[发明专利]一种基于LNG接收站的氢气制取和液化装置系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于LNG接收站的氢气制取和液化装置系统及方法，所述氢气制取和液化装置系统包括氢气液化及冷能利用工段、天然气冷能发电及电解水制氢工段、天然气制氢工段、液氢存储单元以及LNG供给单元。所述氢气制取和液化的方法包括独立进行的氢气制取和氢气液化；所述氢气制取包括如下步骤：LNG经过冷能利用后进行重整制氢；冷能利用产生的能源用于电解水制氢；所述氢气液化包括依次进行的H₂‑NG预冷、LNG预冷、液氮预冷以及超低温预冷。本发明充分依托LNG接收站中大量的LNG冷能实现氢气的液化和制取，实现LNG和氢能产业链优化匹配，降低了氢气制取成本和液化成本，同时没有二氧化碳的产生，有利于环境保护。

技术领域

本发明属于LNG冷能利用和氢能绿色技术领域，具体涉及LNG冷能利用、制氢工艺和氢气液化工艺，尤其涉及一种基于LNG接收站的氢气制取和液化系统及其工艺方法。

背景技术

在未来世界能源发展舞台中，氢能将承担着举足轻重的地位，作为能源载体和能源互联媒介具有零碳、高效显著优势，若氢能实现广泛应用将会促进全球能源转型升级。

目前氢能产业链中最重要也是影响最大的就是氢气的制取和运输。制氢方法主要有五种技术路线：工业尾气制氢、化工原料制氢、石化原料制氢、电解水制氢和新型制氢方法等，天然气制氢、煤制氢成本较低，成为短期发展氢能的核心，而可再生能源发电电解水制氢由于无二氧化碳排放，属于绿氢，被认为是未来的制氢来源终极解决方式。虽然电解水制氢的技术相对已经比较成熟，制氢效率也已经能达到70％，但电解水制氢技术成本太高，而这其中主要因素就是占总成本的78％的电价，因而电价的下降必将带来氢气成本的大幅下降。但是对于近期氢能的发展依然要依托于化石能源制氢，天然气制氢产量高、加工成本较低，排放的温室气体少，因此天然气成为多个国家制造氢气的主要原料。

CN 112408323A公开了一种天然气制氢设备和方法，所述天然气制氢设备包括中心传输单元和环绕其设置的催化反应单元所述催化反应单元从下至上依次设置有重整催化区、冷却区和变换催化区；所述天然气制氢设备的底部设置有助燃气入口；所述中心传输单元的顶部设置有原料气入口；所述天然气制氢的设备内设置有折流板；所述折流板的中心线和所述天然气制氢设备的中心线相重合；所述天然气制氢方法包括：将原料气预热后经过助燃气燃烧区，之后依次通过重整反应、冷却和变换催化得到富氢气体。上述方法虽能制取氢气，但是所述氢气为气态氢，氢气在运输过程中存在着极大地安全隐患，不利用应用于市场。

CN 112301363A公开了一种可移动式制氢装置，该装置包括载重汽车和安装在载重汽车上的移动式制氢箱；移动式制氢箱内安装有配电模块、水处理及冷却水模块、电解水制氢模块、氢气液化模块；配电模块与外部供电线路相连；水处理及冷却水模块分别与外部供水系统、电解水制氢模块相连，将外部供水进行除杂处理后将清洁电解水送至电解水制氢模块中，同时为电解水制氢模块提供冷却水：电解水制氢模块还与氢气液化模块相连，用于将电解水制氢模块制得的氢气传输至氢气液化模块中进行液化；该装置可以有效实现电解水制氢及氢气液化，但是在电解水制氢过程中需要外接电路，增大了电解水制氢过程中的制氢成本，且外接电路有可能有具有安全隐患。

CN 112391641A公开了一种电解水制氢装置及方法，该装置包括发电系统、热水循环利用系统及电解水制氢系统；所述发电系统用于对水进行加热生产水蒸气，并利用水蒸气进行发电；所述电解水制氢系统用于利用所述发电系统提供的电能进行电解水制氢；所述热水循环利用系统用于对所述发电系统发电之后的热水进行循环处理和余热回收，并利用回收的余热对循环处理后的水进行加热，再将加热后的水送至电解水制氢系统用作电解液；该专利所述方法包括如下步骤：(1)利用发电系统对水进行加热生产水蒸气，并利用水蒸气进行发电；(2)利用电解水制氢系统，并以所述发电系统提供的电能进行电解水制氢；(3)利用热水循环利用系统对所述发电系统发电之后的热水进行循环处理和余热回收，利用回收的余热对循环处理后的水进行加热，再将加热后的水送至电解水制氢系统用作电解液并进行电解水制氢。该装置可以有效实现电解水制氢，但是所述氢气为气态氢，气态氢不易储存；此外，氢气在运输过程中存在着极大地安全隐患，且运输成本较高。