[实用新型]一种LNG制备液氢的装置

说明书

本实用新型公开了一种LNG制备液氢的装置。所述装置包括LNG升温单元、天然气转换单元和氢气液化单元；LNG升温单元包括依次连接的LNG换热器和LNG汽化器；天然气转换单元包括依次连接的天然气转化器、天然气变换器和变压吸附器；LNG汽化器与天然气转化器连通；氢气液化单元包括氢气冷却器和氢气液化器；氢气冷却器的氢气入口与变压吸附器的富氢气体出口连通，氢气冷却器的氢气出口与氢气液化器连通，氢气液化器的出口得到液氢；氢气冷却器和LNG汽化器均与氮气或混合冷剂进行换热；LNG换热器和氢气液化器均与He/Ne混合物进行换热。本实用新型将LNG气化工艺与氢气液化工艺能量相互利用，所采用的设备可靠，提高氢气的制备成本和液化成本，经济效益显著。

技术领域

本实用新型涉及一种LNG制备液氢的装置。

背景技术

氢能是公认的清洁能源，因具有高能量密度以及零碳排放等优点被认为是未来最有潜力的化石燃料替代者，其被看作是以氢燃料电池汽车为代表的移动能源领域的“终极方案”，绿色的氢气也可以作为化石资源加氢过程的氢气来源，实现碳的减排。预计到2020年氢能将以产业链示范为主，到2030年氢能产业链(包括制氢、氢储运、加氢站、燃料电池车、分布式能源等)将初具规模，建设加氢站1000座，到2050年国内氢能基础设施完善，氢能和燃料电池在交通、分布式能源等领域得到普及应用，建设加氢站10000座，氢能成为我国能源结构的重要组成部分。。

由于燃料电池技术的重大突破和成本的迅速降低，近几年全球氢能产业快速发展，世界主要国家相继出台氢能产业发展战略，对氢能各产业链环节有针对性发布国家型的补贴政策。目前，影响氢能产业发展的关键因素是氢气的价格，氢气价格决定氢气利用的经济性，进而决定了整个产业的经济性和可行性。氢能产业包括制氢、氢气储运和氢气利用三个主要环节，其中高效制氢技术和降低氢气运行成本是实现氢能产业发展的关键。

发明内容

针对氢气液化能耗高、液氢制造成本的问题，本实用新型提供了一种LNG制备液氢的装置，利用LNG冷能进行氢气液化，得到的氢气浓度大于99.9％；本实用新型将LNG气化工艺和氢气液化工艺能量相互利用，工艺简单、自动化程度高、操作方便，能够很好地解决氢气液化能耗的问题。

具体地，本实用新型所提供的LNG制备液氢的装置，包括LNG升温单元、天然气转换单元和氢气液化单元；

所述LNG升温单元包括依次连接的LNG换热器和LNG汽化器；

所述天然气转换单元包括依次连接的天然气转化器、天然气变换器和变压吸附器；所述LNG汽化器与所述天然气转化器连通；

所述氢气液化单元包括氢气冷却器和氢气液化器；所述氢气冷却器的氢气入口与所述变压吸附器的富氢气体出口连通，所述氢气冷却器的氢气出口与所述氢气液化器连通，所述氢气液化器的出口得到液氢；

所述氢气冷却器和所述LNG汽化器均与氮气或混合冷剂进行换热，所述混合冷剂可为N₂、C₂H₄和CH₄的混合气，浓度分别为10％～90％、5％～50％和5％～40％；

所述LNG换热器和所述氢气液化器均与He/Ne混合物进行换热；

所述He/Ne混合物中Ne的浓度范围可为5％～30％。

所述LNG升温单元中，所述LNG换热器的入口端连接LNG增压泵，以将低温LNG增压至0.3～10MPaG；

在所述LNG升温单元，经过与氮气或混合冷剂进行换热，LNG升温至-100～0℃。

所述天然气转换单元中，所述天然气转化器的入口端连接燃烧炉，以将天然气加热至600℃～1000℃；

所述天然气转换单元制得的富氢气体中氢气的浓度大于99.9％。