一种天然气重整制氢系统

技术领域

本发明涉及天然气制氢技术领域，具体为一种天然气重整制氢系统。

背景技术

目前的天然气重整制氢系统的结构，主要包括：安装在设备安装壳体中的重整器、一氧化碳转换器、变压吸附器，重整器上连接有一对缓冲储罐——燃烧用天然气缓冲储罐和反应用天然气缓冲储罐，一对缓冲储罐的输入端均与天然气输送总管相连通，原料天然气由天然气输送总管输入，燃烧用天然气缓冲储罐的输出端与重整器的壳体内的燃烧器相连通，反应用天然气缓冲储罐的输出端通过脱硫机构与重整器内的反应器相连通；重整器上还设置有水蒸气输入管和空气进气管，水蒸气输入管与重整器内的反应器相连通，空气进气管与重整器的壳体内部相连通，重整器的输出端与一氧化碳转换器相连通，一氧化碳转换器的输出端连通至变压吸附器。

氢气作为清洁能源使用越来越广泛，现有的制氢系统设备较为繁杂，制备流程较长，制备过程中能耗较高，氢气制备成本较高，不利于氢气成品的生产推广，制约行业的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气重整制氢系统，具备生产流程简单，制造成本低的优点，解决了现有的制氢系统设备较为繁杂，制备流程较长，制备过程中能耗较高，氢气制备成本较高，不利于氢气成品的生产推广，制约行业发展的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天然气重整制氢系统，所述制备系统步骤如下：气体预处理→转化炉转化作业→余热回收塔吸热作业→变换塔转化作业→吸附装置处理作业→氢气提纯→成品灌装，所述气体预处理、转化炉转化作业、余热回收塔吸热作业、变换塔转化作业、吸附装置处理作业、氢气提纯和成品灌装各流程之间设备均采用管道进行传输作业，气体预处理设备的出气口与转化炉的进气口相连通，转化炉的出气口与余热回收塔的进气口相连通，转化炉的出气口与变换塔的进气口相连通，变换塔的出气口与吸附装置的进气口相连通，变换塔的出气口与提纯装置的进气口相连通，提纯装置的出气口与灌装设备的进气口相连通。

优选的，所述气体预处理设备采用有机溶剂作为吸收剂，加压吸收H2S，再经减压将吸收的H2S释放出来，吸收剂可循环使用。

优选的，所述转化炉可采用顶部烧嘴炉或侧壁烧嘴炉，转化过程中通入水蒸汽并采用含镍催化剂进行催化反应，一段反应温度控制在1200-1400℃，二段反应温度控制在850-950℃。

优选的，所述余热回收塔采用循环冷水进行换热，余热回收塔内换热管的材质为铜质。

优选的，所述变换塔的作业温度中高温变换的温度在360℃，中温变换的温度在320℃。

优选的，所述吸附装置采用高温碳化反应，反应过程中通入空气，将氢气中的一氧化碳转化为二氧化碳，再将气体通入氢氧化钠溶液将二氧化碳吸收。

优选的，所述氢气提纯采用变压吸附设备进行提纯，在提纯前气体需要先经过干燥。

优选的，所述成品灌装包括有过滤系统、压缩系统和灌装系统，灌装到氢气瓶中，钢瓶内压力控制在130-150MPa。

优选的，所述连接管道的表面均设有截止阀门，需要增压作业的设备表面均安装有气压报警设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过气体预处理、转化炉转化作业、余热回收塔吸热作业、变换塔转化作业、吸附装置处理作业、氢气提纯和成品灌装，能够使氢气的制备过程更加简单方便，解决了现有的制氢系统设备较为繁杂，制备流程较长，制备过程中能耗较高，氢气制备成本较高，不利于氢气成品的生产推广，制约行业发展的问题。

2、通过吸收剂的循环使用，可使设备的使用成本大大降低，节省了氢气制备过程中的生产成本；

通过二段反应，能够使反应转化率更高，提升了氢气的产出率，提升了产量；

通过确定换热管的使用材质，能够使换热更加高效，避免了热能的浪费，提升了气体的冷却效率；

通过变换塔的使用温度的控制调节，能够使设备的作业效率更高，提升了氢气的制备效率和产量；

通过吸附装置的使用，能够有效去除氢气中的多余杂质，提升了氢气的纯度和使用安全；

通过提纯设备的使用，能够使氢气的纯度更高，采用变压吸附设备更加节能，降低的生产成本；

通过灌装系统的压缩灌装，能够使成品氢气的存储运输更加方便，便于使用者的产品销售；

通过截止阀门的使用，能够使系统运行更加安全，避免了出现意外造成生产事故的现象。

具体实施方式

显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天然气重整制氢系统，制备系统步骤如下：气体预处理→转化炉转化作业→余热回收塔吸热作业→变换塔转化作业→吸附装置处理作业→氢气提纯→成品灌装，气体预处理、转化炉转化作业、余热回收塔吸热作业、变换塔转化作业、吸附装置处理作业、氢气提纯和成品灌装各流程之间设备均采用管道进行传输作业，气体预处理设备的出气口与转化炉的进气口相连通，转化炉的出气口与余热回收塔的进气口相连通，转化炉的出气口与变换塔的进气口相连通，变换塔的出气口与吸附装置的进气口相连通，变换塔的出气口与提纯装置的进气口相连通，提纯装置的出气口与灌装设备的进气口相连通。

本实施例中，具体的，气体预处理设备采用有机溶剂作为吸收剂，加压吸收H2S，再经减压将吸收的H2S释放出来，吸收剂可循环使用，通过吸收剂的循环使用，可使设备的使用成本大大降低，节省了氢气制备过程中的生产成本。

本实施例中，具体的，转化炉可采用顶部烧嘴炉或侧壁烧嘴炉，转化过程中通入水蒸汽并采用含镍催化剂进行催化反应，一段反应温度控制在1200-1400℃，二段反应温度控制在850-950℃，通过二段反应，能够使反应转化率更高，提升了氢气的产出率，提升了产量。

本实施例中，具体的，余热回收塔采用循环冷水进行换热，余热回收塔内换热管的材质为铜质，通过确定换热管的使用材质，能够使换热更加高效，避免了热能的浪费，提升了气体的冷却效率。

本实施例中，具体的，变换塔的作业温度中高温变换的温度在360℃，中温变换的温度在320℃，通过变换塔的使用温度的控制调节，能够使设备的作业效率更高，提升了氢气的制备效率和产量。

本实施例中，具体的，吸附装置采用高温碳化反应，反应过程中通入空气，将氢气中的一氧化碳转化为二氧化碳，再将气体通入氢氧化钠溶液将二氧化碳吸收，通过吸附装置的使用，能够有效去除氢气中的多余杂质，提升了氢气的纯度和使用安全。

本实施例中，具体的，氢气提纯采用变压吸附设备进行提纯，在提纯前气体需要先经过干燥，通过提纯设备的使用，能够使氢气的纯度更高，采用变压吸附设备更加节能，降低的生产成本。

本实施例中，具体的，成品灌装包括有过滤系统、压缩系统和灌装系统，灌装到氢气瓶中，一般钢瓶内压力控制在130-150MPa，通过灌装系统的压缩灌装，能够使成品氢气的存储运输更加方便，便于使用者的产品销售。

本实施例中，具体的，连接管道的表面均设有截止阀门，需要增压作业的设备表面均安装有气压报警设备，通过截止阀门的使用，能够使系统运行更加安全，避免了出现意外造成生产事故的现象。

使用时，本发明通过气体预处理、转化炉转化作业、余热回收塔吸热作业、变换塔转化作业、吸附装置处理作业、氢气提纯和成品灌装，能够使氢气的制备过程更加简单方便，解决了现有的制氢系统设备较为繁杂，制备流程较长，制备过程中能耗较高，氢气制备成本较高，不利于氢气成品的生产推广，制约行业发展的问题，适合推广使用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。