷第3期47-52）（王峰.炼油厂制氢工艺的方案优化《当代化工》2007年36卷第6期 561-564,共4页）。国内90年代开始，烃类蒸汽转化制氢装置的氢气提纯单元均采用PSA工艺替代了此前使用的化学法（郝树仁，董世达.烃类转化制氢工艺技术[M].北京：石油工业出版社，2009.4）。为充分回收炼油厂副产氢气，炼油厂烃类转化制氢装置多加工炼油厂副产氢气为主的炼厂气或加工炼厂气+天然气，生产出中变气经PSA氢气提纯后，得到工业氢供下游加氢装置使用。

炼油厂制氢和配套的PSA规模一般较大，PSA出口的工业氢品质只做到满足加氢装置对氢气的质量要求。电池氢的质量要求高于炼油厂加氢装置用氢气很多，若将制氢PSA按电池氢的标准进行改造和设计，因电池氢市场和用量规模远远小于工业氢，势必造成炼油厂加氢装置用的主流氢气质量严重过剩，PSA氢气收率大幅降低，氢气成本增加，炼油效益降低。

目前，炼油厂生产氢燃料电池用氢气的方法，一般采用新增一套电池氢变压吸附（PSA）单元的流程，即在现有制氢装置自身PSA单元后，再增加1套电池氢PSA单元，对部分工业氢进行再精制净化，提高用作电池氢的那部分工业氢的氢气纯度，去除杂质，满足电池氢市场需要和质量要求。

将工业氢通过PSA法再精制净化的流程，可满足电池氢的生产要求，但存在问题和不足，一是氢气损失率较大，损失率普遍在15%左右，氢气回收率仅约85%；二是受PSA法技术特点影响，高品质氢气流量波动较大，对下游升压充装的压缩机工况造成不利影响；三是PSA法的解吸气压力仅为0.05MPa（表压），接近常压，高效回收利用难度大，多被用作低价值的燃料气，或再经大压缩比的压缩机升压才能重新进入氢气工业氢管网，能源利用效率不理想。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种炼油厂工业氢生产燃料电池氢的系统，具有氢气收率高、节省投资、稳定性好、易于现场实施等特点。

本实用新型的技术方案为：

炼油厂工业氢生产燃料电池氢的系统，包括换热器，换热器的工业氢出口通过管道与电加热器的工业氢入口连接，电加热器的工业氢出口通过管道与甲烷化反应器的工业氢入口连接，甲烷化反应器的氢气出口通过管道与换热器的氢气入口连接，换热器的氢气出口通过管道与冷却器的氢气入口连接，冷却器的氢气出口通过管道与脱水器的氢气入口连接。

优选地，所述脱水器采用分子筛脱水器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）氢气损失率低、收率高