WO2018046781A1 - Generador de hidrógeno de 2 mw alojado en un contenedor - Google Patents

Generador de hidrógeno de 2 mw alojado en un contenedor Download PDF

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    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • a 2 MW Hydrogen generator housed in a container, preferably in a 40-foot (12,192 meter) container from the serial electrical connection of two 1 MW electrolyzer stacks that are capable of producing up to 400 Nm 3 / h.
  • the present invention characterizes the special configuration and distribution of the necessary equipment in such a way that an optimization of hydrogen production is achieved in the smallest possible space.
  • the present invention is circumscribed within the scope of hydrogen generators and, particularly, among those housed in containers.
  • the object of the present invention is a 2MW hydrogen generator housed in a container that seeks to solve the difficulty of being able to accommodate the necessary elements to produce up to 400 Nm 3 / h in a container.
  • the teams are grouped together to cover the needs of the two stacks of 1 MW each with a single unit.
  • the following equipment: oxygen separator, hydrogen separator, heat exchanger, air heaters, chiller, deionization resins, water pumps (circulation and deionization) and hydrogen purification system (catalytic recombiner and dryers) are tried to group for both stacks
  • a single rectifier is used for the two MW stacks and a single electrical panel (motor control panel, general low voltage panel).
  • Reduction of the number of deionization pumps from one for each stack to a single pump for the two stacks as well as the deionization resin tank that instead of one for each stack, is optimized to a single tank for the two stacks.
  • Reduction of the number of air heaters instead of four air heaters includes three air heaters (one for the deionization circuit and two for the recirculation pumps that there is one for each stack).
  • the purifier (5) has a single catalytic reactor and two dryers.

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Abstract

Generador alojado en un contenedor de 40 pies (12,192 m) y en su interior se alojan: un primer stack (1) y un segundo stack (2) conectados eléctricamente en serie, un único equipo separador de oxígeno (3), un separador de hidrógeno (4), un equipo de purificación (5), un rectificador (6) y un cuadro general (8) todos ellos para los dos stacks (1) y (2), mientras que exteriormente comprende tres equipos aerotermos (9), uno para el equipo de desionización y dos para las bombas de recirculación que hay una por cada stack (1) y (2). Se consigue poder producir hasta 400 Nm3/h a 40 barg de presión en un solo módulo, fácil de transportar e integrar en su localización final, reduciendo los costes de operación.

Description

GENERADOR DE HIDRÓGENO DE 2 MW ALOJADO EN UN CONTENEDOR
DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención, tal y como el título de la invención establece, un generador de Hidrógeno de 2 MW alojado en un contenedor, preferentemente en un contenedor de 40 pies (12,192 metros) a partir de la conexión eléctrica en serie de dos stacks de electrolizadores de 1 MW que son capaces de producir hasta 400 Nm3/h.
Caracteriza a la presente invención la especial configuración y distribución de los equipos necesarios de tal manera que se consigue una optimización de producción de Hidrógeno en el menor espacio necesario posible.
Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los generadores de hidrógeno y, particularmente, de entre aquellos alojados en contenedores.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el estado de la técnica no se conocen muchos desarrollos para alojar generadores de hidrógeno dentro de contenedores. Algunos documentos relacionados con el estado de la técnica sería la patente US20091 15190 que describe un contenedor de barco para alojar un tanque de almacenamiento de hidrógeno, pero no un electrolizador.
Existen desarrollos que permiten alojar stacks en contenedores pero en ningún caso presentan una capacidad de 2MW siendo posible alojarlo en contenedores de 40 pies (12,192 metros), dado que los requerimientos de espacio serían mucho mayores. Por lo tanto, es objeto de la presente invención desarrollar un generador de hidrógeno de 2MW alojado en un contenedor, preferentemente un contenedor marítimo de 40 pies (12,192 m), desarrollando un generador como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención un generador de hidrógeno de 2MW alojado en un contenedor que busca solucionar la dificultad de poder alojar los elementos necesarios para poder producir hasta 400 Nm3/h en un contenedor.
Los equipos se agrupan para cubrir con una sola unidad de cada uno de ellos las necesidades de los dos stacks de 1 MW cada uno. Los siguientes equipos: separador de oxígeno, separador de hidrógeno, intercambiador de calor, aerotermos, enfriadora, resinas de desionización, bombas de agua (circulación y desionización) y sistema de purificación del hidrógeno (recombinador catalítico y secadores) se intentan agrupar para los dos stacks.
En cuanto a los equipos eléctricos se emplea un solo rectificador para los dos stacks de MW y un solo cuadro eléctrico (cuadro de control de motores, cuadro general de baja tensión).
Las acciones que se llevan a cabo para lograr los fines buscados son:
Reducción del número de separadores de oxígeno y de hidrógeno, empleándose un único separador de oxígeno y un único separador de hidrógeno para los dos stacks en vez de un separador de oxígeno e hidrógeno para cada stack.
Reducción del sistema de purificación de dos secadores y un reactor catalítico para cada stack a un solo reactor catalítico y dos secadores para los dos stacks. Reducción del número de rectificadores de dos, uno para cada stack, a uno para los dos stacks conectados en serie.
Reducción del número de bombas de desionización de una para cada stack a una sola bomba para los dos stacks al igual que el tanque de resinas de desionización que en vez de uno para cada stack, se optimiza a un solo tanque para los dos stacks.
Reducción del número de aerotermos en lugar de cuatro aerotermos se incluyen tres aerotermos (uno para el circuito de desionización y dos para las bombas de recirculación que hay una para cada stack).
Gracias a las características descritas se consigue poder producir hasta 400 Nm3/h a 40 barg de presión en un solo módulo, fácil de transportar e integrar en su localización final.
También se mejoran los costes de operación ya que al agrupar equipos se reducen los costes de los mismos (el coste de un equipo del doble de capacidad no es necesariamente el coste del equipo original multiplicado por dos).
Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en la presente memoria poseen el significado que habitualmente entiende un experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la memoria.
A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. EXPLICACION DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente. En la figura 1 , podemos observar una representación en perspectiva del generador de hidrógeno objeto de la invención.
En la figura 2, podemos observar una vista en planta de la figura anterior donde se aprecian también el número y ubicación de cada uno de los equipos.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.
A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta.
En la figura 1 podemos observar que el generador objeto de la invención de 2MW alojado en un contenedor comprende en su interior:
- un primer stack (1 ) y un segundo stack (2) conectados eléctricamente en serie
- un único equipo separador de oxígeno (3)
- un separador de hidrógeno (4) para los dos stacks
- un equipo de purificación (5) para los dos stacks
- un rectificador (6) para los dos stacks
- un cuadro general (8)
Se cuenta, además, con una única bomba de desionización (7) y un único tanque de resinas (10) para los dos stacks (1 ) y (2). El purificador (5) cuenta con un solo reactor catalítico y dos secadores.
Por otro lado exteriormente, cuenta con tres equipos aerotermos (9), uno para el equipo de desionización y dos para las bombas de recirculación que hay una para cada stack (1 ) y (2).
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Generador de hidrógeno de 2MW alojado en un contenedor caracterizado porque el contenedor es un contenedor de 40 pies (12,192 m) y en su interior se alojan:
- un primer stack (1 ) y un segundo stack (2) conectados en serie
- un único equipo separador de oxígeno (3) para los dos stacks
- un separador de Hidrógeno (4) para los dos stacks
- un equipo de purificación (5) para los dos stacks.
- un rectificador (6) para los dos stacks
- un cuadro general (8)
mientras que exteriormente comprende tres equipos aerotermos (9), uno para el equipo de desionización, y dos para las bombas de recirculación que una por cada stack (1 ) y (2).
2. - Generador de hidrógeno de 2MW alojado en un contenedor según la reivindicación 1 caracterizado porque cuenta con una única bomba de desionización (7) y un único tanque de resinas (10) para los dos stacks (1 ) y (2).
3. - Generador de hidrógeno de 2MW alojado en un contenedor según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque el purificador (5) cuenta con un solo reactor catalítico y dos secadores.
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