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龙图腾网获悉四川天采科技有限责任公司申请的专利一种天然气水蒸气联合转化与质子交换膜水电解耦合的混动制氢系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117658072B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311651230.X，技术领域涉及：C01B3/34；该发明授权一种天然气水蒸气联合转化与质子交换膜水电解耦合的混动制氢系统是由钟雨明;汪兰海;陈运;刘兴龙;詹家聪;唐金财;蔡跃明设计研发完成，并于2023-12-04向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种天然气水蒸气联合转化与质子交换膜水电解耦合的混动制氢系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种天然气水蒸气联合转化与质子交换膜水电解耦合的一种混动制氢系统，其由能源原料模块、联合转化SUR制氢模块、质子交换膜水电解PEM制氢模块与变压吸附PSA提氢模块组成，其特点是可提供一种从天然气与水蒸气为原料制取纯度大于等于99.995％的氢气过程中的能量传递、转化效率以及能量高效平衡、且可依据资源供应情况自动切换制氢模块化的一种天然气水蒸气SUR制氢与PEM制氢高效耦合的混合制氢系统，利用产生的蒸汽与能量为PEM制氢模块提供预热脱盐水与热量，为SUR制氢模块中的对流及辐射SMR与自热式ATR转化炉反应器进行蒸汽转化反应及后续的中高温变换反应提供足够能量，降低制氢成本。

本发明授权一种天然气水蒸气联合转化与质子交换膜水电解耦合的混动制氢系统在权利要求书中公布了：1.一种天然气水蒸气联合转化与质子交换膜水电解耦合的混动制氢系统，其特征在于，混动制氢系统是由能源原料模块、质子交换膜水电解PEM制氢模块、天然气水蒸气联合转化SUR制氢模块、变压吸附PSA提氢模块，以及各模块之间管道、阀门、换热器所构成，其中，能源原料模块是对天然气原料预处理、电能、工艺水与锅炉水及蒸汽的处理，优化各原料组分与能量以适配下游模块要求，包括以天然气作为燃料气与原料气的SUR制氢模块、以产生的解吸气作为燃料气的PSA提氢模块、由PEM制氢模块产生的纯氧气体与来自混动制氢系统外作为助燃的补充空气形成的加热器或换热器模块、常压或增压机模块、原料天然气脱硫与脱盐工艺水混合蒸汽及预转化气的预处理模块，天然气发电机或水电或其它电力供应模块，工艺水、锅炉水脱盐预处理及换热模块、预热脱盐水与蒸汽储罐模块，以及模块内外的工艺原料、燃料、电力管网进出口管道与控制阀门；PEM制氢模块主要由一级或多级串联并联的质子交换膜水电解槽、储水罐、气液处理器、整流器、电加热器、控制系统、节流阀与旁路阀门、氢气H2与氧气O2气体冷却器、H2催化脱氧器，以及模块内外连接的电力、H2、O2气体管道与工艺热冷水管道及控制阀门组成；SUR制氢模块主要包括混合蒸汽的预热转化器、设有对流与辐射段的SMR转化炉反应器、顶部设有燃烧室的自热式蒸汽ATR转化炉反应器、中高温变换反应器、气液分离器、换热器、汽包、废热锅炉，以及模块内外连接的混合蒸汽、预转化气、中间转化气、转化气、变换气、燃料气、PSA提氢解吸气气体管道与脱盐水、锅炉给水、蒸汽储罐、循环水管道、除氧器、输送与循环泵及控制阀门；PSA提氢模块由多个串联并联的吸附塔、解吸气缓冲罐，以及模块内外连接的电力、H2产品气解吸气、PEM制氢模块流出的H2、SUR制氢模块流出的变换气气体管道，以及程序控制阀与调节阀组所构成，具体流程为， 1能源原料模块，来自城市燃气或工业天然气作为原料气，经压缩机增压至0.3~5.0MPa及预加热至250~380℃后进入加氢脱硫，来自PEM制氢模块的H2作为加氢来源，脱硫后的净化原料气，与来自水蒸气储罐旁路阀控制的脱盐水蒸气及来自SUR制氢模块流出的作为工艺蒸汽的中低压蒸汽混合形成天然气水蒸气混合蒸汽，进入SUR制氢模块，除原料气外的其余来自城市燃气或工业天然气作为燃料气，与来自PEM制氢模块流出的O2及来自PSA提氢模块的解吸气，或系统外的空气混合进入SUR制氢模块进行燃烧与补充燃料，为SUR制氢模块中的位于对流及辐射段SMR转化炉顶部及ATR转化炉顶部的燃烧室进行燃烧，为SMR与ATR转化炉反应器转化提供热量，同时，来自城市自来水或工业用水，经过脱盐后，一部分经脱盐后的脱盐水作为冷却水对SUR制氢模块中的ATR转化炉反应器进行水喷射冷却并从冷却水夹套流出返回作为工艺循环水循环使用，一部分经脱盐水预热至70~90℃作为工艺水进入SUR制氢模块的除氧器并经热水泵调节，其中，预热脱盐水的一部分作为工作介质输入PEM制氢模块，一部分再经蒸汽锅炉形成的新鲜脱盐水蒸汽及SUR制氢模块的SMR转化炉对流段而形成工艺蒸汽，作为能源原料模块的工艺蒸汽进入蒸汽储罐，其中，流出的一部分工艺蒸汽经旁路阀门调控流出的工艺蒸气与净化脱硫后作为原料天然气混合形成混合蒸汽再进入SUR制氢模块，或及流出的一部分工艺蒸汽作为PEM制氢的蒸汽工作介质经节流阀流入PEM制氢模块，来自SUR制氢模块及PEM制氢模块中的排空烟气经过冷热交换与气液分离，其中的水返回预处理，气体排放，来自城市电网或工业电网的电力，直接接入PEM制氢模块的控制系统，为其提供水电解制氢及电加热器开工或独立运行所需的电力，或采用现场发电设备或调峰电力，包括沼气直接发电、管网天然气发电、水电站、热电，为PEM制氢模块提供电力； 2PEM制氢模块，来自能源原料模块的电力输入接通由变压器与控制柜组成的控制系统并输入直流电压的同时，或工作介质为液态水工况下，从储水罐流出的70~90℃的预热脱盐水经调节阀，或工作介质为脱盐水蒸汽工况下，从水蒸气储罐流出的水蒸气经过节流喷射阀门得到的高温水蒸气，经冷却至100~120℃并脱除液态水后，流入电解槽，电解槽的操作温度分别为，70~100℃或100~120℃，从电解槽交换膜阳极析出浓度为98.5~99.5%、压力为0.3~5.0MPa的O2并经冷却器冷却后进入储氧罐，并作为燃料气输出进入SUR制氢模块，从电解槽阴极析出浓度为99.0~99.99%、压力为0.3~5.0MPa的H2经水气分离器脱除水后，一部分或直接或经催化脱氧、换热冷却后，或直接作为工业级H2产品气输出，一部分作为能源原料模块的原料天然气加氢脱硫的H2来源，或及进入PSA提氢模块进行H2产品气的提纯制备； 3SUR制氢模块，来自能源原料模块的天然气水蒸气混合蒸汽经对流式预热器预加热形成预转化气进入SUR模块的装载有镍镍系蒸汽重整转化催化剂的SMR转化炉反应器进行初次的催化重整转化反应，反应温度为700~850℃，反应压力为0.3~5.0MPa，转化炉反应器反应所需的热量，是由能源原料模块的除原料气外的其余来自城市燃气或工业天然气以及来自PSA提氢模块的含H2解吸气和模块外的空气为燃料气、补充燃料气及助燃烧气在转化炉顶部或下部或两侧的燃烧器进行燃烧所得到的流经列管外的高温烟气经辐射传热所获得，流出的高温烟气作为预热器热源、汽包、蒸汽锅炉及转化废锅热源，并经换热降温及处理后作为烟气排放，从转化炉反应器流出的中间转化气，其中的甲烷含量为20~40%，进入设置在SUR模块中的ATR转化炉反应器上部的燃烧室，与来自PEM制氢模块的98.5~99.5%O2进行非催化部分氧化与完全氧化的燃烧反应，产生的燃烧热量直接由反应物携带形成的高温气体进入位于燃烧室下部且装载有镍镍系重整转化催化剂床层进行深度重整转化反应，转化反应温度为800~950℃，转化反应压力为0.3~5.0MPa，甲烷转化率达到100%，一部分经脱盐后的脱盐水作为冷却水对ATR转化炉反应器进行水喷射冷却并从冷却水夹套流出返回作为工艺循环水循环使用，流出的转化气经冷却、汽包、废热锅炉换热给脱盐工艺水蒸气供热后，进入中高温变换反应，变换反应温度为260~450℃，反应压力为0.3~5.0MPa，转化气经中高温变换反应后形成变换气，其组成为，80~90%H2、9~19%二氧化碳CO2、小于1%一氧化碳CO以及其余微量碳氢化合物杂质，变换气经与锅炉给水、脱盐水换热后进入PSA提氢模块进行提氢； 4PSA提氢模块，来自PEM制氢模块纯度为99.0~99.99%且或直接或经催化脱氧后的H2与来自SUR制氢模块含H2浓度为80~90%的变换气分别或混合进入由至少3个及以上且装载有吸附剂的连接方式为串联或并联或串并联的复合床层吸附塔器、吸附塔器之间的管道、程序控制阀门与调节阀门组形成的变压吸附PSA系统，吸附压力为0.3~5.0MPa，吸附温度为20~80℃，吸附塔器交替切换进行包括吸附、均压、顺放、逆放、真空冲洗、终充步骤的吸附与解吸循环操作，从中获得纯度大于等于99.995%的H产品气进入H产品气罐，从中获得的解吸气进入缓冲罐后作为补充燃料气返回至SUR制氢板块循环使用，由此，H产品气的总收率大于等于90%。

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