生成、存储和使用氢气的方法和装置与流程

技术特征：
1.一种用于供应氢气以用于在至少一个下游工艺中消耗的方法，所述方法包括：通过对水进行电解来生产氢气；在多级压缩系统中压缩所述氢气以生产经压缩的氢气；和将所述经压缩的氢气进料到所述下游工艺；其中用于所述电解的至少一些电力从至少一种可再生能源生成；其中在由所述电解所生产的氢气比所述下游工艺所需的氢气多的时段期间，所述方法包括将过量的经压缩的氢气进料到存储器，可选地在进一步压缩后；和其中在所述下游工艺所需的氢气比由所述电解所生产的氢气多的时段期间，所述方法包括从存储器中撤回经压缩的氢气，并且在适当减压后，将所述减压氢气进料到所述多级压缩系统的一级。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述经压缩的氢气以最高达100巴的最大值或最高达50巴的最大值或最高达所述下游工艺的进料压力的最大值的压力存储。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述经压缩的氢气以最低达5巴的最小值或最低达1.3巴的最小值的压力存储。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢气以大气压至3巴，优选为大气压至1.5巴的进料压力进料到所述多级压缩系统。5.根据权利要求1所述的方法，其中由所述多级压缩系统所生产的所述经压缩的氢气具有10巴至50巴的压力。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多级压缩系统包括第一区段和所述第一区段下游的至少一个另外的区段。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述减压氢气进料到所述多级压缩系统的所述另外的压缩区段的初始级。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述减压氢气进料到所述多级压缩系统的中间级。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述减压氢气进料到所述多级压缩系统的进料端。10. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述下游工艺所需的氢气比由所述电解所生产的氢气多的所述时段期间，所述方法包括：降低从存储器中撤回的所述经压缩的氢气的压力，以在所述多级压缩系统的第一级的入口压力下生产减压氢气；和将所述减压氢气进料到所述第一级。11. 根据权利要求10所述的方法，其中一旦存储器中的所述经压缩的氢气的压力下降到所述级的所述入口压力，所述方法包括：进一步降低从存储器中撤回的所述经压缩的氢气的压力，以在所述第一级上游的所述多级压缩系统的第二级的入口压力下生产减压氢气；和将所述减压氢气进料到所述第二级。12. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电解具有至少1 gw的总容量。13.用于供应氢气以用于在至少一个下游工艺中消耗的装置，所述装置包括：多个电解槽，并联布置用于生产氢气；电力生成系统，用于从可再生能源生成电力，以供应为所述多个电解槽供电所需的电力中的至少一些，所述电力生成系统与所述多个电解槽导电连通；
用于压缩氢气的多级压缩系统，所述多级压缩系统包括进料端和出口端，所述进料端与所述多个电解槽流体流动连通；用于消耗经压缩的氢气的至少一个下游处理单元，所述下游处理单元与所述多级压缩系统的所述出口端流体流动连通；用于存储经压缩的氢气的存储系统，所述存储系统与所述多级压缩系统的所述出口端和所述多级压缩系统的至少一个压缩级流体流动连通；和控制系统，用于基于由所述电解槽的氢气生产水平和/或所述下游工艺的需求来控制从所述多级压缩系统到所述存储系统的经压缩的氢气的压力和流动以及控制从所述存储系统到所述多级压缩系统的经压缩的氢气的压力和流动。14. 根据权利要求13所述的装置，其中所述多个电解槽布置成至少两组，所述装置包括：第一集管，从每组中的每个电解槽收集氢气；和第二集管，收集来自所述第一集管的氢气并将所述氢气进料到所述多级压缩系统的所述进料端；其中所述装置还包括导管，所述导管用于在适当减压后将经压缩的氢气从所述存储系统进料到所述第二集管。15.根据权利要求13所述的装置，其中所述多级压缩系统包括单个区段，所述区段包括多个并联布置的压缩机，每个压缩机包括至少一级；所述装置还包括第三集管，所述第三集管用于收集来自每个压缩机的经压缩的氢气，并将所述经压缩的氢气进料到所述至少一个下游处理单元，或者进料到所述至少一个下游处理单元上游的纯化系统。16.根据权利要求15所述的装置，包括导管，所述导管用于在适当减压后将经压缩的氢气从所述存储系统进料到所述第二集管。17. 根据权利要求13所述的装置，其中所述多级压缩系统包括：第一区段，包括多个并联布置的压缩机，每个压缩机包括至少一级；和所述第一区段下游的第二区段，所述第二区段包括多个并联布置的压缩机，每个压缩机包括至少两个串联布置的级；所述装置包括：第三集管，收集来自所述第一区段中的每个压缩机的经压缩的氢气，并将所述经压缩的氢气进料到所述第二区段的所述压缩机；和第四集管，收集来自所述第二区段中的每个压缩机的经压缩的氢气，并将所述经压缩的氢气进料到所述至少一个下游处理单元，或者进料到所述至少一个下游处理单元上游的纯化系统。18.根据权利要求17所述的装置，包括导管，所述导管用于在适当减压后将经压缩的氢气从所述存储系统进料到所述第三集管。19. 根据权利要求13所述的装置，其中所述多个电解槽布置成至少两组，并且所述多级压缩系统包括：第一区段，包括并联布置成至少两组的多个压缩机，每个压缩机包括至少两个串联布置的级；和所述第一区段下游的第二区段，所述第二区段包括多个并联布置的压缩机，每个压缩
机包括至少两个串联布置的级；所述装置包括：至少两个第一集管，每个第一集管从一组中的每个电解槽收集氢气，并将所述氢气进料到所述多级压缩系统的所述第一区段中的相应组压缩机的所述进料端；第二集管，收集来自所述第一区段中的每组压缩机的经压缩的氢气，并将所述经压缩的氢气进料到所述第二区段的所述压缩机；和第三集管，收集来自所述第二区段中的每个压缩机的经压缩的氢气，并将所述经压缩的氢气进料到所述至少一个下游处理单元，或者进料到所述至少一个下游处理单元上游的纯化系统。20.根据权利要求19所述的装置，包括导管，所述导管用于在适当减压后将经压缩的氢气从所述存储系统进料到所述第一集管中的至少一个。21.根据权利要求19所述的装置，包括导管，所述导管用于在适当减压后将经压缩的氢气从所述存储系统进料到所述第二集管。

技术总结
氢气是通过使用由可再生能源诸如风能和/或太阳辐射生成的电力对水进行电解而生产的，在多级压缩系统中被压缩并在至少一个下游工艺中被消耗。向下游工艺供应氢气随着可再生能源的需求和/或可用性而波动。为了适应这种波动，在氢气生产超过下游工艺所需氢气的时段存储过量的氢气，使得在需求超过生产的时段，氢气从存储器中取出，并在适当减压后，通过多级压缩系统的一个级进料到下游工艺。压缩系统的一个级进料到下游工艺。压缩系统的一个级进料到下游工艺。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：气体产品与化学公司
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2022/2/6