加氫站的制作方法
【專利摘要】一種加氫站，其用于進(jìn)行氫的供給，其中，該加氫站包括：軸動力產(chǎn)生部，其用于產(chǎn)生軸動力與熱量；反應(yīng)器，熱量自軸動力產(chǎn)生部供給至該反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過使原料發(fā)生反應(yīng)而獲得氫；以及壓縮器，其用于對利用反應(yīng)器獲得的氫進(jìn)行壓縮，軸動力產(chǎn)生部驅(qū)動其他設(shè)備，并且對壓縮器施加軸動力而驅(qū)動該壓縮器。
【專利說明】加氫站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行氫的供給的加氫站。
【背景技術(shù)】
[0002]作為以往的加氫站，公知有例如專利文獻(xiàn)I所列舉的加氫站。專利文獻(xiàn)I的加氫站包括:儲存容器，其用于儲存有機氫化物；反應(yīng)器，其通過使從該儲存容器供給的有機氫化物發(fā)生脫氫反應(yīng)而獲得氫；氫精煉裝置，其用于對利用反應(yīng)器獲得的氫進(jìn)行精煉；以及發(fā)熱裝置，其用于對反應(yīng)器進(jìn)行加熱。作為該發(fā)熱裝置，使用了燃燒器。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)_4] 專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004 - 256326號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

_6] 發(fā)明要解決的問題
[0007]但是，在上述加氫站中，為了對反應(yīng)器進(jìn)行加熱而設(shè)有燃燒器。該燃燒器僅是為了反應(yīng)器的加熱而設(shè)置的構(gòu)件，在站內(nèi)沒有其他用途，在從站整體來看時，無法有效地利用能量。另一方面，在加氫站中，需要對反應(yīng)器中的反應(yīng)后的氫進(jìn)行氫精煉工序。在進(jìn)行這樣的氫精煉之前的階段中，需要進(jìn)行氫的升壓工序，因此需要對利用反應(yīng)器獲得的氫進(jìn)行壓縮的壓縮器。為了驅(qū)動該壓縮器而設(shè)有利用電力進(jìn)行驅(qū)動的電動器，因此另外需要能量。像以上那樣，以往存在有在從站整體來看時的能量效率較低這樣的問題。
[0008]因此，本發(fā)明的課題在于提供一種能夠提高站整體的能量效率的加氫站。
_9] 用于解決問題的方案
[0010]本發(fā)明的一技術(shù)方案的加氫站用于進(jìn)行氫的供給，其中，該加氫站包括:軸動力產(chǎn)生部，其用于產(chǎn)生軸動力與熱量；反應(yīng)器，熱量自軸動力產(chǎn)生部供給至該反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過使原料發(fā)生反應(yīng)而獲得氫；以及壓縮器，其用于對利用反應(yīng)器獲得的氫進(jìn)行壓縮，軸動力產(chǎn)生部驅(qū)動其他設(shè)備，并且對壓縮器施加軸動力而驅(qū)動該壓縮器。
[0011]在本發(fā)明的一技術(shù)方案的加氫站中，反應(yīng)器能夠通過使用來自軸動力產(chǎn)生部的熱量使原料發(fā)生反應(yīng)來獲得氫。軸動力產(chǎn)生部不僅能夠產(chǎn)生熱量，而且能夠產(chǎn)生軸動力，因此也能夠驅(qū)動其他設(shè)備。這樣，不是使用反應(yīng)器的專用的加熱裝置，而是使用也能夠用作其他用途的軸動力產(chǎn)生部的熱量，由此能夠提高站內(nèi)的能量效率。而且，軸動力產(chǎn)生部能夠?qū)τ糜趬嚎s氫的壓縮器施加軸動力而驅(qū)動該壓縮器。即，即使在省略了用于驅(qū)動壓縮器的電動器等的情況下，也能夠不借助電力而通過直接使用軸動力產(chǎn)生部的軸動力這樣的物理力來驅(qū)動壓縮器。由此，能夠提高站整體的能量效率。
[0012]在加氫站中，也可以是，軸動力產(chǎn)生部為發(fā)動機。作為發(fā)動機，可以考慮火花點火式發(fā)動機、柴油發(fā)動機，但是只要是能夠產(chǎn)生軸動力與熱量的系統(tǒng)，就均能夠使用。通過使用發(fā)動機，與渦輪等相比，能夠容易應(yīng)對起動停止、負(fù)荷變動等運轉(zhuǎn)條件的變化。[0013]在加氫站中，也可以是，壓縮器由汽車發(fā)動機用的增壓器構(gòu)成。汽車中所使用的機構(gòu)極其高效，通過使用這種機構(gòu)，能夠提高站整體的能量效率。
[0014]在加氫站中，例如，也可以是，原料為有機氫化物，反應(yīng)器通過使有機氫化物發(fā)生脫氫反應(yīng)而獲得氫。或者，也可以是，原料為烴原料，反應(yīng)器通過使烴原料發(fā)生改性反應(yīng)而
獲得氫。
[0015]發(fā)明的效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠提高站整體的能量效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的加氫站的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0018]圖2是表示本發(fā)明的第二實施方式的加氫站的結(jié)構(gòu)的框圖。
【具體實施方式】
[0019]以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0020][第一實施方式]
[0021]圖1是表不本發(fā)明的第一實施方式的加氫站的結(jié)構(gòu)的框圖。第一實施方式的加氫站100是以有機氫化物為原料的加氫站。有機氫化物是使在煉油廠大量生產(chǎn)的氫與芳香族烴發(fā)生反應(yīng)而得到的氫化物。有機氫化物與汽油等同等地能夠作為液體燃料利用運輸車等輸送到加氫站100。在本實施方式中，作為有機氫化物，使用甲基環(huán)己烷(以下，稱作MCH)。此外，作為有機氫化物，能夠使用環(huán)己烷、二甲基環(huán)己烷、乙基環(huán)己烷、萘烷、甲基萘烷、二甲基萘烷、乙基萘烷等芳香物烴的氫化物。加氫站100能夠向燃料電池汽車、氫發(fā)動機車供給氫。另外，加氫站100也可以向有機氫化物汽車供給有機氫化物。
[0022]如圖1所不,本實施方式的加氫站100包括氣化器2、脫氫反應(yīng)器3A、冷卻器4、氣液分離器6、甲苯容器7、軸動力驅(qū)動型壓縮器8、氫精煉器9、發(fā)動機11、MCH容器12、MCH泵13以及噴射器14而構(gòu)成。
[0023]氣化器2是利用MCH泵13的驅(qū)動而使自MCH容器12經(jīng)由噴射器14供給過來的MCH氣化的設(shè)備。氣化后的MCH被供給到脫氫反應(yīng)器3A。
[0024]脫氫反應(yīng)器3A是通過使MCH發(fā)生脫氫反應(yīng)而獲得氫的設(shè)備。即，脫氫反應(yīng)器3A是通過使用了脫氫催化劑的脫氫反應(yīng)自MCH中獲取氫的設(shè)備。由于脫氫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此熱量借助高溫氣體自發(fā)動機11供給至脫氫反應(yīng)器3A。脫氫反應(yīng)器3A具有能夠在來自發(fā)動機11的高溫氣體與在脫氫催化劑中流動的MCH之間進(jìn)行換熱的機構(gòu)。脫氫反應(yīng)器3A將獲取的氫氣供給到冷卻器4。
[0025]冷卻器4是為了使利用脫氫反應(yīng)器3獲取的氫氣容易進(jìn)行氣液分離而對該氫氣進(jìn)行冷卻的設(shè)備。冷卻器4除了對來自脫氫反應(yīng)部3A的氫氣進(jìn)行冷卻以外，也對來自氫精煉器9的甲苯進(jìn)行冷卻。氣液分離器6積存被冷卻器4冷卻的氫氣與甲苯的混合物，將作為氣體的氫氣與作為液體的甲苯分離。被氣液分離器6分離出的甲苯被回收并積存于甲苯容器7內(nèi)。被氣液分離器6分離出的氫氣被供給到軸動力驅(qū)動型壓縮器8。
[0026]軸動力驅(qū)動型壓縮器8是能夠?qū)妹摎浞磻?yīng)器3A獲得并利用氣液分離器6分離出的氫氣進(jìn)行壓縮的設(shè)備。軸動力驅(qū)動型壓縮器8是在來自發(fā)動機11的軸動力的作用下進(jìn)行驅(qū)動的設(shè)備。軸動力驅(qū)動型壓縮器8將壓縮后的氫氣供給到氫精煉器9。后面進(jìn)行軸動力驅(qū)動型壓縮器8的詳細(xì)說明。
[0027]氫精煉器9是用于通過進(jìn)一步精煉供給前的氫而獲得純氫的設(shè)備。在氫精煉器9中采用的氫精煉方法并不特別限定，例如，能夠采用膜分離法、PSA法等。在需要對氫精煉器9進(jìn)行加熱的情況下，能夠通過將氫精煉器9設(shè)置于脫氫反應(yīng)器3A的后級(例如，圖中的雙點劃線所表示的位置)來進(jìn)行加熱。被氫精煉器9精煉后的純氫被分配器等供給到燃料電池車等。被氫精煉器9分離出的甲苯被供給到冷卻器4。
[0028]發(fā)動機11是用于產(chǎn)生軸動力與熱量的設(shè)備。發(fā)動機11不是利用電力而是利用汽油等燃料進(jìn)行動作。該發(fā)動機11具有這樣的功能:一方面通過使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動發(fā)電器(未圖示)從而在站內(nèi)產(chǎn)生電力，另一方面對軸動力驅(qū)動型壓縮器8施加軸動力而驅(qū)動該軸動力驅(qū)動型壓縮器8。而且，發(fā)動機11例如具有這樣的功能:借助排氣用的配管與脫氫反應(yīng)器3A相連接，從而借助排氣向脫氫反應(yīng)器3A供給熱量。由此，發(fā)動機11能夠通過向脫氫反應(yīng)器3A供給高溫氣體而向該脫氫反應(yīng)器3A供給熱量。另外，由發(fā)動機11驅(qū)動的發(fā)電器能夠?qū)a(chǎn)生的電力供給到加氫站100的其他設(shè)備(另外，也能夠自外部的系統(tǒng)電力向加氫站100內(nèi)的各個設(shè)備供給電力)。發(fā)動機11除了被設(shè)置作為驅(qū)動發(fā)電器的動力以外，也可以被設(shè)置作為對泵、空氣壓縮機等進(jìn)行驅(qū)動的動力。
[0029]另外，由發(fā)動機11產(chǎn)生的加熱用高溫氣體在向脫氫反應(yīng)器3A供給了熱量之后，向氫精煉器9供給熱量，而且也向氣化器2供給熱量。這樣，能夠通過有效地利用與發(fā)電一起產(chǎn)生的熱量，提高站整體的能量效率。
[0030]軸動力驅(qū)動型壓縮器8并不是從由電力驅(qū)動的電動器獲得驅(qū)動力，而是由發(fā)動機11所產(chǎn)生的軸動力這樣的直接的物理力進(jìn)行驅(qū)動。軸動力驅(qū)動型壓縮器8的用于獲取發(fā)動機11的軸動力的機構(gòu)并不特別限定。例如，也可以通過在軸動力驅(qū)動型壓縮器8的軸的頂端安裝帶輪，并借助帶連接該帶輪與發(fā)動機的軸來獲取發(fā)動機11的軸動力?；蛘?，也可以借助曲軸、齒輪獲取發(fā)動機11的軸動力?；蛘?，也可以通過使發(fā)動機11的軸保持原樣地延伸，并與軸動力驅(qū)動型驅(qū)動器8的軸共用，從而將發(fā)動機的軸的旋轉(zhuǎn)直接用于軸動力驅(qū)動型壓縮器8的驅(qū)動。軸動力驅(qū)動型壓縮器8能夠?qū)錃饧訅旱?.2MPa?0.5MPa。為了進(jìn)行該水平的加壓，用自發(fā)動機11直接獲得軸動力的機構(gòu)能夠充分地獲得期望的壓力。
[0031]作為軸動力驅(qū)動型壓縮器8，例如也可以使用汽車發(fā)動機用的增壓器(supercharger)。通過使用增壓器，能夠?qū)⒃谄囍兴褂玫哪菢拥陌l(fā)動機與增壓器的機構(gòu)直接應(yīng)用于加氫站100。汽車中的與發(fā)動機關(guān)聯(lián)的機構(gòu)的效率較高，通過使用這種高效的機構(gòu)，能夠提高站內(nèi)的能量效率。此外，作為軸動力驅(qū)動型壓縮器8，能夠采用離心壓縮器、軸流壓縮器、往復(fù)壓縮器。
[0032]另外，也可以與軸動力驅(qū)動型壓縮器8獨立地設(shè)置利用電動器驅(qū)動的壓縮器來作為輔助用的壓縮器，但是出于能夠減少站內(nèi)的驅(qū)動部的原因，優(yōu)選的是僅設(shè)置軸動力驅(qū)動型壓縮器8。
[0033]接著，說明本實施方式的加氫站100的作用、效果。
[0034]在本實施方式的加氫站100中，脫氫反應(yīng)器3A能夠通過使用來自發(fā)動機11的熱量使MCH發(fā)生脫氫反應(yīng)來獲得氫。發(fā)動機11不僅能夠產(chǎn)生熱量，而且能夠產(chǎn)生軸動力，因此也能夠驅(qū)動發(fā)電器等其他設(shè)備。這樣，不是使用脫氫反應(yīng)器3A的專用的加熱裝置，而是使用也能夠用作其他用途的發(fā)動機11所產(chǎn)生的熱量，由此能夠提高站內(nèi)的能量效率。而且，用于壓縮氫的軸動力驅(qū)動型壓縮器8能夠由發(fā)動機11的軸動力進(jìn)行驅(qū)動。即，即使在不存在用于驅(qū)動升壓用的壓縮器的電動器等的情況下，軸動力驅(qū)動型壓縮器8也能夠不借助電力而是通過直接使用發(fā)動機11的軸動力這樣的物理力來進(jìn)行驅(qū)動。在使用軸動力這樣的直接的力的情況下，與一度轉(zhuǎn)換為電力而產(chǎn)生驅(qū)動力的情況相比，能夠高效地使用能量。由此，能夠提高站整體的能量效率。
[0035][第二實施方式]
[0036]圖2是表示本發(fā)明的第二實施方式的加氫站的結(jié)構(gòu)的框圖。第二實施方式的加氫站200主要在使用烴原料作為原料、并通過改性反應(yīng)獲得氫這一點上與第一實施方式的加氫站100不同。
[0037]作為烴原料，能夠使用都市燃?xì)?、LP氣體、石腦油、煤油。
[0038]如圖2所不,本實施方式的加氫站200包括氣化器2、水蒸氣改性反應(yīng)器3B、冷卻器4、氣液分離器6、水容器21、軸動力驅(qū)動型壓縮器8、氫精煉器9、發(fā)動機11、烴原料供給部22、烴原料用流量計23、水供給部24以及水用流量計26而構(gòu)成。另外，氣化器2、冷卻器4、氣液分離器6、軸動力驅(qū)動型壓縮器8、氫精煉器9、發(fā)動機11具有與第一實施方式的加氫站100相同的結(jié)構(gòu)。
[0039]水蒸氣改性反應(yīng)器3B是通過使烴原料發(fā)生水蒸氣改性反應(yīng)而獲得氫的設(shè)備。水蒸氣改性反應(yīng)器3B是通過使用了水蒸氣改性催化劑的水蒸氣改性反應(yīng)而從烴原料中生成氫的設(shè)備。由于水蒸氣改性反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此熱量借助高溫氣體自發(fā)動機11供給至水蒸氣改性反應(yīng)部3B。水蒸氣改性反應(yīng)器3B具有能夠在來自發(fā)動機11的高溫氣體與在水蒸氣改性催化劑中流動的烴原料之間進(jìn)行換熱的機構(gòu)。水蒸氣改性反應(yīng)器3B將獲取的氫氣供給到冷卻器4。
[0040]該氫氣經(jīng)由冷卻器4被供給到氣液分離器6，分離為氫氣與水，水積存于水容器21內(nèi)。
[0041]在本實施方式的加氫站200中，水蒸氣改性反應(yīng)器3B能夠使用來自發(fā)動機11的熱量使烴原料發(fā)生水蒸氣改性反應(yīng)從而獲得氫。發(fā)動機11不僅能夠產(chǎn)生熱量，而且能夠產(chǎn)生軸動力，因此也能夠驅(qū)動發(fā)電器等其他設(shè)備。這樣，不是使用水蒸氣改性反應(yīng)器3B的專用的加熱裝置，而是使用也能夠用作其他用途的發(fā)動機11所產(chǎn)生的熱量，從而能夠提高站內(nèi)的能量效率。而且，用于壓縮氫的軸動力驅(qū)動型壓縮器8能夠由發(fā)動機11的軸動力進(jìn)行驅(qū)動。即，即使在不存在用于驅(qū)動升壓用的壓縮器的電動器等的情況下，軸動力驅(qū)動型壓縮器8也能夠不借助電力而是通過直接使用發(fā)動機11的軸動力這樣的物理力來進(jìn)行驅(qū)動。在使用軸動力這樣的直接的力的情況下，與一度轉(zhuǎn)換為電力而產(chǎn)生驅(qū)動力的情況相比，能夠高效地使用能量。由此，能夠提高站整體的能量效率。
[0042]本發(fā)明并不限定于上述各個實施方式。
[0043]作為軸動力產(chǎn)生部例示了發(fā)動機，但是只要是能夠供給熱量并且能夠產(chǎn)生軸動力的構(gòu)件均可用作軸動力產(chǎn)生部，例如也可以是渦輪。但是，在不使用渦輪而使用發(fā)動機的情況下，具有容易應(yīng)對如下運轉(zhuǎn)等的優(yōu)點，該運轉(zhuǎn)是:作為加氫站中假定的運轉(zhuǎn)方法的表現(xiàn)為每日啟動與關(guān)閉那樣的每天的起動停止運轉(zhuǎn)，或者能夠與要求氫量相對應(yīng)地改變氫產(chǎn)生量的載荷變動運轉(zhuǎn)。[0044]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0045]本發(fā)明能夠利用于進(jìn)行氫的供給的加氫站。
[0046]附圖標(biāo)記說明 [0047]3A…脫氫反應(yīng)部(反應(yīng)部)；3B…水蒸氣改性反應(yīng)部(反應(yīng)部)；8…軸動力驅(qū)動型壓縮器(壓縮器)；9…氫精煉器；1L...發(fā)動機(軸動力產(chǎn)生部)。
【權(quán)利要求】
1.一種加氫站，其用于進(jìn)行氫的供給，其中，該加氫站包括: 軸動力產(chǎn)生部，其用于產(chǎn)生軸動力與熱量； 反應(yīng)器，熱量自上述軸動力產(chǎn)生部供給至該反應(yīng)器，該反應(yīng)器通過使原料發(fā)生反應(yīng)而獲得氫；以及 壓縮器，其用于對利用上述反應(yīng)器獲得的氫進(jìn)行壓縮， 上述軸動力產(chǎn)生部驅(qū)動其他設(shè)備，并且對上述壓縮器施加軸動力而驅(qū)動該壓縮器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加氫站，其中， 上述軸動力產(chǎn)生部為發(fā)動機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加氫站，其中， 上述壓縮器由汽車發(fā)動機用的增壓器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的加氫站，其中， 上述原料為有機氫化物， 上述反應(yīng)器通過使有機氫化物發(fā)生脫氫反應(yīng)而獲得氫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的加氫站，其中， 上述原料為烴原料， 上述反應(yīng)器通過使上述烴原料發(fā)生改性反應(yīng)而獲得氫。
【文檔編號】F17C5/06GK103958955SQ201280050583
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月14日
【發(fā)明者】瀨川敦司, 壱岐英, 紺野博文 申請人:吉坤日礦日石能源株式會社, 一般財團(tuán)法人石油能源技術(shù)中心