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一种密集型甲醇制氢撬装化设备

本发明提供了一种密集型甲醇制氢撬装化设备，包括制氢设备组件和输送机构，所述制氢设备组件包括集装撬、预处理撬、收集撬、裂解撬、分离撬、储存撬和导热油炉；其中，所述预处理撬安装于所述集装撬的上表面一侧，所述收集撬安装于所述集装撬的上表面另一侧；本发明通过利用图像检测机构对输送机构进行图像采集，并对图像进行分割特征对比处理，以便利用图像识别技术判断输送机构在集装撬内的角度，然后通过图像检测机构根据判断的结果驱动执行机构带动输送机构运动，以便对输送机构整体进行校正，当输送机构矫正完成后，通过驱动机构带动对接机构与输送机构进行对接，以便自动完成输送机构与制氢设备之间的连接。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311210852.9

专利申请（专利权）人：内蒙古东景生物环保开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：内蒙古自治区乌海市乌达区工业园区

专利发明（设计）人：张涛,石奎,苗博,庞万江,杨建国,王栋,马东

主权利要求:一种密集型甲醇制氢撬装化设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种制氢撬装化设备，具体为密集型甲醇制氢撬装化设备，属于甲醇制氢技术领域。
背景技术
[0002] 甲醇制氢是一种制氢的技术路线，中国是全球最大的甲醇生产国，拥有全球甲醇产能的60%，由于甲醇来源丰富、成本低廉，而且在常温常压下作为液体便于储存和运输，相比于工业制氢等其他制氢方式，甲醇制氢的能耗和成本都更低；工业上利用甲醇制氢有二种途径：甲醇分解、甲醇部分氧化和甲醇蒸汽重整，为减少化工生产中的能耗和降低成本，以替代被称为“电老虎”的“电解水制氢”的工艺，利用先进的甲醇蒸气重整──变压吸附技术制取纯氢和富含CO2的混合气体，经过进一步的后处理，可同时得到氢气和二氧化碳气，甲醇蒸汽重整制氢由于氢收率高，能量利用合理，过程控制简单，便于工业操作而更多地被采用；
[0003] 随着对氢能源不断的进行开发和利用，氢气的储存和运输已成为制约氢能产业发展的关键环节，为了降低氢气的运输成本，现已有加氢站将甲醇制氢设备建设在站内，用以现场进行制氢；
[0004] 传统的甲醇制氢设备之间通常较为分散，从而导致在进行建设时便需要占据大量的空间，增加了用地成本，且需要为设备单独加装甲醇存储罐以便对长管拖车运输的甲醇原料进行存储，进而进一步增加了设备整体占据的空间，而且将长管拖车内的甲醇原料排入甲醇存储罐中需要消耗大量的时间，为此，提出一种密集型甲醇制氢撬装化设备。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种密集型甲醇制氢撬装化设备，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供有益的选择。
[0006] 本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种密集型甲醇制氢撬装化设备，包括制氢设备组件和输送机构，所述制氢设备组件包括集装撬、预处理撬、收集撬、裂解撬、分离撬、储存撬和导热油炉；
[0007] 其中，所述预处理撬安装于所述集装撬的上表面一侧，所述收集撬安装于所述集装撬的上表面另一侧，所述裂解撬安装于所述集装撬的一侧，所述分离撬安装于所述裂解撬的一侧，所述储存撬安装于所述集装撬的另一侧，所述导热油炉安装于所述裂解撬的一侧；
[0008] 所述集装撬的内部设有输送机构，所述集装撬的内侧壁中部安装有驱动机构，所述输送机构与驱动机构之间安装有对接机构，所述驱动机构用于带动对接机构与输送机构的管道进行对接，所述集装撬内设有图像检测机构，所述集装撬的底部安装有执行机构，所述图像检测机构用于对输送机构的图像进行采集，所述执行机构用于对输送机构的角度进行校正。
[0009] 进一步优选的，所述输送机构包括运输罐、挂车体和排料管；
[0010] 其中，所述运输罐安装于所述挂车体的上表面，所述排料管连通于所述运输罐的外侧壁一侧。
[0011] 进一步优选的，所述驱动机构包括第一气缸、连接架和两个导向杆；
[0012] 其中，所述第一气缸安装于所述集装撬的内侧壁中部，所述连接架固定连接于所述第一气缸的活塞杆，两个所述导向杆均固定连接于所述集装撬的内侧壁，所述连接架的内侧壁与所述导向杆的外侧壁滑动连接。
[0013] 进一步优选的，所述对接机构包括连接座、连接头、顶杆、密封盖板、弹簧和若干封堵杆；
[0014] 其中，所述连接座安装于所述排料管的一端，所述连接头固定连接于所述连接架的内侧壁，所述连接座与所述连接头相适配，所述顶杆固定连接于所述连接头的一侧中部，所述密封盖板滑动连接于所述连接座的内侧壁，所述弹簧的一端固定连接于所述密封盖板的一端，所述弹簧的另一端固定连接于所述连接座的内侧壁，若干所述封堵杆均固定连接于所述密封盖板的一侧，所述封堵杆的外侧壁与所述连接座的内侧壁滑动连接。
[0015] 进一步优选的，所述图像检测机构包括高清探头、中控单元、图像处理器和继电器；
[0016] 其中，所述高清探头安装于所述集装撬的内侧壁顶部，所述高清探头的信号输出端通过导线电性连接于图像处理器的信号输入端，所述图像处理器的信号输出端通过导线电性连接于中控单元的信号输入端，所述中控单元的电性输出端通过导线电性连接于继电器的电性输入端。
[0017] 进一步优选的，所述执行机构包括若干第二气缸、定位架和若干滚珠；
[0018] 其中，若干所述第二气缸均安装于所述集装撬的内侧壁底部，所述定位架滑动连接于所述集装撬的内侧壁底部，若干所述第二气缸的活塞杆均铰接于所述定位架的外侧壁，若干所述滚珠均安装于所述集装撬的内侧壁底部，所述定位架的上表面均匀开设有定位槽，所述继电器电性输出端通过导线电性连接于第二气缸的电性输入端。
[0019] 进一步优选的，所述连接头远离连接座的一端连通有排液管，所述集装撬的内侧壁一侧安装有第一计量泵，所述集装撬的内侧壁另一侧安装有第二计量泵，所述排液管的一端连通于所述第一计量泵的进水口，所述集装撬的内侧壁中部安装有二氧化碳存储罐，所述第二计量泵的进气口连通于所述二氧化碳存储罐的排气口。
[0020] 进一步优选的，所述预处理撬的上表面一侧安装有混合罐，所述混合罐的排水口连通有换热器，所述换热器的排水口连通有汽化器，所述换热器安装于所述预处理撬的上表面另一侧，所述汽化器安装于所述换热器的上表面，所述汽化器的排汽口连通有裂解器，所述裂解器安装于所述裂解撬的上表面，所述裂解器的排气口连通有PSA变压吸附机，所述PSA变压吸附机安装于所述分离撬的上表面，所述集装撬的一侧安装有排气泵，所述排气泵的进气口连通于所述PSA变压吸附机的一个排气口，所述排气泵的排气口连通于所述二氧化碳存储罐的进气口。
[0021] 进一步优选的，所述分离撬的上表面中部安装有电控柜，所述中控单元、图像处理器和继电器均安装于所述电控柜的内部。
[0022] 进一步优选的，所述收集撬的上表面一侧安装有压力泵，所述收集撬的上表面另一侧安装有缓冲罐，所述PSA变压吸附机的另一排气口分别连通于所述压力泵和缓冲罐的进气口，所述缓冲罐的排气口连通于所述导热油炉的进气口，所述压力泵的排气口连通有氢气存储罐，所述氢气存储罐安装于所述储存撬的上表面，所述混合罐的进水口连通有脱盐水输送管，所述导热油炉的排油口通过输油管连通于所述汽化器的进油口，所述汽化器的排油口连通于所述换热器的进油口，所述换热器的排油口通过输油连通于所述导热油炉的进油口。
[0023] 本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
[0024] 本发明通过对甲醇制氢设备进行集中撬装化处理，用以降低设备之间的空间，减少了设备建设时整体占据的空间，且撬装化处理后的甲醇制氢设备更便于进行组装，提高了建设效率。
[0025] 本发明通过利用输送机构作为设备的甲醇原料存储罐，以便将输送机构运输的甲醇原料直接投入制氢设备内进行制氢生产，节约了设备整体占据的空间及甲醇原料排入甲醇存储罐中需要消耗的时间，提高了工作效率。
[0026] 本发明通过利用图像检测机构对输送机构进行图像采集，并对图像进行分割特征对比处理，以便利用图像识别技术判断输送机构在集装撬内的角度，然后通过图像检测机构根据判断的结果驱动执行机构带动输送机构运动，以便对输送机构整体进行校正，当输送机构矫正完成后，通过驱动机构带动对接机构与输送机构进行对接，以便自动完成输送机构与制氢设备之间的连接。
[0027] 上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
[0028] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029] 图1为本发明的结构图；
[0030] 图2为本发明的半剖结构示意图；
[0031] 图3为本发明运输罐的剖视结构示意图；
[0032] 图4为本发明图3的A区结构放大示意图；
[0033] 图5为本发明运输罐的轴测结构示意图；
[0034] 图6为本发明的俯视结构示意图；
[0035] 图7为本发明的侧视结构示意图；
[0036] 图8为本发明预处理撬的轴侧结构示意图；
[0037] 图9为本发明集装撬的侧视结构示意图；
[0038] 图10为本发明集装撬的剖视结构示意图；
[0039] 图11为本发明电控柜的剖视结构示意图。
[0040] 附图标记：1、制氢设备组件；2、输送机构；3、驱动机构；4、对接机构；5、图像检测机构；6、执行机构；101、集装撬；102、预处理撬；103、收集撬；104、裂解撬；105、分离撬；106、储存撬；107、导热油炉；201、运输罐；202、挂车体；203、排料管；301、第一气缸；302、连接架；303、导向杆；401、连接座；402、连接头；403、顶杆；404、密封盖板；405、弹簧；406、封堵杆；
501、高清探头；502、中控单元；503、图像处理器；504、继电器；601、第二气缸；602、定位架；
603、滚珠；71、排液管；72、第一计量泵；73、第二计量泵；74、二氧化碳存储罐；75、定位槽；
76、混合罐；77、换热器；78、汽化器；79、裂解器；80、PSA变压吸附机；81、压力泵；82、缓冲罐；
83、氢气存储罐；84、脱盐水输送管；85、电控柜；86、排气泵。

具体实施方式
[0041] 在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

[0042] 需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量。
[0043] 下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0044] 如图1?11所示，本发明实施例提供了一种密集型甲醇制氢撬装化设备，包括制氢设备组件1和输送机构2，制氢设备组件1包括集装撬101、预处理撬102、收集撬103、裂解撬104、分离撬105、储存撬106和导热油炉107；

[0045] 其中，预处理撬102安装于集装撬101的上表面一侧，收集撬103安装于集装撬101的上表面另一侧，裂解撬104安装于集装撬101的一侧，分离撬105安装于裂解撬104的一侧，储存撬106安装于集装撬101的另一侧，导热油炉107安装于裂解撬104的一侧；
[0046] 集装撬101的内部设有输送机构2，集装撬101的内侧壁中部安装有驱动机构3，输送机构2与驱动机构3之间安装有对接机构4，驱动机构3用于带动对接机构4与输送机构2的管道进行对接，集装撬101内设有图像检测机构5，集装撬101的底部安装有执行机构6，图像检测机构5用于对输送机构2的图像进行采集，执行机构6用于对输送机构2的角度进行校正。
[0047] 在一个实施例中，输送机构2包括运输罐201、挂车体202和排料管203；
[0048] 其中，运输罐201安装于挂车体202的上表面，排料管203连通于运输罐201的外侧壁一侧；
[0049] 驱动机构3包括第一气缸301、连接架302和两个导向杆303；
[0050] 其中，第一气缸301安装于集装撬101的内侧壁中部，连接架302固定连接于第一气缸301的活塞杆，两个导向杆303均固定连接于集装撬101的内侧壁，连接架302的内侧壁与导向杆303的外侧壁滑动连接；
[0051] 对接机构4包括连接座401、连接头402、顶杆403、密封盖板404、弹簧405和若干封堵杆406；
[0052] 其中，连接座401安装于排料管203的一端，连接头402固定连接于连接架302的内侧壁，连接座401与连接头402相适配，顶杆403固定连接于连接头402的一侧中部，密封盖板404滑动连接于连接座401的内侧壁，弹簧405的一端固定连接于密封盖板404的一端，弹簧
405的另一端固定连接于连接座401的内侧壁，若干封堵杆406均固定连接于密封盖板404的一侧，封堵杆406的外侧壁与连接座401的内侧壁滑动连接；通过第一气缸301的活塞杆带动连接架302运动，运动的连接架302带动连接头402运动，运动的连接头402带动顶杆403插入连接座401内，通过顶杆403对密封盖板404进行挤压，使密封盖板404带动弹簧405进行拉伸的同时带动封堵杆406从连接座401的孔内滑出，以便将连接座401和连接头402连通，从而可以自动完成输送机构2与制氢设备之间的连接。

[0053] 在一个实施例中，图像检测机构5包括高清探头501、中控单元502、图像处理器503和继电器504；
[0054] 其中，高清探头501安装于集装撬101的内侧壁顶部，高清探头501的信号输出端通过导线电性连接于图像处理器503的信号输入端，图像处理器503的信号输出端通过导线电性连接于中控单元502的信号输入端，中控单元502的电性输出端通过导线电性连接于继电器504的电性输入端，分离撬105的上表面中部安装有电控柜85，中控单元502、图像处理器503和继电器504均安装于电控柜85的内部；通过高清探头501对运输罐201、挂车体202和排料管203整体图像进行采集，并传输至图像处理器503，然后通过图像处理器503对采集的图像进行分割处理，并进行特征比对，以便利用图像识别技术判断运输罐201、挂车体202和排料管203当前的角度。

[0055] 在一个实施例中，执行机构6包括若干第二气缸601、定位架602和若干滚珠603；
[0056] 其中，若干第二气缸601均安装于集装撬101的内侧壁底部，定位架602滑动连接于集装撬101的内侧壁底部，若干第二气缸601的活塞杆均铰接于定位架602的外侧壁，若干滚珠603均安装于集装撬101的内侧壁底部，定位架602的上表面均匀开设有定位槽75，继电器504电性输出端通过导线电性连接于第二气缸601的电性输入端；通过第二气缸601推动定位架602对运输罐201、挂车体202和排料管203的角度进行调节，通过设置的滚珠603用以降低定位架602与集装撬101之间的摩擦力。

[0057] 在一个实施例中，连接头402远离连接座401的一端连通有排液管71，集装撬101的内侧壁一侧安装有第一计量泵72，集装撬101的内侧壁另一侧安装有第二计量泵73，排液管71的一端连通于第一计量泵72的进水口，集装撬101的内侧壁中部安装有二氧化碳存储罐
74，第二计量泵73的进气口连通于二氧化碳存储罐74的排气口；通过二氧化碳存储罐74用以PSA变压吸附机80内分离的二氧化碳进行存储。

[0058] 在一个实施例中，预处理撬102的上表面一侧安装有混合罐76，混合罐76的排水口连通有换热器77，换热器77的排水口连通有汽化器78，换热器77安装于预处理撬102的上表面另一侧，汽化器78安装于换热器77的上表面，汽化器78的排汽口连通有裂解器79，裂解器79安装于裂解撬104的上表面，裂解器79的排气口连通有PSA变压吸附机80，PSA变压吸附机
80安装于分离撬105的上表面，集装撬101的一侧安装有排气泵86，排气泵86的进气口连通于PSA变压吸附机80的一个排气口，排气泵86的排气口连通于二氧化碳存储罐74的进气口，收集撬103的上表面一侧安装有压力泵81，收集撬103的上表面另一侧安装有缓冲罐82，PSA变压吸附机80的另一排气口分别连通于压力泵81和缓冲罐82的进气口，缓冲罐82的排气口连通于导热油炉107的进气口，压力泵81的排气口连通有氢气存储罐83，氢气存储罐83安装于储存撬106的上表面，混合罐76的进水口连通有脱盐水输送管84，导热油炉107的排油口通过输油管连通于汽化器78的进油口，汽化器78的排油口连通于换热器77的进油口，换热器77的排油口通过输油连通于导热油炉107的进油口；通过将混合罐76、换热器77、汽化器
78、裂解器79、PSA变压吸附机80、压力泵81、缓冲罐82、氢气存储罐83、脱盐水输送管84和排气泵86分别固定在集装撬101、预处理撬102、收集撬103、裂解撬104、分离撬105和储存撬
106上，以便对甲醇制氢设备进行集中撬装化处理，用以降低设备之间的空间，减少了设备建设时整体占据的空间。

[0059] 在一个实施例中，混合罐76、换热器77、汽化器78、裂解器79、PSA变压吸附机80、压力泵81、缓冲罐82、氢气存储罐83、脱盐水输送管84和排气泵86之间的管道节点均采用法兰盘连接。
[0060] 本发明在工作时：利用拖车带动挂车体202将运输罐201移动至集装撬101的内部，然后通过定位架602利用定位槽75对挂车体202的车轮进行定位，然后解除拖车与运输罐201之间的连接，以便拖车可以继续进行运输作业，然后通过高清探头501对运输罐201、挂车体202和排料管203整体图像进行采集，并传输至图像处理器503，然后通过图像处理器
503对采集的图像进行分割处理，并进行特征比对，以便利用图像识别技术判断运输罐201、挂车体202和排料管203当前的角度，当角度出现偏差时，通过中控单元502根据偏差角度启动对应的继电器504工作，工作的继电器504启动对应的第二气缸601工作，工作的第二气缸
601推动定位架602对运输罐201、挂车体202和排料管203的角度进行调节，通过设置的滚珠
603用以降低定位架602与集装撬101之间的摩擦力，当然后通过高清探头501继续进行图像采集，以便对调节后运输罐201、挂车体202和排料管203的角度进行验证，当角度验证合格后，通过第一气缸301的活塞杆带动连接架302运动，运动的连接架302带动连接头402运动，运动的连接头402带动顶杆403插入连接座401内，通过顶杆403对密封盖板404进行挤压，使密封盖板404带动弹簧405进行拉伸的同时带动封堵杆406从连接座401的孔内滑出，以便将连接座401和连接头402连通，从而可以自动完成输送机构2与制氢设备之间的连接，且可以利用输送机构2作为设备的甲醇原料存储罐，以便将输送机构2运输的甲醇原料直接投入制氢设备内进行制氢生产，节约了设备整体占据的空间及甲醇原料排入甲醇存储罐中需要消耗的时间，提高了工作效率，当进行制氢生产时，通过第一计量泵72利用排液管71将甲醇原料抽出，并输送至混合罐76内，同时，通过脱盐水输送管84利用外接设备将脱盐水输送至混合罐76内，以便利用混合罐76对脱盐水和甲醇原料进行混合，然后通过混合罐76将混合后的液体排出至换热器77内，然后通过换热器77利用汽化器78排出的导热油对液体进行预热，然后通过换热器77将预热后的液体排入汽化器78内，然后通过汽化器78利用导热油炉
107排出的导热油对液体进行汽化，汽化温度为300℃左右，然后通过汽化器78将汽化后的蒸汽排入裂解器79内，然后通过裂解器79利用催化剂对蒸汽进行催化裂解和变换反应处理，然后通过裂解器79将换热冷凝后的气体排入PSA变压吸附机80内，裂解器79内未转化完成的甲醇和冷凝形成的水排入外接设备内，以便利用外界设备将甲醇和冷凝水排入混合罐
76内进行循环使用，然后通过PSA变压吸附机80对气体进行变压吸附提纯，获取高纯度氢气，然后通过压力泵81将提纯后的氢气注入氢气存储罐83内，以便利用氢气存储罐83对氢气进行存储，然后通过缓冲罐82将部分提纯后的氢气导入导热油炉107内，用以为导热油炉
107内提供燃料，然后通过换热器77将使用后的导热油排回至导热油炉107内，以便利用导热油炉107对循环的导热油进行加热，然后通过排气泵86将PSA变压吸附机80内分离的二氧化碳抽出，并输送至二氧化碳存储罐74的内部进行存储。

[0061] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

专利地区：内蒙古

专利申请日期：2023-09-20

专利公开日期：2023-11-24

专利公告号：CN116946975B