一种燃料电池用集成化制高纯氢设备的制作方法

本申请涉及氢气制备装置，尤其涉及一种燃料电池用集成化制高纯氢设备。

背景技术：

1、能源作为衡量一个国家综合国力与人民生活水平的重要指标，与社会的发展及进步休戚相关，随着氢燃料电池汽车销量的快速增长，低杂质高纯氢气的需求大幅增加。氢气具有较高的含能特性、较高的能源转化效率以及碳的零排放等优点，是碳达峰、碳中和规划下具有前景的清洁能源。

2、目前，工业制氢主要以煤、石油和天然气为基本原料，利用甲烷重整法制取氢气，其中天然气制氢的成本较低，是制备燃料电池车用高纯氢的合理途径。但现有制备装置存在氢气纯度、产率不高的问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种燃料电池用集成化制高纯氢设备，以解决现有制备装置存在的氢气纯度、产率不高的问题。

2、本申请提供了一种燃料电池用集成化制高纯氢设备，包括依次连接的原料气压缩机、原料气预热器、加氢脱硫反应器、转化炉、转化气冷却器、中变反应器、中变气冷却器、气液分离器和psa净化装置，所述原料气压缩机的进气口与天然气输入端或沼气输入端和氢气输入端连接，所述加氢脱硫反应器分为上部和下部，所述加氢脱硫反应器的上部装载有钴钼催化剂，所述加氢脱硫反应器的下部装载有脱硫剂，所述转化炉上设置有除盐水入口。

3、进一步地，所述psa净化装置上设置有解吸气出口和氢气出口，所述解吸气出口与所述转化炉的燃料气入口相连，所述解吸气出口与所述转化炉的燃料气入口间设置有用于稳压的解吸气缓冲罐，所述氢气出口分别与氢气输出端和所述氢气输入端相连。

4、进一步地，所述钴钼催化剂的活性成分为co和mo，所述co和mo的装载体积为一小时氢气产量的体积的0.02～0.06％。

5、进一步地，所述脱硫剂为zno，所述zno的装载体积为一小时氢气产量的体积的0.03～0.09％。

6、进一步地，所述转化炉内装载有转化催化剂，所述转化催化剂为nio，所述nio的装载体积为一小时氢气产量的体积的0.05～0.15％。

7、进一步地，所述中变反应器内装载有中变催化剂，所述中变催化剂为cuo，所述cuo的装载体积为一小时氢气产量的体积的0.06～0.2％。

8、进一步地，所述原料气压缩机的出口压力为1.5～2.5mpa。

9、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

10、本申请通过原料气压缩机将天然气或沼气与氢气进行加压，再通过原料气预热器预热后，后进入加氢脱硫反应器中，原料气中的烯烃在钴钼催化剂和氢气作用下发生加氢反应生成饱和烷烃，有机硫和有机氯发生氢解反应转化为无机硫和氯化氢，再在脱硫剂作用下将硫化氢转化为硫化锌，从而达到脱硫的目的。脱硫后的原料气在转化炉与水蒸汽发生复杂的转化反应，再在中变反应器中发生co和h2o的变换反应，从而生成更多的氢气，经变换反应后，变换气中co含量可降至0.5％(干基)左右，最后经中变气冷却器冷却、气液分离器将水分离后，氢气经psa净化装置纯化后，即得到高纯氢。本申请所得氢气纯度可达99.97％(摩尔分数)，117nm3的天然气与10nm3的氢气原料可产生300nm3的氢气。

技术特征：

1.一种燃料电池用集成化制高纯氢设备，其特征在于：包括依次连接的原料气压缩机(1)、原料气预热器(2)、加氢脱硫反应器(3)、转化炉(4)、转化气冷却器(5)、中变反应器(6)、中变气冷却器(7)、气液分离器(8)和psa净化装置(9)，所述原料气压缩机(1)的进气口与天然气输入端或沼气输入端(10)和氢气输入端(11)连接，所述加氢脱硫反应器(3)分为上部和下部，所述加氢脱硫反应器(3)的上部装载有钴钼催化剂，所述加氢脱硫反应器(3)的下部装载有脱硫剂，所述转化炉(4)上设置有除盐水入口(13)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池用集成化制高纯氢设备，其特征在于，所述psa净化装置(9)上设置有解吸气出口和氢气出口，所述解吸气出口与所述转化炉(4)的燃料气入口相连，所述解吸气出口与所述转化炉(4)的燃料气入口间设置有用于稳压的解吸气缓冲罐(12)，所述氢气出口分别与氢气输出端和所述氢气输入端(11)相连。

3.根据权利要求1所述的燃料电池用集成化制高纯氢设备，其特征在于，所述钴钼催化剂的活性成分为co和mo，所述co和mo的装载体积为一小时氢气产量的体积的0.02～0.06％。

4.根据权利要求1所述的燃料电池用集成化制高纯氢设备，其特征在于，所述脱硫剂为zno，所述zno的装载体积为一小时氢气产量的体积的0.03～0.09％。

5.根据权利要求1所述的燃料电池用集成化制高纯氢设备，其特征在于，所述转化炉(4)内装载有转化催化剂，所述转化催化剂为nio，所述nio的装载体积为一小时氢气产量的体积的0.05～0.15％。

6.根据权利要求1所述的燃料电池用集成化制高纯氢设备，其特征在于，所述中变反应器(6)内装载有中变催化剂，所述中变催化剂为cuo，所述cuo的装载体积为一小时氢气产量的体积的0.06～0.2％。

7.根据权利要求1所述的燃料电池用集成化制高纯氢设备，其特征在于，所述原料气压缩机(1)的出口压力为1.5～2.5mpa。

技术总结
本申请涉及一种燃料电池用集成化制高纯氢设备，包括依次连接的原料气压缩机、原料气预热器、加氢脱硫反应器、转化炉、转化气冷却器、中变反应器、中变气冷却器、气液分离器和PSA净化装置，所述原料气压缩机的进气口与天然气输入端或沼气输入端和氢气输入端连接，所述加氢脱硫反应器分为上部和下部，所述加氢脱硫反应器的上部装载有钴钼催化剂，所述加氢脱硫反应器的下部装载有脱硫剂，所述转化炉上设置有除盐水入口。本申请的燃料电池用集成化制高纯氢设备制得的氢气纯度高、产率高。

技术研发人员：周琴,纪志愿,李行,宋海军
受保护的技术使用者：上海汉兴化工科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14