掺氢天然气氢气提纯系统的制作方法

本技术涉及天然气处理，特别是涉及一种掺氢天然气氢气提纯系统。

背景技术：

1、相比于其他输氢方式，利用天然气管网长距离输送氢气具有运输成本低、减少基础设施投资的优势。但为了将氢气用于化工原料或燃料电池用燃料，从掺氢天然气中分离出纯氢至关重要(根据iso 14687-2:2012，用于燃料电池的氢气纯度至少为99.97％)。

2、基于目前掺氢天然气管网安全运行以及下游用户可承受掺氢量的限制，掺氢天然气中氢气浓度一般小于20％，通常通过膜分离和变压吸附的组合对掺氢天然气进行提氢。多数沸石类吸附剂在低温下具有更高的吸附容量及分离系数。例如5a沸石分子筛在-30℃时饱和吸附量最高。而变压吸附获得纯氢的同时，需要将解吸后的天然气继续增压注入管网。如何降低天然气再压缩能耗和减少吸附剂成为降低提氢成本的重要因素之一。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够充分利用天然气压力能，降低提氢成本的掺氢天然气氢气提纯系统。

2、本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统，包括天然气压力能利用系统和提氢系统，天然气压力能利用系统包括三通阀门，三通阀门的第一出口连接膨胀机的进口，膨胀机的出口连接第一换热器的第一进口，第一换热器的第一出口连接到低压天然气管网；

3、天然气提氢系统包括膜分离器和压缩机，三通阀门的第二出口连接膜分离器的进口，膜分离器的第一出口连接第一换热器的第二进口，第一换热器的第二出口连接第一吸附塔和第二吸附塔的进口阀门，第一吸附塔和第二吸附塔的第二出口阀门连接压缩机的进口，压缩机的出口连接到低压天然气管网，压缩机通过联轴器与膨胀机连接，通过膨胀机带动压缩机压缩解吸天然气至设定压力。

4、本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统，其中所述天然气压力能利用系统包括第二换热器，第二换热器的第一进口与第一换热器的第一出口连接，第二换热器的第二进口与压缩机的出口连接，第二换热器的第一出口和第二出口均连接低压天然气管网。

5、本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统，其中所述膜分离器的第二出口连接背压阀，背压阀的出口连接膨胀机的进口。

6、本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统，其中所述第一吸附塔上设置有第一吸附塔第一出口阀门，第一吸附塔第一出口阀门连接下游用氢端。

7、本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统，其中所述第二吸附塔上设置有第二吸附塔第一出口阀门，第二吸附塔第一出口阀门连接下游用氢端。

8、本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统，其中所述膜分离器和吸附塔包括有多组。

9、本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统，其中所述膨胀机和压缩机设置有多组。

10、本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统与现有技术不同之处在于，本实用新型掺氢天然气氢气提纯系统将高压天然气的压力能充分用于提氢系统，一方面将压力能用于解吸天然气进入天然气管网的再压缩，无额外的压缩能耗，减少了设备投资，降低提氢系统成本；另一方面将膨胀后的冷量用于降温掺氢天然气，减小吸附热对性能的影响，提高吸附剂的吸附容量，有效减小了吸附塔内吸附剂量，提高了吸附效率。

11、下面结合附图对本实用新型的掺氢天然气氢气提纯系统作进一步说明。

技术特征：

1.一种掺氢天然气氢气提纯系统，其特征在于：包括天然气压力能利用系统和提氢系统，天然气压力能利用系统包括三通阀门，三通阀门的第一出口连接膨胀机的进口，膨胀机的出口连接第一换热器的第一进口，第一换热器的第一出口连接第二换热器的第一进口；

2.根据权利要求1所述的掺氢天然气氢气提纯系统，其特征在于：所述第一吸附塔上设置有第一吸附塔第一出口阀门，第一吸附塔第一出口阀门连接下游用氢端。

3.根据权利要求1或2所述的掺氢天然气氢气提纯系统，其特征在于：所述第二吸附塔上设置有第二吸附塔第一出口阀门，第二吸附塔第一出口阀门连接下游用氢端。

4.根据权利要求1所述的掺氢天然气氢气提纯系统，其特征在于：所述膜分离器和吸附塔包括有多组。

5.根据权利要求1所述的掺氢天然气氢气提纯系统，其特征在于：所述膨胀机和压缩机设置有多组。

技术总结本技术掺氢天然气氢气提纯系统涉及一种天然气处理系统。其目的是为了提供一种能够充分利用天然气压力能，降低提氢成本的掺氢天然气氢气提纯系统。本技术掺氢天然气氢气提纯系统包括天然气压力能利用系统和提氢系统，天然气压力能利用系统包括三通阀门，三通阀门的第一出口连接膨胀机的进口，膨胀机的出口连接第一换热器的第一进口；天然气提氢系统包括膜分离器和压缩机，三通阀门的第二出口连接膜分离器的进口，膜分离器的第一出口连接第一换热器的第二进口，第一换热器的第二出口连接第一吸附塔和第二吸附塔的进口阀门，第一吸附塔和第二吸附塔的第二出口阀门连接压缩机的进口，压缩机通过联轴器与膨胀机连接。技术研发人员：毛祥,白俊,吴媛媛,姜鑫,常旭宁,铁宇,郭蕙心,谢雨桐受保护的技术使用者：北京市燃气集团有限责任公司技术研发日：20231008技术公布日：2024/6/20