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(jià)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(diǎn)成為原位制氫的優(yōu)質(zhì)原料??蓪?shí)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(jì),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(shí)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(jì)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(shí)踐的積累及動態(tài)模擬等,實(shí)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(shí)驗(yàn),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(jì)。佳安通過優(yōu)化工藝設(shè)計(jì),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(shí)序、控制點(diǎn)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(jì),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(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)。