加氫站內(nèi)小型橇裝甲醇制氫技術(shù)

小型化撬裝裝置-背景

近年來氫能已成為全球能源低碳化轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展方向，世界主要國家紛紛制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，掀起了氫能發(fā)展的熱潮。交通和分布式發(fā)電是目前氫能的主要應(yīng)用場景，整體上氫能仍處于發(fā)展導(dǎo)入期，受氫氣的儲運(yùn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等影響，燃料電池汽車的競爭力受到嚴(yán)重削弱。國內(nèi)在運(yùn)行的加氫站普遍售價在不依靠補(bǔ)貼情況下60~80元/kg，其中把氫氣從制氫工廠運(yùn)輸至加氫站的運(yùn)輸成本約占20%-30%。

因此研究者期望在移動設(shè)備或加氫站內(nèi)，通過結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、操作簡單的原位制氫模塊來解決儲氫和加氫問題。目前加氫站內(nèi)制氫主要有電解水制氫、甲醇制氫、液化石油氣制氫和天然氣制氫等方式，其中甲醇因其水蒸汽重整反應(yīng)溫度低、產(chǎn)物中氫氣濃度高、運(yùn)輸和儲存方便等優(yōu)點成為原位制氫的優(yōu)質(zhì)原料。可實現(xiàn)貼近市場進(jìn)行10~500kg/d規(guī)模的低成本制氫，其借助橇裝化、模塊化設(shè)計，能夠滿足公路運(yùn)輸要求，且占地面積小，便于進(jìn)行靈活、快速地建安和運(yùn)行，也便于對已有加油站和加氣站實施快速改造。

小型橇裝制氫需要在工藝流程、重整反應(yīng)器、催化劑、系統(tǒng)集成與控制、純化、熱量平衡設(shè)計等方面進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)，具有一定的技術(shù)挑戰(zhàn)性。其中通過重整反應(yīng)獲得的富氫氣體必須經(jīng)過進(jìn)一步提純，適合于小型橇裝制氫的氫氣提純技術(shù)主要有變壓吸附（PSA）提純和鈀膜/管提純等，其中PSA包括傳統(tǒng)型PSA、真空解吸V-PSA等。

小型化撬裝裝置-需求

一、裝置小型化限制了吸附劑的裝填量，因此對吸附劑的綜合性能提出更高的要求。佳安通過自有的吸附劑研發(fā)、工程實踐的積累及動態(tài)模擬等，實現(xiàn)了吸附劑優(yōu)勢配置。

主要包括：

1、通過更為合理的模擬條件，如競爭性吸附條件等設(shè)置，配套對應(yīng)實驗，優(yōu)化吸附劑配比及裝量，減小裝置體積；

2、針對CO雜質(zhì)，通過專有吸附劑，保證產(chǎn)品全周期質(zhì)量穩(wěn)定。

二、MDP裝置的小型化，需要在設(shè)備集成方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。佳安通過優(yōu)化工藝設(shè)計，減少緩沖罐設(shè)置，并通過程控閥組的陣列排布，優(yōu)化閥區(qū)空間，減少設(shè)備體積。通過優(yōu)化操作時序、控制點數(shù)量，減少控制系統(tǒng)的對應(yīng)配置，不僅控制的設(shè)備體積，還優(yōu)化了設(shè)備成本。

三、MDP裝置的小型化，需考慮運(yùn)輸方便。通過整體進(jìn)行三維設(shè)計，對支撐結(jié)構(gòu)等模擬公路運(yùn)輸制動、顛簸等狀況，進(jìn)行應(yīng)力分析，保證設(shè)備在運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定性。

分析條件設(shè)置

應(yīng)力云圖

四、MDP裝置小型撬裝化，需考慮裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。通過控制程序的設(shè)置，實現(xiàn)設(shè)備在非啟停階段的自動調(diào)節(jié)，適應(yīng)變負(fù)荷和原料氣波動情況；并實現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同，在授權(quán)下遠(yuǎn)程查看設(shè)備信息，及時診斷問題。

五、MDP裝置小型撬裝化，還需要考慮裝置的遠(yuǎn)程運(yùn)維，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，判斷設(shè)備及元器件的使用情況，通知用戶的維護(hù)及檢修要點。