[0001] 本发明涉及氢能源技术领域，具体涉及甲醇制氢加氢站。

[0002] 目前，制氢与加氢因用氢地不同，涉及到氢气的输运，长管拖车或管道运输都将大大提高氢气的成本，而且氢气的体积密度降低，输运时效率较低；如果采用液氢运输，氢液化成本高，而且液氢的存储条件也极度苛刻，运输和加注液氢的管道、阀件要求都非常高。因而亟需发明一种具备低成本、易储存的制氢加氢一体站。

[0014] 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。

[0015] 如图1所示，所述的甲醇制氢加氢站，包括低温甲醇储罐1、氧气储罐2、水箱3、甲醇综合换热模块4、甲醇制氢装置5、氢气纯化装置6、氢气缓冲罐7、储氢压缩机8、氢气低压储罐9、加氢压缩机10、氢气中压储罐11、35MPa加氢机12、高压加氢压缩机13、氢气高压储罐14、以及70MPa加氢机15；
所述低温甲醇储罐1与甲醇综合换热模块4相连，低温甲醇储罐1将低温甲醇输送给甲醇综合换热模块4；
所述甲醇综合换热模块4与甲醇制氢装置5相连，甲醇综合换热模块4用以将低温甲醇转化为气态甲醇、并将气态甲醇输送到甲醇制氢装置5；所述氧气储罐2与甲醇制氢装置5相连，氧气储罐2用以将氧气输送到甲醇制氢装置5；所述水箱3与甲醇制氢装置5相连，水箱3用以将制氢反应所需的水输送至甲醇制氢装置5；
所述甲醇制氢装置5能将所输入的一部分气态甲醇与所输入的氧气进行反应，为制氢反应提供适宜的压力和温度，甲醇制氢装置5能将所输入的另一部分气态甲醇与所输入的水进行反应，制备生成包含有氢气、二氧化碳及水的粗氢气；
所述甲醇制氢装置5通过氢气纯化装置6连接氢气缓冲罐7，氢气纯化装置6将甲醇制氢装置5输出的粗氢气纯化成氢气压力为2～5MPa的合格氢气并输入氢气缓冲罐7；所述氢气缓冲罐7用于收集储存2～5MPa的合格氢气；
所述氢气缓冲罐7通过储氢压缩机8连接氢气低压储罐9，储氢压缩机8将氢气缓冲罐7中的2～5MPa合格氢气增压成20MPa合格氢气并输入氢气低压储罐9，所述氢气低压储罐
9用于储存20MPa合格氢气；
所述氢气低压储罐9通过加氢压缩机10连接氢气中压储罐11，加氢压缩机10将氢气低压储罐9中的20MPa合格氢气增压成45MPa合格氢气并输入氢气中压储罐11，所述氢气中压储罐11用于储存45MPa合格氢气；
所述氢气中压储罐11与35MPa加氢机12相连接，所述35MPa加氢机12用于将氢气中压储罐11中的45MPa合格氢气减压成35MPa合格氢气并输送到燃料电池汽车的储气瓶内；同时氢气中压储罐11通过高压加氢压缩机13连接氢气高压储罐14，所述高压加氢压缩机13将氢气中压储罐11中的45MPa合格氢气增压成85～90MPa合格氢气并输入氢气高压储罐14；所述氢气高压储罐14用于储存85～90MPa合格氢气；
所述氢气高压储罐14与70MPa加氢机15相连接，所述70MPa加氢机15用于将氢气高压储罐14中的85～90MPa合格氢气减压成70MPa合格氢气并输送到燃料电池汽车的储气瓶内；
在本实施例中，低温甲醇储罐1还通过汽化器16连接甲醇制氢装置5，汽化器16能将低温甲醇转化为气态甲醇、并将气态甲醇输送到甲醇制氢装置5，在甲醇综合换热模块4提供给甲醇制氢装置5的气态甲醇量不足时，汽化器16可以为甲醇制氢装置5补充提供足量的气态甲醇，提高了设备的使用稳定性与使用安全性；
在本实施例中，储氢压缩机8连接有储氢压缩机换热模块81，储氢压缩机换热模块
81用于防止储氢压缩机8在增压氢气过程中因温度过高失效、同时对增压后的氢气进行冷却；加氢压缩机10连接有储氢压缩机换热模块101，加氢压缩机换热模块101用于防止加氢压缩机10在增压氢气过程中因温度过高失效、同时对增压后的氢气进行冷却；35MPa加氢机
12连接有35MPa加氢机换热模块121，35MPa加氢机换热模块121用于对加入燃料电池汽车前的氢气进行温度控制；高压加氢压缩机13连接有高压加氢压缩机换热模块131，高压加氢压缩机换热模块131用于防止高压加氢压缩机13在增压氢气过程中因温度过高失效、同时对增压后的氢气进行冷却；70MPa加氢机15连接有70MPa加氢机换热模块151，70MPa加氢机换热模块151用于对加入燃料电池汽车前的氢气进行温度控制；
在本实施例中，甲醇综合换热模块4同时与储氢压缩机换热模块81、加氢压缩机换热模块101、35MPa加氢机换热模块121、高压加氢压缩机换热模块131及70MPa加氢机换热模块151相连接，甲醇综合换热模块4将低温甲醇的冷量提供给储氢压缩机换热模块81、加氢压缩机换热模块101、35MPa加氢机换热模块121、高压加氢压缩机换热模块131及70MPa加氢机换热模块151提供冷能，提高了系统的使用效率；
在本实施例中，储氢压缩机换热模块81、加氢压缩机换热模块101、35MPa加氢机换热模块121、高压加氢压缩机换热模块131及70MPa加氢机换热模块151分别连接一台用以提供备用冷能的制冷机17；在本实施例中，还包括20MPa高压氢气气瓶车18，20MPa高压氢气气瓶车18用于将外购的20MPa合格氢气运输至甲醇制氢加氢站、并能与加氢压缩机10相连接；
在本实施例中，还包括能对甲醇制氢装置5进行尾气处理的尾气处理装置19；
本发明的工作原理如下：
对35MPa燃料电池汽车的储气瓶加氢过程如下：低温甲醇储罐1将低温甲醇输送给甲醇综合换热模块4，甲醇综合换热模块4再将低温甲醇转化为气态甲醇、并将气态甲醇输送到甲醇制氢装置5；同时氧气储罐2将氧气输送到甲醇制氢装置5中，水箱3将制氢反应所需的水输送至甲醇制氢装置5中；甲醇制氢装置5再将所输入的一部分气态甲醇与所输入的氧气进行反应，为制氢反应提供适宜的压力和温度，同时将所输入的另一部分气态甲醇与所输入的水进行反应，制备生成包含有氢气、二氧化碳及水的粗氢气，氢气纯化装置6将甲醇制氢装置5输出的粗氢气纯化成氢气压力为2～5MPa的合格氢气并输入氢气缓冲罐7；储氢压缩机8再将氢气缓冲罐7中的2～5MPa合格氢气增压成20MPa合格氢气并输入氢气低压储罐9，接着加氢压缩机10将氢气低压储罐9中的20MPa合格氢气增压成45MPa合格氢气并输入氢气中压储罐11，此时35MPa加氢机12用于将氢气中压储罐11中的45MPa合格氢气减压成
35MPa合格氢气并输送到35MPa燃料电池汽车的储气瓶内；
对70MPa燃料电池汽车的储气瓶加氢过程如下：高压加氢压缩机13将氢气中压储罐11中的45MPa合格氢气增压成85～90MPa合格氢气并输入氢气高压储罐14，接着70MPa加氢机15用于将氢气高压储罐14中的85～90MPa合格氢气减压成70MPa合格氢气并输送到
70MPa燃料电池汽车的储气瓶内；
在加氢过程中，甲醇综合换热模块4将低温甲醇的冷量提供给储氢压缩机换热模块81、加氢压缩机换热模块101、35MPa加氢机换热模块121、高压加氢压缩机换热模块131及
70MPa加氢机换热模块151，使储氢压缩机换热模块81用于防止储氢压缩机8在增压氢气过程中因温度过高失效、同时对增压后的氢气进行冷却；使加氢压缩机换热模块101用于防止加氢压缩机10在增压氢气过程中因温度过高失效、同时对增压后的氢气进行冷却；使35MPa加氢机换热模块121用于对加入燃料电池汽车前的氢气进行温度控制；使高压加氢压缩机换热模块131用于防止高压加氢压缩机13在增压氢气过程中因温度过高失效、同时对增压后的氢气进行冷却；使70MPa加氢机换热模块151用于对加入燃料电池汽车前的氢气进行温度控制；
当在甲醇制氢气装置维护期间，加氢站需要继续加氢业务时，可以使用20MPa高压氢气气瓶车18将外购的20MPa合格氢气运输至甲醇制氢加氢站并与加氢压缩机10相连接，然后通过加氢压缩机10增压到 45 MPa合格氢气储存在氢气中压储罐11中，再通过35MPa加氢机12实现给35MPa燃料电池汽车的加氢作业，同时通过70MPa加氢机15实现给70MPa燃料电池汽车的加氢作业。

[0016] 本发明的优点是：（1）甲醇制氢加氢站，可以实现加氢站现场制氢，制氢成本较小，可以很好地解决氢源分布不均影响加氢站布局的问题，省去了运输成本；（2）甲醇常温常压下处于液态，能量密度大，且储存条件吻合，加注过程中的管道和阀件要求较低；（3）制氢和加氢一体化的设计对于成本的需求较小，有利于氢能的市场推广；（4）将低温甲醇和冷量和加氢系统耦合，提高了系统的集成度和利用效率；（5）甲醇与水混合时将产生大量氢气，由此可以在使用时安全清洁地生产氢气，且相比很多其它原料，这种制氢方法更有成本竞争力，有害排放更少；（6）甲醇和水的预混合物是一种可轻松处理的液体，在全球均有生产，且几乎在全世界的各个区域均可获得；（7）甲醇的成本通常低于压缩氢气的成本，且很多情况下可以在使用的时候以最低成本制作生产氢气；（8）甲醇在大气条件下呈液体状态，可以在塑料罐或其它常用容器内轻松安全地运输至基础设施有限的偏远地区；相比压缩氢气，这可以大大节约原料储存的维护费用；（9）甲醇和水的冰点极低（‑71摄氏度），由此可以在寒冷天气下作为原料使用，制氢能力不会受储存的甲醇/水原料的温度影响；（10）甲醇和水的储存不会影响燃料品质，因此可以在较大的储存罐中储存，并节约再加燃料的成本。

[0017] 以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。