CN109028755B - 一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产液氢时的正‑仲氢转化工艺，工艺步骤如下：原料氢气依次进入一号换热器和一号反应器中的换热管路进行换热冷却，然后原料氢气依次进入一号、二号吸附器进行有害气体杂质的吸附清理；接着原料氢气进入一号反应器中的正‑仲氢转化管路中进行气态氢正‑仲氢一级转化；然后原料氢气再进入一号反应器中的换热管路进行换热冷却；接着原料氢气依次进入二号、三号、四号、五号、六号换热器和二号反应器中的换热管路进行换热冷却液化，经冷却液化得到的液氢进入二号反应器中的正‑仲氢转化管路中进行液态氢正‑仲氢二级转化，一号换热器和一号、二号反应器采用液氮进行换热。上述的正‑仲氢转化工艺能使液氢中的仲氢浓度不低于98%。

Description

一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺
技术领域
本发明涉及液氢生产工艺，具体涉及一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺。
背景技术
液氢是由氢液化而成的无色无臭的透明液体，是仲氢（p-H2）和正氢（o-H2）的混合物。正氢和仲氢是分子氢的两种自旋异构体，仲氢与正氢的化学性质完全相同，而物理性质有所差异。在室温或高于室温时，正、仲氢的平衡组分比为75:25，称为标准氢（n-H2）或正常氢。低于常温时，正、仲氢的平衡组分比将发生变化，仲氢所占的百分比增加。气态氢的正仲态转化在存在催化剂的情况下才能发生，而液态氢则在没有催化剂的情况下自会自发地发生正仲转化，但转化速率较慢。氢的正仲转化是一放热反应，转化过程中放出的热量和转化时的温度有关。为减少正仲氢转化放热造成的液氢蒸发损失，所有液氢产品中要求仲氢含量至少在95%以上，即要求液化时将正氢基本上都催化转化为仲氢。但是现有的生产液氢时的正-仲氢转化工艺无法使液氢中的正氢基本上转化为仲氢，使得液氢中仲氢浓度不超过90%。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能提高液氢中仲氢浓度的生产液氢时的正-仲氢转化工艺。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：工艺步骤如下：首先制备液氢的原料氢气依次进入一号换热器和一号反应器中的换热管路进行换热冷却，一号换热器和一号反应器采用液氮进行换热，然后原料氢气依次进入一号吸附器和二号吸附器进行有害气体杂质的吸附清理，防止后道的正-仲氢转化管路中的催化正-仲氢转化的催化剂受到有害气体杂质的毒害；接着原料氢气进入一号反应器中的正-仲氢转化管路中进行换热冷却和气态氢正-仲氢一级转化；然后原料氢气再进入一号反应器中的换热管路进行换热冷却；接着原料氢气依次进入二号换热器、三号换热器、四号换热器、五号换热器、六号换热器、二号反应器中的换热管路进行换热冷却液化，经冷却液化得到的液氢进入二号反应器中的正-仲氢转化管路中通过催化剂进行液态氢正-仲氢二级转化，二号反应器也采用液氮进行换热。
进一步的，前述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其中：工艺步骤还包括：循环氢经增压管路增压后依次进入一号换热器和一号反应器中的换热管路进行换热冷却，然后循环氢进入三号吸附器进行杂质的吸附清理；接着循环氢进入二号换热器进行换热冷却，然后循环氢分成两部分，即：第一部分循环氢和第二部分循环氢，第一部分循环氢依次进入三号换热器、四号换热器、五号换热器、六号换热器中进行换热冷却，然后第一部分循环氢进入二号反应器为二号反应器提供冷量；第一部分循环氢从二号反应器出来后依次进入六号换热器、五号换热器、四号换热器、三号换热器、二号换热器、一号换热器中为各个换热器提供冷量；而第二部分循环氢进入一号透平膨胀机组内进行氢气压缩、膨胀节流，使第二部分循环氢降温，然后第二部分循环氢进入四号换热器为四号换热器提供冷量；接着第二部分循环氢进入二号透平膨胀机组内进行氢气压缩、膨胀节流，使第二部分循环氢降温；然后第二部分循环氢依次进入五号换热器、四号换热器、三号换热器、二号换热器、一号换热器中为各个换热器提供冷量；第一部分循环氢和第二部分循环氢为一号换热器提供冷量后汇流至增压管路中，从而完成一个循环；然后循环氢经增压管路增压后继续循环。
进一步的，前述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其中：一号换热器、一号反应器、一号吸附器、二号吸附器、三号吸附器集成于一级氢气液化冷箱中。
进一步的，前述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其中：二号换热器、三号换热器、四号换热器、五号换热器、六号换热器、二号反应器集成于二级氢气液化冷箱中。
进一步的，前述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其中：一号反应器的正-仲氢转化管路进口的原料氢流量为240～265千克/小时、压力为1.95～2.15MPa、温度为97～107K、流量阻力不超过57～63kPa；一号反应器的正-仲氢转化管路出口的原料氢温度为77～85K、原料氢中仲氢浓度不低于46.3%。
进一步的，前述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其中：二号反应器的正-仲氢转化管路进口的原料氢流量为240～265千克/小时、压力为0.228～0.252MPa、温度为22.42～24.78K、蒸汽份额为12.54～13.86%、流量阻力不超过12.35～13.65kPa；二号反应器的正-仲氢转化管路出口的原料氢中仲氢浓度不低于98%。
进一步的，前述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其中：一号反应器的换热管路中的循环氢进口的流量为1558～1722千克/小时、压力为1.95～2.15MPa、温度为97～107K、流量阻力不超过57～63kPa。
进一步的，前述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其中：一号反应器机组功率为140.2～155kW，一号反应器中原料氢的热量转换不超过10.2～11.2kW，平均集成温度位差不低于7.315～8.085K，液氮饱和压力为0.1235～0.1365 MPa，一号反应器壳体中的液氮压力为0.11875～0.13125 MPa，壳体内液氮沸点不超过75.24～83.16K，液氮耗量为2584～2856千克/小时，反应器壳体内无氮气蒸汽过热。
进一步的，前述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其中：二号反应器机组功率为30.02～33.18kW，二号反应器中原料氢的热量转换不超过24.7～27.3kW，平均集成温度位差不低于2.02～2.23K，二号反应器壳体中的液氮压力为0.11875～0.13125 MPa，壳体内液氮沸点不超过20～22.1K，液氮耗量为300～330千克/小时，反应器壳体内无氮气蒸汽过热。
本发明的优点为：本发明所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺能使液氢中的仲氢浓度不低于98%，并且利用循环氢进行循环后能节约能源。
附图说明
图1为本发明所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，工艺步骤如下：首先制备液氢的原料氢气经过原料氢管路91依次进入一号换热器1和一号反应器2中的换热管路进行换热冷却，一号换热器1和一号反应器2采用液氮进行换热，然后原料氢气依次进入一号吸附器21和二号吸附器22进行有害气体杂质的吸附清理，防止后道的正-仲氢转化管路中的催化正-仲氢转化的催化剂受到有害气体杂质的毒害；接着原料氢气进入一号反应器2中的正-仲氢转化管路23中进行换热冷却和通过催化剂进行气态氢正-仲氢一级转化；然后原料氢气再进入一号反应器2中的换热管路进行换热冷却；接着原料氢气依次进入二号换热器3、三号换热器4、四号换热器5、五号换热器6、六号换热器7、二号反应器8中的换热管路进行换热冷却液化，经冷却液化得到的液氢进入二号反应器8中的正-仲氢转化管路81中通过催化剂进行液态氢正-仲氢二级转化。
原料氢经过多次换热冷却后能更好的正-仲氢转化，并且原料氢在气态时经过了气态氢正-仲氢一级转化，而在液态时经过了液态氢正-仲氢二级转化，使得原料氢中的正氢能最大程度的转化为仲氢。
一号、二号反应器2、8均为多气流下沉式管壳设备，一号、二号反应器2、8中的正-仲氢转化管路分别包括一段螺旋卷曲换热管和一段直换热管，螺旋卷曲换热管环套于直换热管的外侧，在直换热管中设置有能催化氢气正-仲氢转化的催化剂。在一号、二号反应器2、8中的正-仲氢转化管路的出口上均设置有能过滤氢气防止催化剂流出的金属滤芯，一号反应器2中的金属滤芯的过滤精度不超过40微米，而二号反应器8中的金属滤芯的过滤精度不超过10微米，两个金属滤芯均能够进行外部加温/预冷，还能够通过反吹来清洁表面。氢气在螺旋卷曲换热管中会与壳体中的液氮进行热交换，从而为氢气液化提供冷量，螺旋卷曲换热管能增加氢气与液氮热交换的面积，使得氢气能更快的冷却；然后氢气会在直换热管中进行正-仲氢转化，同时还会与液氮进行热交换，使得氢冷却和正-仲氢转化同步进行，并且还吸收了正-仲氢转化过程中产生的热量，解决了正-仲氢转化过程中温度维持问题。
另外，工艺步骤还包括：循环氢经增压管路11增压后经过循环氢管路92依次进入一号换热器1和一号反应器2中的换热管路进行换热冷却，然后循环氢进入三号吸附器24进行杂质的吸附清理；接着循环氢进入二号换热器3进行换热冷却，然后循环氢分成两部分，即：第一部分循环氢和第二部分循环氢，第一部分循环氢依次进入三号换热器4、四号换热器5、五号换热器6、六号换热器7中进行换热冷却，然后第一部分循环氢进入二号反应器8为二号反应器8提供冷量；第一部分循环氢从二号反应器8出来后由于温度较低从而能依次进入六号换热器7、五号换热器6、四号换热器5、三号换热器4、二号换热器3、一号换热器1中为各个换热器提供冷量；而第二部分循环氢进入一号透平膨胀机组12内进行氢气压缩、膨胀节流，使第二部分循环氢降温，然后第二部分循环氢进入四号换热器5为四号换热器5提供冷量；接着第二部分循环氢进入二号透平膨胀机组13内进行氢气压缩、膨胀节流，使第二部分循环氢降温，透平膨胀机是一种能利用节流膨胀原理来冷却气体的装置；然后第二部分循环氢依次进入五号换热器6、四号换热器5、三号换热器4、二号换热器3、一号换热器1中为各个换热器提供冷量；第一部分循环氢和第二部分循环氢为一号换热器1提供冷量后汇流至增压管路11中，从而完成一个循环；然后循环氢经增压管路11增压后继续循环。
循环氢通常为储罐中液氢蒸发产生的蒸发气，利用蒸发气作为循环氢一方面能回收蒸发气，从而节约氢气，另一方面循环氢循环后能为***提供冷量，尤其是为二号反应器8提供冷量，保证二号反应器8的正常运行，从而使液态氢正-仲氢二级转化更好的完成。
在本实施例中，一号换热器1、一号反应器2、一号吸附器21、二号吸附器22、三号吸附器24集成于一级氢气液化冷箱中。二号换热器3、三号换热器4、四号换热器5、五号换热器6、六号换热器7、二号反应器8集成于二级氢气液化冷箱中。
在本实施例中，一号反应器2的正-仲氢转化管路23进口的原料氢流量为240～265千克/小时、压力为1.95～2.15MPa、温度为97～107K、流量阻力不超过57～63kPa；一号反应器2的正-仲氢转化管路23出口的原料氢温度为77～85K、原料氢中仲氢浓度不低于46.3%。
二号反应器8的正-仲氢转化管路81进口的原料氢流量为240～265千克/小时、压力为0.228～0.252MPa、温度为22.42～24.78K、蒸汽份额为12.54～13.86%、流量阻力不超过12.35～13.65kPa；二号反应器8的正-仲氢转化管路81出口的原料氢中仲氢浓度不低于98%。
一号反应器2的换热管路中的循环氢进口的流量为1558～1722千克/小时、压力为1.95～2.15MPa、温度为97～107K、流量阻力不超过57～63kPa。
一号反应器2机组功率为140.2～155kW，一号反应器2中原料氢的热量转换不超过10.2～11.2kW，平均集成温度位差不低于7.315～8.085K，液氮饱和压力为0.1235～0.1365MPa，一号反应器2壳体中的液氮压力为0.11875～0.13125 MPa，壳体内液氮沸点不超过75.24～83.16K，液氮耗量为2584～2856千克/小时，反应器壳体内无氮气蒸汽过热。
二号反应器8机组功率为30.02～33.18kW，二号反应器8中原料氢的热量转换不超过24.7～27.3kW，平均集成温度位差不低于2.02～2.23K，二号反应器8壳体中的液氮压力为0.11875～0.13125 MPa，壳体内液氮沸点不超过20～22.1K，液氮耗量为300～330千克/小时，反应器壳体内无氮气蒸汽过热。

Claims (9)

1.一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：工艺步骤如下：首先制备液氢的原料氢气依次进入一号换热器和一号反应器中的换热管路进行换热冷却，一号换热器和一号反应器采用液氮进行换热，然后原料氢气依次进入一号吸附器和二号吸附器进行有害气体杂质的吸附清理，防止后道的正-仲氢转化管路中的催化正-仲氢转化的催化剂受到有害气体杂质的毒害；接着原料氢气进入一号反应器中的正-仲氢转化管路中进行换热冷却和气态氢正-仲氢一级转化；然后原料氢气再进入一号反应器中的换热管路进行换热冷却；接着原料氢气依次进入二号换热器、三号换热器、四号换热器、五号换热器、六号换热器、二号反应器中的换热管路进行换热冷却液化，经冷却液化得到的液氢进入二号反应器中的正-仲氢转化管路中进行液态氢正-仲氢二级转化，二号反应器也采用液氮进行换热。
2.根据权利要求1所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：工艺步骤还包括：循环氢经增压管路增压后依次进入一号换热器和一号反应器中的换热管路进行换热冷却，然后循环氢进入三号吸附器进行杂质的吸附清理；接着循环氢进入二号换热器进行换热冷却，然后循环氢分成两部分，即：第一部分循环氢和第二部分循环氢，第一部分循环氢依次进入三号换热器、四号换热器、五号换热器、六号换热器中进行换热冷却，然后第一部分循环氢进入二号反应器为二号反应器提供冷量；第一部分循环氢从二号反应器出来后依次进入六号换热器、五号换热器、四号换热器、三号换热器、二号换热器、一号换热器中为各个换热器提供冷量；而第二部分循环氢进入一号透平膨胀机组内节流膨胀，使第二部分循环氢降温，然后第二部分循环氢进入四号换热器为四号换热器提供冷量；接着第二部分循环氢进入二号透平膨胀机组内节流膨胀，使第二部分循环氢降温；然后第二部分循环氢依次进入五号换热器、四号换热器、三号换热器、二号换热器、一号换热器中为各个换热器提供冷量；第一部分循环氢和第二部分循环氢为一号换热器提供冷量后汇流至增压管路中，从而完成一个循环；然后循环氢经增压管路增压后继续循环。
3.根据权利要求1或2所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：一号换热器、一号反应器、一号吸附器、二号吸附器、三号吸附器集成于一级氢气液化冷箱中。
4.根据权利要求1或2所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：二号换热器、三号换热器、四号换热器、五号换热器、六号换热器、二号反应器集成于二级氢气液化冷箱中。
5.根据权利要求1所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：一号反应器的正-仲氢转化管路进口的原料氢流量为240～265千克/小时、压力为1.95～2.15MPa、温度为97～107K、流量阻力不超过57～63kPa；一号反应器的正-仲氢转化管路出口的原料氢温度为77～85K、原料氢中仲氢浓度不低于46.3%。
6.根据权利要求1所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：二号反应器的正-仲氢转化管路进口的原料氢流量为240～265千克/小时、压力为0.228～0.252MPa、温度为22.42～24.78K、蒸汽份额为12.54～13.86%、流量阻力不超过12.35～13.65kPa；二号反应器的正-仲氢转化管路出口的原料氢中仲氢浓度不低于98%。
7.根据权利要求2所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：一号反应器的换热管路中的循环氢进口的流量为1558～1722千克/小时、压力为1.95～2.15MPa、温度为97～107K、流量阻力不超过57～63kPa。
8.根据权利要求2所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：一号反应器机组功率为140.2～155kW，一号反应器中原料氢的热量转换不超过10.2～11.2kW，平均集成温度位差不低于7.315～8.085K，液氮饱和压力为0.1235～0.1365 MPa，一号反应器壳体中的液氮压力为0.11875～0.13125 MPa，壳体内液氮沸点不超过75.24～83.16K，液氮耗量为2584～2856千克/小时，反应器壳体内无氮气蒸汽过热。
9.根据权利要求2所述的一种生产液氢时的正-仲氢转化工艺，其特征在于：二号反应器机组功率为30.02～33.18kW，二号反应器中原料氢的热量转换不超过24.7～27.3kW，平均集成温度位差不低于2.02～2.23K，二号反应器壳体中的液氮压力为0.11875～0.13125MPa，壳体内液氮沸点不超过20～22.1K，液氮耗量为300～330千克/小时，反应器壳体内无氮气蒸汽过热。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112629158A (zh) * 2020-12-25 2021-04-09 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 一种带正–仲氢转化的氢液化***
CN112808176B (zh) * 2020-12-30 2022-09-20 同济大学 一种正仲氢转化装置及正仲氢高性能转化方法
CN113606494B (zh) * 2021-07-29 2023-05-09 中国科学院合肥物质科学研究院 一种生产不同组分正氢和仲氢的装置
CN114087845B (zh) * 2021-11-19 2022-07-15 北京大臻科技有限公司 一种基于仲氢循环的液氢生产装置、***及方法
CN114322451B (zh) * 2021-12-20 2024-04-30 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 制氢生产用的氢气液化装置
CN114704765B (zh) * 2022-03-31 2023-03-24 浙江大学 一种基于低温制冷机的氢气液化和蒸发气再冷凝***
CN115077200B (zh) * 2022-06-23 2023-01-20 北京中科富海低温科技有限公司 一种氢气液化***及其方法
CN115854651B (zh) * 2022-11-25 2023-09-15 浙江大学 一种利用制冷机预冷的氢液化方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102080919B (zh) * 2011-01-18 2013-08-07 四川亚联高科技股份有限公司 一种氢液化工艺
WO2015113518A1 (zh) * 2014-02-01 2015-08-06 闻永举 由樟科提取物或艾纳香提取物制备高纯度龙脑的方法
CN103836333B (zh) * 2012-11-27 2016-08-17 北京航天试验技术研究所 一种仲氢绝热转化制冷装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10352128A1 (de) * 2003-11-04 2005-06-09 Dylla, Anett, Dipl.-Ing. Multifunktionales Energienetz und Vorrichtungen hierfür

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102080919B (zh) * 2011-01-18 2013-08-07 四川亚联高科技股份有限公司 一种氢液化工艺
CN103836333B (zh) * 2012-11-27 2016-08-17 北京航天试验技术研究所 一种仲氢绝热转化制冷装置
WO2015113518A1 (zh) * 2014-02-01 2015-08-06 闻永举 由樟科提取物或艾纳香提取物制备高纯度龙脑的方法

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