CN116514061A - 一种含氢有机液的放氢设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含氢有机液的放氢设备，属于新能源存储设备技术领域，其技术要点是：包括框架，所述框架侧面设置有电控单元，还包括：氢液输送单元，氢液输送单元安装在框架内，所述氢液输送单元连接反应器单元，所述反应器单元设置在所述氢液输送单元上方，所述反应器单元安装在框架内；所述反应器单元的一端连接氢液输送单元，所述反应器单元的另一端连接氢气输送单元，所述氢液输送单元安装在框架内用于将含氢有机液输送入反应器单元内，该设备能够实现含氢有机液稳定、高效地释放氢气，在各种应用场景的环境中更加安全、高效的使用氢气的优点。

Description

一种含氢有机液的放氢设备

技术领域

本发明涉及新能源存储设备技术领域，具体是涉及一种含氢有机液的放氢设备。

背景技术

当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然气、煤和石油气均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样的二次能源。常温常压下为气态，超低温高压下为液态。

由于目前的需求，针对各种氢气使用场景，因目前技术的限制，氢气的储运主要以压缩气态氢为主的储运方式，氢气是以危化品管理，其运输和使用均有较高要求(如资质、场地、审批等方面)，限制了氢能的广泛应用。同时，压缩气态氢的储氢密度较小，长途运输(单程大于200km时)经济性较差，其使用成本难以下降。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种含氢有机液的放氢设备，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含氢有机液的放氢设备，包括框架，所述框架侧面设置有电控单元，还包括：

氢液输送单元，氢液输送单元安装在框架内，所述氢液输送单元连接反应器单元，所述反应器单元设置在所述氢液输送单元上方，所述反应器单元安装在框架内；所述反应器单元的一端连接氢液输送单元，所述反应器单元的另一端连接氢气输送单元，所述氢液输送单元用于将含氢有机液输送入反应器单元内，所述氢气输送单元将反应器单元分离后的氢气进行冷凝以及干燥。

作为本发明进一步的方案，所述氢液输送单元包括计量泵，计量泵用于调节氢液输送流量。

作为本发明进一步的方案，所述氢液输送单元还包括手动阀、快速接头、背压阀、气液分离罐以及温度监测仪，气液分离罐用于存储脱完氢气之后的有机液，温度监测仪用于监测氢液输送单元内的温度。

作为本发明进一步的方案，所述反应器单元包括脱氢反应器、电加热器、预热器、换热器、手动排液阀以及温度压力监测单元，脱氢反应器内设置有催化剂，电加热器以及预热器用于预热含氢有机液至反应温度，换热器用于将脱氢有机液的热量回收用于预热含氢有机液，手动排液阀用于设备停用或检修时排放管路中残余的液体。

作为本发明进一步的方案，所述反应器单元外侧设置有隔热材料，隔热材料用于反应器单元工作过程中的保温与隔热。

作为本发明进一步的方案，所述氢气输送单元包括冷却器、质量流量计以及气液分离器，冷却器将反应器单元分离后的氢气进行冷凝以及干燥。

作为本发明进一步的方案，所述电控单元包括PLC控制器、触摸屏、控温模块、继电器、开关、蜂鸣器以及变送器，PLC控制器以及控温模块用于完成过温、过压保护、液位控制、氢气泄漏监测与报警，触摸屏设置在框架上。

综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明通过控制含氢有机液输送单元为反应器单元提供含氢有机液；控制反应器单元进行放氢反应；通过控制脱氢反应器、电加热器、预热器、换热器、手动排液阀、温度压力监测等模块，实现稳定的放氢反应；氢气输送单元通过冷却器、质量流量计、气液分离器等部件，实现氢气的稳定输送；控制***实现***启动、运行、故障处理、***状态监视、设置和反馈等功能；

可以通过基于含氢有机液不是危化品的特性，实现氢气在各种高压氢气难以进入应用场景，以氢气作为主要能源，清洁无污染，可替换以天然气、煤、燃油等传统化石能源为燃料的供热方式，从而大幅减少碳排放和污染物排放；

采用含氢有机液作为能源载体，安全、高效、易于运输和更换，打破氢气使用的诸多限制。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为发明实施例的结构示意图。

图2为发明实施例中***程序控制流程图。

图3为发明实施例中子程序控制流程图。

图4为发明实施例中供热工艺图。

附图标记：1-氢液输送单元、2-反应器单元、3-氢气输送单元、4-电控单元、5-框架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

在一个实施例中，一种含氢有机液的放氢设备，参见图1～图4，包括框架5，所述框架5侧面设置有电控单元4，还包括：

氢液输送单元1，氢液输送单元1安装在框架5内，所述氢液输送单元1连接反应器单元2，所述反应器单元2设置在所述氢液输送单元1上方，所述反应器单元2安装在框架5内；以及反应器单元2，所述反应器单元2安装在框架5内，所述反应器单元2的一端连接氢液输送单元1，所述反应器单元2的另一端连接氢气输送单元3，所述氢液输送单元1用于将含氢有机液输送入反应器单元2内，所述氢气输送单元3将反应器单元2分离后的氢气进行冷凝以及干燥。

进一步的，参见图1～图4，所述氢液输送单元1包括高温油泵和计量泵，高温油泵用于配合反应器单元2串联使用，计量泵用于调节氢液输送流量。

进一步的，参见图1～图4，所述氢液输送单元1还包括手动阀、快速接头、背压阀、气液分离罐以及温度监测仪，气液分离罐用于存储脱完氢气之后的有机液，温度监测仪用于监测氢液输送单元1内的温度。

进一步的，参见图1～图4，所述反应器单元2包括脱氢反应器、电加热器、预热器、换热器、手动排液阀以及温度压力监测单元，脱氢反应器内设置有催化剂，电加热器以及预热器用于预热含氢有机液至反应温度，换热器用于将脱氢有机液的热量回收用于预热含氢有机液，手动排液阀用于设备停用或检修时排放管路中残余的液体。

进一步的，参见图1～图4，所述反应器单元2外侧设置有隔热材料，隔热材料用于反应器单元工作过程中的保温。

进一步的，参见图1～图4，所述氢气输送单元3包括冷却器、质量流量计以及气液分离器，冷却器将反应器单元2分离后的氢气进行冷凝以及干燥。

进一步的，参见图1～图4，所述电控单元4包括PLC控制器、触摸屏、控温模块、继电器、开关、蜂鸣器以及变送器，PLC控制器以及控温模块用于完成过温、过压保护、液位控制、氢气泄漏监测与报警，触摸屏设置在框架5上。

在本实施例中，有机液脱氢设备的主要功能是将含氢有机液经过加热和催化剂的作用发生脱氢反应，脱出有机液中的氢气，经过气液分离、干燥后进行输出。有机液脱氢设备主要由氢液输送单元1、反应器单元2、氢气输送单元3、电控单元4以及框架5组成。

氢液输送单元1主要用于将含氢有机液按照需求输送入反应器单元2，并将脱完氢气之后的有机液回收到相应的储罐中，主要包括高压油泵、计量泵、手动阀、快速接头、背压阀、气液分离罐以及温度监测仪等组成，氢液输送单元核心零部件主要为高温油泵和计量泵。计量泵选用精密齿轮泵，可根据需要调节流量，可与上位机实现通讯，RS485通讯，兼容Modbus协议，流量范围15～900ml/min，入口需添加过滤器。

反应器单元2内部装填有催化剂，具备加热功能，实现含氢有机液的脱氢反应，并实现气液分离。主要包括脱氢反应器、电加热器、预热器、换热器、手动排液阀、温度压力监测单元以及隔热材料等组成，反应器单元2是有机液脱氢设备的核心部分，采用SS316不锈钢，内部设置筛网承装催化剂，列管结构。反应器进出口为法兰连接，进出液及排气接口为VCR连接方式；配置电加热炉，用于提供脱氢反应所需的热量。反应器单元2实现催化剂装填和更换的便利性、内部清洁和维护的便利性；在反应器单元2外面包裹隔热材料，实现反应器单元2工作过程中的保温，降低热量损耗。加热器用于预热含氢有机液至反应温度；计量泵用于根据需求定量输入含氢有机液；换热器可将脱氢有机液的热量回收用于预热含氢有机液，从而提高能量利用效率；排液阀用于设备停用或检修时排放管路中残余的液体。

氢气输送单元主要用于将反应器单元分离后的氢气进行冷凝，干燥、并输送到用气单元，主要包括风冷散热器、气液分离罐、质量流量计、缓冲罐以及温度压力监测单元等组成，主要由不锈钢管道、冷却器、气液分离器、流量计等组成。氢气输送单元核心零部件主要为冷却器、质量流量计、气液分离器等；流量计选用热式质量流量计，主要功能用于测量氢气释放流量。

电控单元选用电脑触摸屏，组态软件人机界面显示工艺流程及设置参数，PLC完成相关模拟量采集及逻辑控制。主要包括数据采集模块、通讯模块、PLC控制单元、触摸屏以及辅助电气部件，通过PLC及控温模块，完成过温、过压保护、液位控制、氢气泄漏监测，与报警、急停以及故障显示等功能。配有网络接口，上位机组态软件可通过网线连接实现通讯，或根据要求预留模拟信号输出端子。电控单元的核心零部件主要为PLC控制器和控温模块。

集成框架***采用型材框架结构，预留叉车位置，方便移动；前面板安装触摸屏，配置指示灯及开关按钮，框架5整体采用型材框架结构，预留叉车位置，方便移动；左侧上部空间安装电器配件，前门安装触摸屏以及开关按钮等；下部液体管道及换热器；右侧空间安装脱氢反应器。

将含氢有机液经过加热和催化剂的作用发生脱氢反应，脱出有机液中的氢气。本设备是基于有机液储氢技术，

能够利用含氢有机液进行高效的放氢反应，同时也利用含氢有机液非危化品的特性，而含氢有机液由于其非危化品、可按照普通货物运输的特性，使其可以方便、灵活的运输至对能源需求较大的地区，通过本发明设备的放氢功能，可在各种应用场景的环境中更加安全、高效的使用氢气，对目前的氢能发展产生积极的推动作用。

本发明的工作原理是：

含氢有机液通过本设备为***提供氢气。燃料电池热电联供***以氢气为燃料，通过燃料电池发电，并对发电产生的余热进行回收利用并进入供热***，产生的电能通过电动热泵转化为热量进行供热，本设备可实现氢气的在供热场景的安全释放，为燃料电池热电联供***提供氢源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含氢有机液的放氢设备，包括框架，所述框架侧面设置有电控单元，其特征在于，还包括：

氢液输送单元，氢液输送单元安装在框架内，所述氢液输送单元连接反应器单元，所述反应器单元设置在所述氢液输送单元上方，所述反应器单元安装在框架内，所述反应器单元的一端连接氢液输送单元，所述反应器单元的另一端连接氢气输送单元，所述氢液输送单元用于将含氢有机液输送入反应器单元内，所述氢气输送单元将反应器单元分离后的氢气进行冷凝以及干燥。

2.根据权利要求1所述的含氢有机液的放氢设备，其特征在于，所述氢液输送单元包括计量泵，计量泵用于调节氢液输送流量。

3.根据权利要求2所述的含氢有机液的放氢设备，其特征在于，所述氢液输送单元还包括手动阀、快速接头、背压阀、气液分离罐以及温度监测仪，气液分离罐用于存储脱完氢气之后的有机液，温度监测仪用于监测氢液输送单元内的温度。

4.根据权利要求1所述的含氢有机液的放氢设备，其特征在于，所述反应器单元包括脱氢反应器、电加热器、预热器、换热器、手动排液阀以及温度压力监测单元，脱氢反应器内设置有催化剂，电加热器以及预热器用于预热含氢有机液至反应温度，换热器用于将脱氢有机液的热量回收用于预热含氢有机液，手动排液阀用于设备停用或检修时排放管路中残余的液体。

5.根据权利要求4所述的含氢有机液的放氢设备，其特征在于，所述反应器单元外侧设置有隔热材料，隔热材料用于反应器单元工作过程中的保温与隔热。

6.根据权利要求1所述的含氢有机液的放氢设备，其特征在于，所述氢气输送单元包括冷却器、质量流量计以及气液分离器，冷却器将反应器单元分离后的氢气进行冷凝以及干燥。

7.根据权利要求1所述的含氢有机液的放氢设备，其特征在于，所述电控单元包括PLC控制器、触摸屏、控温模块、继电器、开关、蜂鸣器以及变送器，PLC控制器以及控温模块用于完成过温、过压保护、液位控制、氢气泄漏监测与报警，触摸屏设置在框架上。