[发明专利]与原料气体汽化系统连接的重整系统

说明书

本申请涉及一种与原料气体汽化系统连接的重整系统，包括：原料气体汽化系统，包括储存原料气体的储罐和输送原料气体的输送管路；重整系统，包括通过使原料气体与水反应来产生氢的重整器、向重整器供应热的燃烧器、以及从重整器产生的混合气体中分离氢的变压吸附(PSA)；CO₂分离装置，从PSA接收已去除混合气体中的氢的废气，并通过与原料气体汽化系统的输送管路的热交换使CO₂液化来去除CO₂；以及气体供应管路，将CO₂分离装置中已去除CO₂的残留气体作为燃料供应到燃烧器。

技术领域

本公开涉及一种重整(reforming)系统，更具体地，涉及一种通过将重整系统和原料气体汽化系统连接以从重整器中产生的废气中去除二氧化碳从而提高重整器的效率的重整系统。

背景技术

将氢用作燃料时，除了极少量的氮氧化物以外，没有对环境有害的产物，并且氢可以容易地以各种形式储存，例如以高压气体、液态气体和金属氢化物的方式储存，因此，各个领域中正在开发将氢用作能源的技术。氢制备方法是蒸汽重整最商业化的技术，可以通过将诸如城市煤气的天然气作为原料并通过重整器来制备氢。天然气重整是将天然气快速且经济地转化为氢燃料的技术。可以说是用于推广燃料电池的核心技术，具有高效、小型化、轻量化、启动稳定和快速等优点。

由于蒸汽重整反应是强吸热反应，因此通过在燃烧器中燃烧燃料气体来将重整器加热到750℃以上的温度以供应反应所需的热。可以通过变压吸附(PSA)净化水蒸汽-甲烷重整反应后产生的气体中的氢来产生超高纯氢。PSA的废气流入燃烧器中，并与燃料气体一起用于加热反应。

同时，在储存诸如液化天然气(Liquefied Natural Gas，以下称为“LNG”)和液化石油气(Liquefied Petroleum Gas，以下称为“LPG”)的原料气体的储罐的情况下，原料气体在储罐中持续且自然地汽化，从而在储罐内产生蒸发气体(Boil Off Gas，BOG)。由于当BOG在储罐中积累时储罐的压力升高，所以存在储罐损坏的风险，因而对储罐中产生的BOG进行各种处理。已公开了处理BOG的各种方法，但是可再液化率受到限制，使得当过量的BOG的量很大时，通过燃烧BOG来消耗BOG。

现有技术中将燃烧过量的BOG，从而通过燃烧来消耗BOG所具有的化学能，因此存在能量效率降低并且造成能量浪费的问题。此外，上述的PSA的废气中包括二氧化碳(CO₂)，因此存在燃烧所需的能量增加并且所需的热交换器的容量大小增加的问题。

作为背景技术解释的前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，并不旨在表示本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

发明内容

本公开旨在解决以上问题。本公开的目的在于提供一种重整系统，可以通过将重整系统与原料气体汽化系统连接以使二氧化碳(CO₂)液化来去除废气中的二氧化碳，从而提高重整器的效率，并且通过利用汽化的气体来产生氢，从而提高燃料效率。

为了实现该目的，本公开的与原料气体汽化系统连接的重整系统可以包括：原料气体汽化系统，包括储存原料气体的储罐和输送原料气体的输送管路；重整系统，包括通过使原料气体与水反应来产生氢的重整器、向重整器供应热的燃烧器、以及从重整器产生的混合气体中分离氢的变压吸附(PSA)；CO₂分离装置，从PSA接收已去除混合气体中的氢的废气，并通过与原料气体汽化系统的输送管路的热交换使CO₂液化来去除CO₂；以及气体供应管路，将在CO₂分离装置中已去除CO₂的残留气体作为燃料供应到燃烧器。

重整系统可以进一步包括BOG供应管路，通过使储存在储罐中的原料气体汽化而产生的蒸发气体(BOG)通过BOG供应管路移动，并且重整系统的重整器可以通过将从BOG供应管路接收的BOG作为原料气体并使其与水反应来产生氢。