FR3131588A1 - Dispositif et procédés destinés à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte. - Google Patents

Dispositif et procédés destinés à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte. Download PDF

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Fang Tan
Xudong Peng
Lijian Lao
Ling Li
Lei Yao
Meifeng Ren
Shenjun Xu
Xiaoyu Xie
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Abstract

La présente invention concerne un dispositif et un procédé destinés à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte, qui sont destinés à réduire l'échelle d'un dispositif de séparation de l'air, la quantité de traitement de l'air d'un compresseur d'air, l'investissement du dispositif de séparation de l'air et la consommation d'énergie de fonctionnement. Le dispositif comprend un système de purification de l'oxygène, un système d'échange de chaleur, un système de compression et d'expansion de la séparation d'air, un système de rectification de la séparation d'air et un système de stockage d'oxygène liquide. Le procédé comprend les étapes suivantes : la purification de l'oxygène préparé par électrolyse de l'eau par de l'électricité verte pour éliminer les impuretés dans l'oxygène, l'alimentation de l'oxygène pour dans le système d'échange de chaleur, la réalisation d'une liquéfaction par échange de chaleur pour obtenir de l'oxygène liquide, le couplage de l'oxygène liquide généré par rectification du système de rectification de la séparation d'air, et l'obtention de l'oxygène sous pression au moyen du système d'échange de chaleur et du système de compression et d'expansion de la séparation d'air. Le système est fortement couplé, la charge du compresseur d'air est réduite de manière efficace, l'échelle du dispositif de séparation de l'air est réduite, la consommation d'énergie de fonctionnement du dispositif de séparation de l'air est réduite, et les objectifs de haute efficacité, de sécurité et de conservation de l'énergie sont atteints.

Description

Dispositif et procÉdÉs destinÉs À produire de l'hydrogÈne et de l'oxygÈne comme sous-produit À l'aide de l'eau ÉlectrolysÉE par ÉlectricitÉ verte.
La présente invention concerne l'utilisation du couplage de la production d'hydrogène et d'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte générée par des sources d'énergie renouvelable telles que l'énergie solaire et la production d'oxygène comprimé dans un dispositif de séparation de l'air, et l'utilisation de la liquéfaction de l'oxygène et du stockage d'énergie, et en particulier un dispositif et un procédé destinés à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte, appartenant aux domaines techniques de la production d'oxygène et du stockage d'énergie.
Contexte
On s'attend à ce que l'énergie associée à l'hydrogène modifie le système énergétique humain, car l'émission de carbone est nulle dans le processus de libération. L'« hydrogène vert » produit par l'électrolyse de l'eau générée par une énergie renouvelable comme l'énergie solaire est considéré comme une forme idéale d'utilisation de l'énergie hydrogène, car il n'y a pas d'émission de carbone dans le processus de préparation.
La Chine présente les caractéristiques de ressource d'être à court de pétrole et de gaz naturel et relativement riche en charbon. L'industrie chimique moderne du charbon peut compléter et remplacer partiellement les ressources en pétrole et en gaz naturel. Cependant, l'industrie chimique du charbon a besoin d'une grande quantité d'oxygène à haute pression fournie de manière stable. Par exemple, un projet de production de pétrole par liquéfaction indirecte du charbon de 4 millions de tonnes/an nécessite au moins 1 million de mètres cubes/heure d'oxygène à haute pression. Il s'agit du procédé le plus économique pour produire de l'oxygène à haute pression et de l'oxygène liquide par un dispositif de séparation d'air cryogénique à l'heure actuelle. Malgré cela, selon le tableau 2 du procédé de calcul de l'efficacité énergétique du dispositif de séparation de l'air de l'industrie chimique du charbon NB/T 10429-2020, dans la valeur de production d'oxygène et de consommation d'énergie de l'unité équivalente de référence, la consommation unitaire de production d'oxygène équivalente avec une pression d'oxygène de 5,0 MPaG est comprise entre 0,658 et 0,677 kWh/m3. Comment réduire efficacement la consommation unitaire d'oxygène requise par l'industrie chimique du charbon qui est un problème urgent à résoudre dans l'industrie actuelle.
L'énergie verte, comme l'énergie solaire, est grandement influencée par les facteurs environnementaux naturels (saison, météo), et le processus de production d'énergie électrique est caractérisé par une grande fluctuation, une discontinuité, un caractère aléatoire, une incontrôlabilité, etc., ce qui entraîne facilement de grands changements de la charge d'eau électrolysée par électricité verte avec les facteurs environnementaux. D'autre part, l'oxygène comme sous-produit à grande échelle de la production d'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte n'a pas été bien utilisé à l'heure actuelle, et un grand nombre de phénomènes d'abandon d'oxygène se produisent.
sommaire
Le problème technique à résoudre par la présente invention est de fournir un dispositif et un procédé destinés à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte, qui peut recycler efficacement et en toute sécurité l'oxygène comme sous-produit de la production d'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte d'une manière permettant le couplage avec un dispositif de séparation de l'air et la combinaison avec la forme de stockage d'énergie de l'oxygène liquide, ce qui permet de réduire l'échelle d'un dispositif de séparation de l'air, de réduire la quantité de traitement de l'air d'un compresseur d'air, de réduire l'investissement du dispositif de séparation de l'air, de réduire la consommation d'énergie de fonctionnement, de réduire l'émission globale de carbone des utilisateurs, et d'atteindre les objectifs de haute efficacité et de conservation de l'énergie. Afin d'atteindre l'objectif ci-dessus, la présente invention utilise la technologie suivante : un dispositif destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte, dans lequel le dispositif comprend un système de purification d'oxygène, un système d'échange de chaleur, un système de compression et d'expansion de la séparation d'air, un système de rectification de la séparation d'air et un système de stockage d'oxygène liquide qui sont reliés les uns aux autres au moyen de canalisations, dans lequel le système de purification d'oxygène comprend un autosurchauffeur d'oxygène, un réchauffeur d'oxygène, un purificateur d'oxygène, une première unité de refroidissement d'eau, une seconde unité de refroidissement d'eau et un purificateur d'oxygène, dans lequel l'extrémité d'entrée d'oxygène de l'autosurchauffeur d'oxygène est reliée à l'extrémité de sortie d'oxygène d'un système de production d'hydrogène par eau électrolysée, l'extrémité de sortie d'oxygène de l'autosurchauffeur d'oxygène est reliée à l'extrémité d'entrée d'oxygène d'un réchauffeur d'oxygène, l'extrémité de sortie d'oxygène du réchauffeur d'oxygène est reliée à l'extrémité d'entrée d'oxygène du purificateur d'oxygène, l'extrémité de sortie d'oxygène purifié du purificateur d'oxygène est reliée aux extrémités d'entrée d'oxygène de la première unité de refroidissement d'eau et de la seconde unité de refroidissement d'eau, les extrémités de sortie d'oxygène de la première unité de refroidissement d'eau et de la seconde unité de refroidissement d'eau sont reliées à l'extrémité d'entrée d'oxygène du purificateur d'oxygène, l'oxygène purifié à l'extrémité de sortie du purificateur d'oxygène est alimenté dans le système d'échange de chaleur au moyen d'une canalisation, le système d'échange de chaleur comprend un échangeur de chaleur et un sous-refroidisseur, le système de stockage d'oxygène liquide comprend un réservoir de stockage d'oxygène liquide, le système de compression et d'expansion de la séparation d'air comprend un surpresseur destiné à obtenir du gaz comprimé ; au moins un détendeur, qui comprend une extrémité de surpression du détendeur, un refroidisseur et une extrémité d'expansion du détendeur ; une pompe à oxygène liquide de processus et une pompe de surpression d'oxygène liquide, dans lequel l'extrémité de sortie du système de stockage d'oxygène liquide est reliée à l'extrémité d'entrée de la pompe de surpression d'oxygène liquide, et l'extrémité de sortie de la pompe de surpression d'oxygène liquide est reliée à l'extrémité d'entrée de la pompe à oxygène liquide de processus.
De préférence, le système d'échange de chaleur et le système de compression et d'expansion de la séparation d'air sont fortement couplés au système de rectification de la séparation d'air, l'échangeur de chaleur est pourvu d'au moins quatre canaux d'écoulement vers l'avant et de deux canaux d'écoulement de retour, les quatre canaux d'écoulement vers l'avant comprennent un canal d'oxygène purifié, un canal d'air sous pression, un canal de gaz sous pression et un canal de gaz d'expansion sous pression, respectivement, les deux canaux d'écoulement de retour comprennent un canal de produit d'oxygène à haute pression et un canal de gaz d'écoulement de retour, respectivement, l'extrémité d'entrée du canal d'oxygène purifié de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie d'oxygène du purificateur d'oxygène, l'extrémité de sortie du canal d'oxygène purifié de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité d'entrée d'une vanne, l'extrémité de sortie de la vanne est reliée à l'extrémité d'entrée de fluide chaud du sous-refroidisseur, l'oxygène liquide à l'extrémité de sortie de fluide chaud du sous-refroidisseur est relié à l'extrémité d'entrée du système de stockage d'oxygène liquide au moyen de la vanne et de la canalisation, l'extrémité d'entrée du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur introduit de l'air sous pression propre et sec comprimé par un compresseur d'air, prérefroidi par un système de prérefroidissement et purifié par un système de tamis moléculaire, l'extrémité de sortie du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée au système de rectification de la séparation d'air, l'extrémité d'entrée du canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie finale du surpresseur, l'extrémité de sortie du canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité d'entrée d'une vanne d'étranglement ; l'extrémité d'entrée du canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie d'un postrefroidisseur à l'extrémité de surpression du détendeur, l'extrémité de sortie du canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité d'entrée de l'extrémité d'expansion du détendeur, et l'extrémité de sortie de l'extrémité d'expansion du détendeur est reliée au système de rectification de la séparation d'air ; l'extrémité d'entrée du canal de produit d'oxygène à haute pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie de la pompe à oxygène liquide de processus, et l'extrémité de sortie du canal de produit d'oxygène à haute pression de l'échangeur de chaleur est reliée à une canalisation de sortie du produit d'oxygène à haute pression ; l'extrémité d'entrée du canal de retour de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie du fluide froid du sous-refroidisseur, l'extrémité de sortie du canal de retour de l'échangeur de chaleur est reliée au processus ultérieur du dispositif de séparation de l'air, l'extrémité d'entrée du fluide froid du sous-refroidisseur est reliée au système de rectification de la séparation d'air, l'extrémité d'entrée du surpresseur introduit de l'air sous pression propre et sec comprimé par le compresseur d'air, prérefroidi par le système de prérefroidissement et purifié par le système de tamis moléculaire, et un segment de l'extrémité de sortie du surpresseur est relié à l'extrémité d'entrée de l'extrémité du surpresseur du détendeur.
De préférence, le système de rectification de la séparation d'air comprend au moins deux canaux d'entrée et deux canaux de sortie, les deux canaux d'entrée comprennent respectivement un canal d'entrée d'étranglement de gaz à haute pression et un canal d'entrée de gaz sous pression ; les deux canaux de sortie comprennent respectivement un canal de sortie de gaz d'écoulement de retour et un canal de sortie d'oxygène liquide de processus, l'extrémité d'entrée du canal d'entrée d'étranglement de gaz à haute pression est reliée à l'extrémité de sortie de la vanne d'étranglement, et l'extrémité d'entrée du canal d'entrée de gaz sous pression est reliée à l'extrémité de sortie du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur ; le canal de sortie du gaz de retour est relié à l'extrémité d'entrée du fluide froid du sous-refroidisseur, et le canal de sortie d'oxygène liquide de processus est relié à l'extrémité de sortie de la vanne et est relié à l'extrémité d'entrée de la pompe à oxygène liquide de processus.
De préférence, lorsque l'échangeur de chaleur reçoit une quantité suffisante d'électricité verte, l'oxygène pur est alimenté dans l'échangeur de chaleur afin de réaliser une liquéfaction par échange de chaleur pour obtenir de l'oxygène liquide, après qu'une partie de l'oxygène liquide est couplée à l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air, après que l'oxygène liquide passe à travers la vanne pour entrer dans la pompe à oxygène liquide de processus pour la mise sous pression, l'oxygène sous pression est obtenu par l'échangeur de chaleur et le système de compression et d'expansion de la séparation d'air, et le reste de l'oxygène liquide entre dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide après avoir été sous-refroidi par le sous-refroidisseur, lorsque l'échangeur de chaleur reçoit une quantité insuffisante d'électricité en électricité verte, après que l'oxygène liquide dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par la pompe d'appoint d'oxygène liquide, puis entre dans la pompe à oxygène liquide de processus conjointement avec l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air et tout l'oxygène liquide obtenu après avoir été alimenté dans l'échangeur de chaleur avec de l'oxygène purifié afin de réaliser la liquéfaction par échange de chaleur, l'oxygène sous pression est obtenu par l'échangeur de chaleur et le système de compression et d'expansion de la séparation d'air, lorsque l'électricité verte de l'échangeur de chaleur ne fonctionne pas, après que l'oxygène liquide du réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide, puis qu'il entre dans la pompe à oxygène liquide de processus conjointement avec l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air, l'oxygène sous pression est obtenu au moyen de l'échangeur de chaleur et du système de compression et d'expansion de la séparation d'air.
De préférence, l'échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur à ailettes en plaque.
Un procédé du dispositif destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte est fourni, comprenant les étapes suivantes :
étape 1 : l'oxygène comme sous-produit provenant du dispositif destiné à produire de l'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte entre dans l'autosurchauffeur d'oxygène, est préchauffé à une certaine température, entre directement dans le purificateur d'oxygène au moyen d'une canalisation lorsque la température satisfait à l'exigence d'entrée dans le purificateur d'oxygène et entre d'abord dans un réchauffeur d'oxygène pour le chauffage lorsque la température de l'autosurchauffeur d'oxygène ne satisfait pas à l'exigence d'entrée dans le purificateur d'oxygène, puis entre dans le purificateur d'oxygène après avoir été chauffé ; l'oxygène chauffé subit une réaction chimique dans le purificateur d'oxygène, convertit l'impureté H2de l'oxygène en H2O et convertit le CO en CO2; après la réaction, l'oxygène entre dans l'extrémité chaude de l'autosurchauffeur d'oxygène, échange de la chaleur avec l'oxygène comme sous-produit provenant du dispositif destiné à produire de l'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte pour réduire la température et continue à réduire la température après avoir été refroidi par une unité de refroidissement, l'eau condensée au fond est drainée directement dans ce processus et le gaz refroidi entre dans le purificateur d'oxygène pour éliminer les impuretés de l'oxygène ;
étape 2 : l'oxygène purifié entre dans un échangeur de chaleur, l'oxygène purifié échange de la chaleur avec le gaz d'écoulement de retour et l'oxygène d'écoulement de processus dans l'échangeur de chaleur, de manière à ce que l'oxygène purifié soit refroidi à un état liquide, l'oxygène liquide est obtenu après le passage à travers une vanne, lorsque l'électricité verte est suffisante, la partie de l'oxygène liquide est divisée en deux flux, dans lesquels un flux d'oxygène liquide fusionne avec l'oxygène liquide généré par la rectification d'un système de rectification de la séparation d'air, entre dans une pompe à oxygène liquide de processus pour la mise sous pression, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisée et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression pour obtenir de l'oxygène sous pression, l'autre flux d'oxygène liquide est sous-refroidi par un sous-refroidisseur et est ensuite stocké dans un réservoir de stockage d'oxygène liquide pour une utilisation ultérieure, lorsque l'électricité verte est insuffisante, après que l'oxygène liquide stocké dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par une pompe de surpression d'oxygène liquide, l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air et tout l'oxygène liquide derrière la vanne obtenu après avoir été alimenté dans l'échangeur de chaleur avec de l'oxygène purifié afin de réaliser la liquéfaction par échange de chaleur sont complétés, tout l'oxygène liquide entre dans la pompe d'oxygène liquide de processus pour la mise sous pression conjointe, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisé et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, lorsque l'électricité verte ne fonctionne pas, après que l'oxygène liquide stocké dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide, l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air est complété, tout l'oxygène liquide entre dans la pompe à oxygène liquide de processus pour la mise sous pression conjointe, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisé et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression pour obtenir de l'oxygène sous pression ;
étape 3 : une partie ou la totalité de l'air sous pression propre et sec comprimé par un compresseur d'air, prérefroidi par un système de prérefroidissement et purifié par un système de tamis moléculaire entre dans un surpresseur pour la compression, une partie de l'air sous pression après la mise sous pression entre dans une extrémité de surpression d'un détendeur pour la mise sous pression, puis entre dans un refroidisseur après la mise sous pression et ensuite dans un échangeur de chaleur après le refroidissement ; l'autre partie de l'air sous pression après la mise sous pression entre directement dans l'échangeur de chaleur, l'air entrant dans le canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur est pompé depuis le milieu de l'échangeur de chaleur et entre ensuite dans l'extrémité d'expansion du détendeur pour l'expansion, l'air entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'expansion, l'air entrant dans le canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur échange de la chaleur avec l'oxygène liquide de traitement du flux de retour et le gaz d'écoulement de retour du système de rectification de la séparation d'air, et est pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur après le refroidissement, et entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'étranglement et la mise hors pression, et l'air sous pression propre et sec comprimé par le compresseur d'air, prérefroidi par le système de prérefroidissement et purifié par le système de tamis moléculaire est également capable d'entrer partiellement dans le canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur, d'être pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur après avoir été refroidi par échange de chaleur, et d'entrer dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification.
De préférence, le composant actif du catalyseur utilisé dans le purificateur d'oxygène est un ou plusieurs parmi les éléments suivants : palladium, platine, cérium et leurs oxydes.
De préférence, les agents de purification utilisés dans le purificateur d'oxygène sont l'alumine et les tamis moléculaires ; et le mode de remplissage du catalyseur est le garnissage structuré.
La présente invention présente les effets bénéfiques suivants.
La présente invention utilise l'utilisation du couplage de la production d'hydrogène et d'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte générée par des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire et la production d'oxygène comprimé dans un dispositif de séparation de l'air. Lorsque l'électricité verte est suffisante, l'oxygène comme sous-produit de la production d'hydrogène à partir de l'eau électrolysée effectue une liquéfaction par échange de chaleur après avoir été purifié pour obtenir de l'oxygène liquide. Une partie de l'oxygène liquide est mise sous pression, vaporisée et réchauffée avec l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air du dispositif de séparation de l'air pour obtenir de l'oxygène sous pression pour les utilisateurs. Le reste de l'oxygène liquide est stocké dans un réservoir de stockage d'oxygène liquide après avoir été refroidi. Lorsque l'électricité verte est insuffisante, l'oxygène liquide dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide, l'oxygène liquide entre dans la pompe à oxygène liquide de processus conjointement avec l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air et tout l'oxygène liquide obtenu après que l'oxygène comme sous-produit de la production d'hydrogène à partir de l'eau électrolysée effectue une liquéfaction par échange de chaleur après avoir été purifié, de manière à être mis sous pression, vaporisé et réchauffé et à obtenir de l'oxygène sous pression. Lorsque l'électricité verte ne fonctionne pas, après que l'oxygène liquide dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide, l'oxygène liquide entre dans la pompe à oxygène liquide de processus conjointement avec l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air, de manière à être mis sous pression, vaporisé et réchauffé et à obtenir de l'oxygène sous pression.
D'une part, la présente invention résout le problème des déchets d'oxygène comme sous-produit de la production d'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte, et d'autre part, résout la contradiction entre l'instabilité de l'oxygène comme sous-produit de la production d'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte générée de manière discontinue par les ressources photoélectriques et l'exigence de stabilité de la production d'oxygène comprimé dans le dispositif de séparation de l'air. Grâce à l'utilisation du couplage de l'exigence d'instabilité et de stabilité, et sous forme d'énergie de stockage d'oxygène liquide, l'énergie renouvelable telle que l'énergie photoélectrique peut être utilisée au maximum, ce qui permet non seulement de garantir la consommation d'oxygène des utilisateurs, mais aussi de réduire l'échelle du dispositif de séparation de l'air, de réduire efficacement la charge du compresseur d'air, de réduire la consommation d'énergie de fonctionnement du dispositif de séparation de l'air, et d'atteindre les objectifs de haute efficacité, de sécurité et de conservation de l'énergie. En même temps, l'émission de carbone est réduite, la situation gagnant-gagnant de l'avantage économique de l'entreprise et de l'avantage environnemental est réalisée, et la présente invention présente une bonne perspective de promotion.
description brÈve des dessins
La est un diagramme schématique de la présente invention.
La est un diagramme schématique d'un exemple modifié de la présente invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION
Afin de résoudre les problèmes techniques, les schémas techniques et les effets bénéfiques à résoudre par la présente invention, la présente invention sera expliquée plus en détail en référence aux fixés dessins joints et aux modes de réalisation spécifiques. Comme montré à la : un dispositif destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte est fourni, Le dispositif comprend un système de purification de l'oxygène, un système d'échange de chaleur, un système de compression et d'expansion de la séparation d'air, un système de rectification de la séparation d'air et un système de stockage d'oxygène liquide qui sont reliés les uns aux autres au moyen de canalisations. Le système de purification d'oxygène comprend un autosurchauffeur d'oxygène 1, un réchauffeur d'oxygène 2, un purificateur d'oxygène 3, une première unité de refroidissement d'eau 4, une seconde unité de refroidissement d'eau 5 et un purificateur d'oxygène 6. L'extrémité d'entrée d'oxygène de l'autosurchauffeur d'oxygène 1 est reliée à l'extrémité de sortie d'oxygène d'un système de production d'hydrogène par eau électrolysée. L'extrémité de sortie d'oxygène de l'autosurchauffeur d'oxygène 1 est reliée à l'extrémité d'entrée d'oxygène d'un réchauffeur d'oxygène 2. L'extrémité de sortie d'oxygène du réchauffeur d'oxygène 2 est reliée à l'extrémité d'entrée d'oxygène du purificateur d'oxygène 3. L'extrémité de sortie d'oxygène purifié du purificateur d'oxygène est reliée aux extrémités d'entrée d'oxygène de la première unité de refroidissement d'eau 4 et de la seconde unité de refroidissement d'eau 5. Les extrémités de sortie d'oxygène de la première unité de refroidissement d'eau 4 et de la seconde unité de refroidissement d'eau 5 sont reliées à l'extrémité d'entrée d'oxygène du purificateur d'oxygène 6. L'oxygène purifié à l'extrémité de sortie du purificateur d'oxygène 6 est alimenté dans le système d'échange de chaleur au moyen d'une canalisation. Le système d'échange de chaleur comprend un échangeur de chaleur 7 et un sous-refroidisseur 8. Le système de stockage d'oxygène liquide comprend un réservoir de stockage d'oxygène liquide 10. Le système de compression et d'expansion de la séparation d'air comprend un surpresseur 11 destiné à obtenir du gaz comprimé ; au moins un détendeur, qui comprend une extrémité de surpression 12A du détendeur, un refroidisseur 13 et une extrémité d'expansion 12B du détendeur ; une pompe à oxygène liquide de processus 15 et une pompe de surpression d'oxygène liquide 14. L'extrémité de sortie du système de stockage d'oxygène liquide est reliée à l'extrémité d'entrée de la pompe de surpression d'oxygène liquide 14, et l'extrémité de sortie de la pompe de surpression d'oxygène liquide 14 est reliée à l'extrémité d'entrée de la pompe à oxygène liquide de processus 15. Le système d'échange de chaleur et le système de compression et d'expansion de la séparation d'air sont fortement couplés au système de rectification de la séparation d'air. L'échangeur de chaleur 7 est pourvu d'au moins quatre canaux d'écoulement vers l'avant et de deux canaux d'écoulement de retour. Les quatre canaux d'écoulement vers l'avant comprennent respectivement un canal d'oxygène purifié, un canal d'air sous pression, un canal de gaz sous pression et un canal de gaz d'expansion sous pression. Les deux canaux d'écoulement de retour comprennent respectivement un canal de produit d'oxygène à haute pression et un canal de gaz d'écoulement de retour. L'extrémité d'entrée du canal d'oxygène purifié de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à l'extrémité de sortie d'oxygène du purificateur d'oxygène 6. L'extrémité de sortie du canal d'oxygène purifié de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à l'extrémité d'entrée d'une vanne V02. L'extrémité de sortie de la vanne V02 est reliée à l'extrémité d'entrée de fluide chaud du sous-refroidisseur 8. L'oxygène liquide au niveau de l'extrémité de sortie de fluide chaud du sous-refroidisseur 8 est relié à l'extrémité d'entrée du système de stockage d'oxygène liquide au moyen de la vanne et de la canalisation. L'extrémité d'entrée du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur 7 introduit de l'air sous pression propre et sec comprimé par un compresseur d'air, prérefroidi par un système de prérefroidissement et purifié par un système de tamis moléculaire. L'extrémité de sortie du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur 7 est reliée au système de rectification de la séparation d'air. L'extrémité d'entrée du canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à l'extrémité de sortie finale du surpresseur. L'extrémité de sortie du canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à l'extrémité d'entrée d'une vanne d'étranglement V01. L'extrémité d'entrée du canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à l'extrémité de sortie d'un postrefroidisseur 13 au niveau de l'extrémité de surpression 12A du détendeur. L'extrémité de sortie du canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à l'extrémité d'entrée de l'extrémité d'expansion 12B du détendeur L'extrémité de sortie de l'extrémité d'expansion 12B du détendeur est reliée au système de rectification de la séparation d'air. L'extrémité d'entrée du canal de produit d'oxygène à haute pression de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à l'extrémité de sortie de la pompe à oxygène liquide de processus 15. L'extrémité de sortie du canal de produit d'oxygène à haute pression de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à la canalisation de sortie du produit d'oxygène à haute pression. L'extrémité d'entrée du canal d'écoulement de retour de l'échangeur de chaleur 7 est reliée à l'extrémité de sortie de fluide froid du sous-refroidisseur 8. L'extrémité de sortie du canal d'écoulement de retour de l'échangeur de chaleur 7 est reliée au processus ultérieur du dispositif de séparation de l'air. L'extrémité d'entrée de fluide froid du sous-refroidisseur 8 est reliée au système de rectification de la séparation d'air. L'extrémité d'entrée du surpresseur 11 introduit de l'air sous pression propre et sec comprimé par le compresseur d'air, prérefroidi par le système de prérefroidissement et purifié par le système de tamis moléculaire. Un segment de l'extrémité de sortie du surpresseur 11 est relié à l'extrémité d'entrée de l'extrémité de surpression 12A du détendeur. Le système de rectification de la séparation d'air 9 comprend au moins deux canaux d'entrée et deux canaux de sortie. Les deux canaux d'entrée comprennent respectivement un canal d'entrée d'étranglement de gaz à haute pression et un canal d'entrée de gaz sous pression. Les deux canaux de sortie comprennent respectivement un canal de sortie de gaz d'écoulement de retour et un canal de sortie d'oxygène liquide de processus respectivement. L'extrémité d'entrée du canal d'entrée d'étranglement de gaz à haute pression est reliée à l'extrémité de sortie de la vanne d'étranglement V01. L'extrémité d'entrée du canal d'entrée de gaz sous pression est reliée à l'extrémité de sortie du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur 7. Le canal de sortie de gaz d'écoulement de retour est relié à l'extrémité d'entrée de fluide froid du sous-refroidisseur 8. Le canal de sortie d'oxygène liquide de processus est relié à l'extrémité de sortie de la vanne V02 et est relié à l'extrémité d'entrée de la pompe à oxygène liquide de processus 15. Lorsque l'échangeur de chaleur 7 reçoit une quantité suffisante d'électricité verte, l'oxygène pur est alimenté dans l'échangeur de chaleur 7 afin de réaliser une liquéfaction par échange de chaleur pour obtenir de l'oxygène liquide. Après qu'une partie de l'oxygène liquide est couplée à l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air 9, après que l'oxygène liquide passe à travers la vanne V02 pour entrer dans la pompe à oxygène liquide de processus 15 pour la mise sous pression, l'oxygène sous pression est obtenu au moyen de l'échangeur de chaleur 7 et le système de compression et d'expansion de la séparation d'air. Le reste de l'oxygène liquide entre dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide 10 après avoir été sous-refroidi par le sous-refroidisseur 8. Lorsque l'échangeur de chaleur 7 reçoit une quantité insuffisante d'électricité en électricité verte, après que l'oxygène liquide dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide 10 est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide 14, puis entre dans la pompe à oxygène liquide de processus 15 conjointement avec l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air 9 et tout l'oxygène liquide obtenu après avoir été alimenté dans l'échangeur de chaleur 7 avec de l'oxygène purifié afin de réaliser la liquéfaction par échange de chaleur, l'oxygène sous pression est obtenu au moyen de l'échangeur de chaleur 7 et du système de compression et d'expansion de la séparation d'air. Lorsque l'électricité verte de l'échangeur de chaleur 7 ne fonctionne pas, après que l'oxygène liquide dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide 10 est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide 14, puis entre dans la pompe à oxygène liquide de processus 15 conjointement avec l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air 9, l'oxygène sous pression est obtenu au moyen de l'échangeur de chaleur 7 et du système de compression et d'expansion de la séparation d'air. L'échangeur de chaleur 7 est un échangeur de chaleur à ailettes en plaque.
Procédé d'utilisation du dispositif destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte est fourni, comprenant les étapes suivantes :
étape 1 : l'oxygène comme sous-produit provenant du dispositif destiné à produire de l'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte entre dans l'autosurchauffeur d'oxygène, est préchauffé à une certaine température, entre directement dans le purificateur d'oxygène au moyen d'une canalisation lorsque la température satisfait à l'exigence d'entrée dans le purificateur d'oxygène et entre d'abord dans un réchauffeur d'oxygène pour le chauffage lorsque la température de l'autosurchauffeur d'oxygène ne satisfait pas à l'exigence d'entrée dans le purificateur d'oxygène, puis entre dans le purificateur d'oxygène après avoir été chauffé l'oxygène chauffé subit une réaction chimique dans le purificateur d'oxygène, convertit l'impureté H2de l'oxygène en H2O et convertit le CO en CO2. Après la réaction, l'oxygène entre dans l'extrémité chaude de l'autosurchauffeur d'oxygène, échange de la chaleur avec l'oxygène comme sous-produit provenant du dispositif destiné à produire de l'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte pour réduire la température et continue à réduire la température après avoir été refroidi par une unité de refroidissement. L'eau condensée au fond est drainée directement dans ce processus. Le gaz refroidi entre dans le purificateur d'oxygène pour éliminer les impuretés de l'oxygène
Étape 2 : l'oxygène purifié entre dans un échangeur de chaleur. L'oxygène purifié échange de la chaleur avec le gaz d'écoulement de retour et l'oxygène d'écoulement de processus dans l'échangeur de chaleur, de manière à ce que l'oxygène purifié soit refroidi à un état liquide. L'oxygène liquide est obtenu après le passage à travers une vanne. Lorsque l'électricité verte est suffisante, la partie de l'oxygène liquide est divisée en deux flux, dans lesquels un flux d'oxygène liquide fusionne avec l'oxygène liquide généré par la rectification d'un système de rectification de la séparation d'air, entre dans une pompe à oxygène liquide de processus pour la mise sous pression, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisée et réchauffée avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression pour obtenir de l'oxygène sous pression. L'autre flux d'oxygène liquide est sous-refroidi par un sous-refroidisseur et est ensuite stocké dans un réservoir de stockage d'oxygène liquide pour une utilisation ultérieure. Lorsque l'électricité verte est insuffisante, après que l'oxygène liquide stocké dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide, l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air et tout l'oxygène liquide derrière la vanne V02 obtenu après avoir été alimenté dans l'échangeur de chaleur 7 avec de l'oxygène purifié afin de réaliser la liquéfaction par échange de chaleur sont complétés, et tout l'oxygène liquide entre dans la pompe à oxygène liquide de processus pour la mise sous pression conjointe, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisé et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression pour obtenir de l'oxygène sous pression Lorsque l'électricité verte ne fonctionne pas, après que l'oxygène liquide stocké dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide, l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air est complété et tout l'oxygène liquide entre dans la pompe à oxygène liquide de processus pour la mise sous pression conjointe, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisé et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression pour obtenir de l'oxygène sous pression
Étape 3 : une partie ou la totalité de l'air sous pression propre et sec comprimé par un compresseur d'air, prérefroidi par un système de prérefroidissement et purifié par un système de tamis moléculaire entre dans un surpresseur pour la compression. Une partie de l'air sous pression après la mise sous pression entre dans une extrémité de surpression d'un détendeur pour la mise sous pression, puis entre dans un refroidisseur après la mise sous pression et puis entre dans un échangeur de chaleur après le refroidissement L'autre partie de l'air sous pression après la mise sous pression entre directement dans l'échangeur de chaleur. L'autre partie de l'air sous pression après la mise sous pression entre directement dans l'échangeur de chaleur, l'air entrant dans le canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur est pompé hors du milieu de l'échangeur de chaleur et entre ensuite dans l'extrémité d'expansion du détendeur pour l'expansion. L'air entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'expansion L'air entrant dans le canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur échange de la chaleur avec l'oxygène liquide de processus de l'écoulement de retour et le gaz d'écoulement de retour du système de rectification de la séparation d'air, et est pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur après le refroidissement, et entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'étranglement et la mise hors pression. L'air sous pression propre et sec comprimé par le compresseur d'air, prérefroidi par le système de prérefroidissement et purifié par le système de tamis moléculaire est également apte à entrer partiellement dans le canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur, à être pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur après avoir été refroidi par échange de chaleur, et à entrer dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification. Le composant actif du catalyseur utilisé dans le purificateur d'oxygène est un ou plusieurs parmi les éléments suivants : palladium, platine, cérium et leurs oxydes. Les agents de purification utilisés dans le purificateur d'oxygène sont l'alumine et les tamis moléculaires ; et le mode de remplissage du catalyseur est le garnissage structuré.
Modes de réalisation spécifiques :
Comme montré sur la , l'oxygène comme oxygène sous-produit à une pression d'environ 1,0 MPa provenant du dispositif destiné à produire de l'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte subit une réaction chimique dans le purificateur d'oxygène 3, convertit l'impureté H2dans l'oxygène en H2O, et convertit le CO2; et puis les impuretés dans l'oxygène sont éliminées dans le purificateur d'oxygène 6. La teneur en CO2et en H2O dans l'oxygène après avoir quitté le purificateur d'oxygène 6 est inférieure ou égale à 1 ppm. L'oxygène purifié entre dans l'échangeur de chaleur 7. L'oxygène purifié échange de la chaleur avec le gaz d'écoulement de retour et l'oxygène d'écoulement de processus dans l'échangeur de chaleur 7, de manière à ce que l'oxygène purifié soit refroidi à un état liquide. L'oxygène liquide est obtenu après l'étranglement à 0,5 MPa par la vanne V02. Lorsque l'électricité verte est suffisante, la partie de l'oxygène liquide est divisée en deux flux, dans lesquels un flux d'oxygène liquide fusionne avec l'oxygène liquide généré par la rectification d'un système de rectification de la séparation d'air, entre dans une pompe à oxygène liquide de processus 15 pour être mis sous pression à environ 5,6 MPa, entre dans l'échangeur de chaleur 7 après la mise sous pression, et subit échange thermique et une vaporisation complète avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression pour obtenir de l'oxygène sous pression. Après être sorti de l'échangeur de chaleur 7, de l'oxygène avec une pression d'environ 5,5 MPa est obtenu pour être fourni aux utilisateurs. L'autre flux d'oxygène liquide de 0,5 MPa après l'étranglement est par la vanne V02 est sous-refroidi à environ 81 °K par un sous-refroidisseur et est ensuite stocké dans un réservoir de stockage d'oxygène liquide pour une utilisation ultérieure. Lorsque l'électricité verte est insuffisante, après que l'oxygène liquide stocké dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression à environ 0,5 MPa par une pompe de surpression d'oxygène liquide 14, l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air 9 et tout l'oxygène liquide derrière la vanne V02 obtenu après avoir été alimenté dans l'échangeur de chaleur 7 avec de l'oxygène purifié afin de réaliser la liquéfaction par échange de chaleur sont complétés. Tout l'oxygène liquide entre dans la pompe à oxygène liquide de processus 15 pour être mis sous pression à environ 5,6 MPa conjointement, entre dans l'échangeur de chaleur 7 après la mise sous pression, et est vaporisé et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression. Après être sorti de l'échangeur de chaleur 7, de l'oxygène avec une pression d'environ 5,5 MPa est obtenu. Lorsque l'électricité verte ne fonctionne pas, après que l'oxygène liquide stocké dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression à environ 0,5 MPa par la pompe de surpression d'oxygène liquide 14, l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air 9 est complété. Tout l'oxygène liquide entre dans la pompe à oxygène liquide de processus 15 pour être mis sous pression à environ 5,6 MPa conjointement, entre dans l'échangeur de chaleur 7 après la mise sous pression, et est vaporisé et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression. Après être sorti de l'échangeur de chaleur 7, de l'oxygène avec une pression d'environ 5,5 MPa est obtenu. L'objectif de la mise sous pression de la pompe de surpression et du réglage de la vanne V02 est de régler la pression, de manière à ce que la pression d'oxygène liquide provenant de différentes sources et entrant dans la pompe à oxygène liquide de processus soit constante. Une partie de l'air sous pression propre et sec comprimé par un compresseur d'air, prérefroidi par un système de prérefroidissement et purifié par un système de tamis moléculaire entre dans un surpresseur pour la compression. Une partie de l'air sous pression avec une pression d'environ 3,0 MPa entre dans une extrémité de surpression 12A d'un détendeur pour être mis sous pression à environ 4,5 MPa, entre dans un refroidisseur 13 après la mise sous pression, puis entre dans le canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur 7 après avoir été refroidi à environ 40 ℃, et entre dans l'extrémité d'expansion 12B du détendeur pour être expansé à environ 0,5 MPa après avoir été pompé hors du milieu de l'échangeur de chaleur 7. L'air entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'expansion L'autre partie de l'air sous pression avec une pression d'environ 7,5 MPa entre directement dans le canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur 7, échange de la chaleur avec l'oxygène liquide de processus de l'écoulement de retour et le gaz d'écoulement de retour du système de rectification de la séparation d'air, et est pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur 7 après le refroidissement, et entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'étranglement et la mise hors pression à environ 0,5 MPa. Le reste de l'air sous pression propre et sec comprimé par le compresseur d'air, prérefroidi par le système de prérefroidissement et purifié par le système de tamis moléculaire entre directement dans le canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur 7, est pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur 7 après avoir été refroidi à environ 100 °K par échange de chaleur, et entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification.
La montre que le surpresseur 11 utilise un dispositif efficace et sûr en une seule partie destiné à recycler l'oxygène comme sous-produit de la production d'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte couplé à la capacité de production d'oxygène par compression dans le dispositif de séparation de l'air.
Une partie de l'air sous pression propre et sec comprimé par un compresseur d'air, prérefroidi par un système de prérefroidissement et purifié par un système de tamis moléculaire entre dans un surpresseur 11, est comprimé de manière uniforme à environ 5,0 MPa, puis sort du surpresseur 11. Une partie de l'air sous pression entre dans l'extrémité de surpression 12A du détendeur et continue à être mis sous pression à environ 7,5 MPa. L'air entrant dans le refroidisseur 13 après la mise sous pression, entre dans le canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur 7 après avoir été refroidi à environ 40 ℃, échange de la chaleur avec l'oxygène liquide de processus de l'écoulement de retour et le gaz d'écoulement de retour du système de rectification de la séparation d'air, et est pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur 7 après le refroidissement, et entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'étranglement et la mise hors pression à environ 0,5 MPa. L'autre partie de l'air sous pression entre directement dans le canal de gaz d'expansion sous pression, et entre dans l'extrémité d'expansion 12B de l'expanseur pour être détendu à environ 0,5 MPa après avoir été pompé hors du milieu de l'échangeur de chaleur 7. L'air entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'expansion Le reste de l'air sous pression propre et sec comprimé par le compresseur d'air, prérefroidi par le système de prérefroidissement et purifié par le système de tamis moléculaire entre directement dans le canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur 7, est pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur 7 après avoir été refroidi à environ 100 °K par échange de chaleur, et entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification.
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Claims (6)

  1. Dispositif destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte, dans lequel le dispositif comprend un système de purification d'oxygène, un système d'échange de chaleur, un système de compression et d'expansion de la séparation d'air, un système de rectification de la séparation d'air et un système de stockage d'oxygène liquide qui sont reliés les uns aux autres au moyen des canalisations, dans lequel le système de purification d'oxygène comprend un autosurchauffeur d'oxygène, un réchauffeur d'oxygène, un purificateur d'oxygène, une première unité de refroidissement d'eau, une seconde unité de refroidissement d'eau et un purificateur d'oxygène, dans lequel l'extrémité d'entrée d'oxygène de l'autosurchauffeur d'oxygène est reliée à l'extrémité de sortie d'oxygène d'un système de production d'hydrogène par eau électrolysée, l'extrémité de sortie d'oxygène de l'autosurchauffeur d'oxygène est reliée à l'extrémité d'entrée d'oxygène d'un réchauffeur d'oxygène, l'extrémité de sortie d'oxygène du réchauffeur d'oxygène est reliée à l'extrémité d'entrée d'oxygène du purificateur d'oxygène, l'extrémité de sortie d'oxygène purifié du purificateur d'oxygène est reliée aux extrémités d'entrée d'oxygène de la première unité de refroidissement d'eau et de la seconde unité de refroidissement d'eau, les extrémités de sortie d'oxygène de la première unité de refroidissement d'eau et de la seconde unité de refroidissement d'eau sont reliées à l'extrémité d'entrée d'oxygène du purificateur d'oxygène, l'oxygène purifié à l'extrémité de sortie du purificateur d'oxygène est alimenté dans le système d'échange de chaleur au moyen d'une canalisation, le système d'échange de chaleur comprend un échangeur de chaleur et un sous-refroidisseur, le système de stockage d'oxygène liquide comprend un réservoir de stockage d'oxygène liquide, le système de compression et d'expansion de la séparation d'air comprend un surpresseur destiné à obtenir du gaz comprimé ; au moins un détendeur, qui comprend une extrémité de surpression du détendeur, un refroidisseur et une extrémité d'expansion du détendeur ; une pompe à oxygène liquide de processus et une pompe de surpression d'oxygène liquide, dans lequel l'extrémité de sortie du système de stockage d'oxygène liquide est reliée à l'extrémité d'entrée de la pompe de surpression d'oxygène liquide, et l'extrémité de sortie de la pompe de surpression d'oxygène liquide est reliée à l'extrémité d'entrée de la pompe à oxygène liquide de processus.
  2. Dispositif destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte selon la revendication 1, dans lequel le système d'échange de chaleur et le système de compression et d'expansion de la séparation d'air sont fortement couplés au système de rectification de la séparation d'air, l'échangeur de chaleur est pourvu d'au moins quatre canaux d'écoulement vers l'avant et de deux canaux d'écoulement de retour, les quatre canaux d'écoulement vers l'avant comprennent un canal d'oxygène purifié, un canal d'air sous pression, un canal de gaz sous pression et un canal de gaz d'expansion sous pression, respectivement, les deux canaux d'écoulement de retour comprennent un canal de produit d'oxygène à haute pression et un canal de gaz d'écoulement de retour, respectivement, l'extrémité d'entrée du canal d'oxygène purifié de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie d'oxygène du purificateur d'oxygène, l'extrémité de sortie du canal d'oxygène purifié de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité d'entrée d'une vanne, l'extrémité de sortie de la vanne est reliée à l'extrémité d'entrée de fluide chaud du sous-refroidisseur, l'oxygène liquide à l'extrémité de sortie de fluide chaud du sous-refroidisseur est relié à l'extrémité d'entrée du système de stockage d'oxygène liquide au moyen de la vanne et de la canalisation, l'extrémité d'entrée du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur introduit de l'air sous pression propre et sec comprimé par un compresseur d'air, prérefroidi par un système de prérefroidissement et purifié par un système de tamis moléculaire, l'extrémité de sortie du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée au système de rectification de la séparation d'air, l'extrémité d'entrée du canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie finale du surpresseur, l'extrémité de sortie du canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité d'entrée d'une vanne d'étranglement ; l'extrémité d'entrée du canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie d'un postrefroidisseur à l'extrémité de surpression du détendeur, l'extrémité de sortie du canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité d'entrée de l'extrémité d'expansion du détendeur, et l'extrémité de sortie de l'extrémité d'expansion du détendeur est reliée au système de rectification de la séparation d'air ; l'extrémité d'entrée du canal de produit d'oxygène à haute pression de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie de la pompe à oxygène liquide de processus, et l'extrémité de sortie du canal de produit d'oxygène à haute pression de l'échangeur de chaleur est reliée à une canalisation de sortie du produit d'oxygène à haute pression ; l'extrémité d'entrée du canal de retour de l'échangeur de chaleur est reliée à l'extrémité de sortie du fluide froid du sous-refroidisseur, l'extrémité de sortie du canal de retour de l'échangeur de chaleur est reliée au processus ultérieur du dispositif de séparation de l'air, l'extrémité d'entrée du fluide froid du sous-refroidisseur est reliée au système de rectification de la séparation d'air, l'extrémité d'entrée du surpresseur introduit de l'air sous pression propre et sec comprimé par le compresseur d'air, prérefroidi par le système de prérefroidissement et purifié par le système de tamis moléculaire, et un segment de l'extrémité de sortie du surpresseur est relié à l'extrémité d'entrée de l'extrémité du surpresseur du détendeur.
  3. Dispositif destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte selon la revendication 2, dans lequel le système de rectification de la séparation d'air comprend au moins deux canaux d'entrée et deux canaux de sortie, les deux canaux d'entrée comprennent respectivement un canal d'entrée d'étranglement de gaz à haute pression et un canal d'entrée de gaz sous pression ; les deux canaux de sortie comprennent respectivement un canal de sortie de gaz d'écoulement de retour et un canal de sortie d'oxygène liquide de processus, l'extrémité d'entrée du canal d'entrée d'étranglement de gaz à haute pression est reliée à l'extrémité de sortie de la vanne d'étranglement, et l'extrémité d'entrée du canal d'entrée de gaz sous pression est reliée à l'extrémité de sortie du canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur ; le canal de sortie du gaz de retour est relié à l'extrémité d'entrée du fluide froid du sous-refroidisseur, et le canal de sortie d'oxygène liquide de processus est relié à l'extrémité de sortie de la vanne et est relié à l'extrémité d'entrée de la pompe à oxygène liquide de processus.
  4. Procédé destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte, comprenant les étapes suivantes :
    étape 1 : l'oxygène comme sous-produit provenant du dispositif destiné à produire de l'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte entre dans l'autosurchauffeur d'oxygène, est préchauffé à une certaine température, entre directement dans le purificateur d'oxygène au moyen d'une canalisation lorsque la température satisfait à l'exigence d'entrée dans le purificateur d'oxygène et entre d'abord dans un réchauffeur d'oxygène pour le chauffage lorsque la température de l'autosurchauffeur d'oxygène ne satisfait pas à l'exigence d'entrée dans le purificateur d'oxygène, puis entre dans le purificateur d'oxygène après avoir été chauffé ; l'oxygène chauffé subit une réaction chimique dans le purificateur d'oxygène, convertit l'impureté H2de l'oxygène en H2O et convertit le CO en CO2; après la réaction, l'oxygène entre dans l'extrémité chaude de l'autosurchauffeur d'oxygène, échange de la chaleur avec l'oxygène comme sous-produit provenant du dispositif destiné à produire de l'hydrogène à partir de l'eau électrolysée par électricité verte pour réduire la température et continue à réduire la température après avoir été refroidi par une unité de refroidissement, l'eau condensée au fond est drainée directement dans ce processus et le gaz refroidi entre dans le purificateur d'oxygène pour éliminer les impuretés de l'oxygène ;
    étape 2 : l'oxygène purifié entre dans un échangeur de chaleur, l'oxygène purifié échange de la chaleur avec le gaz d'écoulement de retour et l'oxygène d'écoulement de processus dans l'échangeur de chaleur, de manière à ce que l'oxygène purifié soit refroidi à un état liquide, l'oxygène liquide est obtenu après le passage à travers une vanne, lorsque l'électricité verte est suffisante, la partie de l'oxygène liquide est divisée en deux flux, dans lesquels un flux d'oxygène liquide fusionne avec l'oxygène liquide généré par la rectification d'un système de rectification de la séparation d'air, entre dans une pompe à oxygène liquide de processus pour la mise sous pression, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisée et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression pour obtenir de l'oxygène sous pression, l'autre flux d'oxygène liquide est sous-refroidi par un sous-refroidisseur et est ensuite stocké dans un réservoir de stockage d'oxygène liquide pour une utilisation ultérieure, lorsque l'électricité verte est insuffisante, après que l'oxygène liquide stocké dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par une pompe de surpression d'oxygène liquide, l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air et tout l'oxygène liquide derrière la vanne obtenu après avoir été alimenté dans l'échangeur de chaleur avec de l'oxygène purifié afin de réaliser la liquéfaction par échange de chaleur sont complétés, tout l'oxygène liquide entre dans la pompe d'oxygène liquide de processus pour la mise sous pression conjointe, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisé et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, lorsque l'électricité verte ne fonctionne pas, après que l'oxygène liquide stocké dans le réservoir de stockage d'oxygène liquide est mis sous pression par la pompe de surpression d'oxygène liquide, l'oxygène liquide généré par la rectification du système de rectification de la séparation d'air est complété, tout l'oxygène liquide entre dans la pompe à oxygène liquide de processus pour la mise sous pression conjointe, entre dans l'échangeur de chaleur après la mise sous pression, et est vaporisé et réchauffé avec le fluide vers l'avant tel que l'oxygène purifié, le gaz sous pression et le gaz d'expansion sous pression pour obtenir de l'oxygène sous pression ;
    étape 3 : une partie ou la totalité de l'air sous pression propre et sec comprimé par un compresseur d'air, prérefroidi par un système de prérefroidissement et purifié par un système de tamis moléculaire entre dans un surpresseur pour la compression, une partie de l'air sous pression après la mise sous pression entre dans une extrémité de surpression d'un détendeur pour la mise sous pression, puis entre dans un refroidisseur après la mise sous pression et ensuite dans un échangeur de chaleur après le refroidissement ; l'autre partie de l'air sous pression après la mise sous pression entre directement dans l'échangeur de chaleur, l'air entrant dans le canal de gaz d'expansion sous pression de l'échangeur de chaleur est pompé depuis le milieu de l'échangeur de chaleur et entre ensuite dans l'extrémité d'expansion du détendeur pour l'expansion, l'air entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'expansion, l'air entrant dans le canal de gaz sous pression de l'échangeur de chaleur échange de la chaleur avec l'oxygène liquide de traitement du flux de retour et le gaz d'écoulement de retour du système de rectification de la séparation d'air, et est pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur après le refroidissement, et entre dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification après l'étranglement et la mise hors pression, et l'air sous pression propre et sec comprimé par le compresseur d'air, prérefroidi par le système de prérefroidissement et purifié par le système de tamis moléculaire est également capable d'entrer partiellement dans le canal d'air sous pression de l'échangeur de chaleur, d'être pompé hors du fond de l'échangeur de chaleur après avoir été refroidi par échange de chaleur, et d'entrer dans le système de rectification de la séparation d'air pour participer à la rectification.
  5. Procédé destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte selon la revendication 4, dans lequel le composant actif du catalyseur utilisé dans le purificateur d'oxygène est un ou plusieurs parmi les éléments suivants : palladium, platine, cérium et leurs oxydes.
  6. Procédé destiné à produire de l'hydrogène et de l'oxygène comme sous-produit à l'aide de l'eau électrolysée par électricité verte selon la revendication 4, dans lequel les agents de purification utilisés dans le purificateur d'oxygène sont l'alumine et les tamis moléculaires ; et le mode de remplissage du catalyseur est le garnissage structuré.
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