CN114322451B - 制氢生产用的氢气液化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制氢生产用的氢气液化装置，包括：原料氢压缩机、两级循环氢压缩机、中压透平膨胀机、低压透平膨胀机、两级预冷换热器、五级液化冷却器；每级预冷换热器中均设置有产品氢通道、预冷介质通道、循环氢通道、循环氢回流通道、循环低温氢通道；一至三级液化冷却器中均设置有产品氢通道、循环氢通道、循环氢回流通道、循环低温氢通道，四级液化冷却器中设置有产品氢通道、循环氢通道、循环氢回流通道，五级液化冷却器中设置有产品氢通道、循环氢通道；一级循环氢压缩机与二级循环氢压缩机之间连接有循环氢压缩输送管。本发明的优点在于：结构紧凑，各级换热设备的能量分布合理，确保产品氢的持续稳定的液化及正仲氢的转化。

Description

制氢生产用的氢气液化装置
技术领域
本发明涉及氢气液化技术领域，具体涉及氢液化设备。
背景技术
氢能源是21世纪最具发展潜力的清洁能源。目前氢能源尚未在商业中广泛使用，原因在于氢的液化、储存技术尚不成熟。为了申请人研发了一种制氢生产用氢气液化装置。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种制氢生产用氢气液化装置。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：制氢生产用的氢气液化装置，包括：原料氢压缩机、一级循环氢压缩机、二级循环氢压缩机、中压透平膨胀机、低压透平膨胀机、一级预冷换热器、二级预冷换热器、一级液化冷却器，二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器；每级预冷换热器中均设置有产品氢通道、预冷介质通道、循环氢通道、循环氢回流通道、循环低温氢通道；一级、二级、三级液化冷却器中均设置有产品氢通道、循环氢通道、循环氢回流通道、循环低温氢通道，四级液化冷却器中设置有产品氢通道、循环氢通道、循环氢回流通道，五级液化冷却器中设置有产品氢通道、循环氢通道；一级循环氢压缩机与二级循环氢压缩机之间连接有循环氢压缩输送管。
一级预冷换热器、二级预冷换热器中的预冷介质通道通过预冷介质输送管连通，二级预冷换热器中预冷介质通道的输入端与预冷介质供应机构的输出端连接，一级预冷换热器中预冷介质通道的输出端与预冷介质供应机构的回流端连接。
一级预冷换热器、二级预冷换热器、一级液化冷却器、二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器中的产品氢通道通过产品氢输送管依次连通，原料氢压缩机的输出端与一级预冷换热器中的产品氢通道的输入端连接，五级液化冷却器中的产品氢通道的输出端连接有产品氢输出管，产品氢输出管连接至液氢储罐；原料氢压缩机的输出端连接有产品氢输入管，产品氢输入管与一级预冷换热器中的产品氢通道的输入端连接。
一级预冷换热器、二级预冷换热器、一级液化冷却器、二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器中的循环氢通道通过循环氢输送管依次连通，四级液化冷却器与五级液化冷却器之间的循环氢输送管上设置有节流膨胀阀。
五级液化冷却器中的循环氢通道的输出端与四级液化冷却器、三级液化冷却器、二级液化冷却器、一级液化冷却器、二级预冷换热器、一级预冷换热器中的循环氢回流通道通过循环氢回流输送管依次连通，一级预冷换热器中的循环氢回流通道的输出端通过循环氢回流输出管连接至一级循环氢压缩机的输入端。
低压透平膨胀机的输出端通过低温氢输入管与三级液化冷却器中的循环低温氢通道的输入端连通，低压透平膨胀机输出的氢气压力控制在3.5～3.7bar。
中压透平膨胀机的输出端通过低温氢输入管与二级液化冷却器的循环低温氢通道的输入端连通，中压透平膨胀机输出的氢气压力控制在3.3～3.5bar。
三级液化冷却器中的循环低温氢通道的输出端通过三级低温氢输送管连接至二级液化冷却器与中压透平膨胀机之间的低温氢输入管上。
二级液化冷却器中循环低温氢通道的输入端、一级液化冷却器、二级预冷换热器、一级预冷换热器中的循环低温氢通道通过循环低温氢输送管依次连通，一级预冷换热器中的循环低温氢通道的输出端设置有一级预冷循环低温氢输出管，一级预冷循环低温氢输出管连接至一级循环氢压缩机与二级循环氢压缩机之间的循环氢压缩输送管；。
二级循环氢压缩机的输出端设置有第一循环氢输入管和第二循环氢输入管，第一循环氢输入管与一级预冷换热器中的循环氢通道的输入端连接，第二循环氢输入管分别与低压透平膨胀机的输入端以及中压透平膨胀机的输入端连接。
二级液化冷却器与三级液化冷却器之间的循环氢输送管上连接有带第一流量调节阀的第一调节管路，第一调节管路连接至低压透平膨胀机。
一级液化冷却器与二级液化冷却器之间的循环氢输送管上连接有带第二流量调节阀第二调节管路，第二调节管路连接至中压透平膨胀机。
产品氢输入管上连接有带第三流量调节阀的旁通管路，所述的旁通管路连接至一级预冷循环低温氢输出管。
原料氢压缩机输出的氢气压力控制在28～30bar、温度不超过40℃；二级预冷换热器中产品氢通道输出端输出的氢的温度控制在78～83K，当二级预冷换热器中产品氢通道输出端输出的氢的温度偏高，则加大预冷介质流量；三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度控制在30K，当三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度高于30K时，第一流量调节阀增加开度直至三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度稳定在30K；当第一流量调节阀开度调节至最大后，三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度仍然高于30K，此时第二流量调节阀增大开度，直至三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度稳定在30K；在第一流量调节阀和/或第二流量调节阀增大开度时，第三流量调节阀的开度也相应增大。
进一步地，前述的制氢生产用氢气液化装置，其中，二级预冷换热器、一级液化冷却器、二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器中的产品氢通道中均设置有正仲氢转换催化剂。
进一步地，前述的制氢生产用氢气液化装置，其中，四级液化冷却器与五级液化冷却器之间的产品氢输送管上设置有引射器，液氢储罐上设置有气态氢输出管，气态氢输出管连接至引射器。
进一步地，前述的制氢生产用氢气液化装置，其中，二级预冷换热器与一级液化冷却器之间的产品氢输送管上还设置有产品氢气除杂吸附器。
进一步地，前述的制氢生产用氢气液化装置，其中，二级预冷换热器与一级液化冷却器之间的循环氢输送管上设置有循环氢气除杂吸附器。
进一步地，前述的制氢生产用氢气液化装置，其中，预冷介质采用液氮。
进一步地，前述的制氢生产用氢气液化装置，其中，二级预冷换热器与一级液化冷却器之间的产品氢输送管上设置有第一温度检测装置；三级液化冷却器与四级液化冷却器之间的产品氢输送管上设置有第二温度检测装置。
进一步地，前述的制氢生产用氢气液化装置，其中，产品氢输出管上设置有产品氢压力表和产品氢温度表。
进一步地，前述的制氢生产用氢气液化装置，其中，一级预冷换热器、二级预冷换热器与一级液化冷却器，二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器分别集成在两个高真空绝热的冷箱中。
本发明的优点是：一、结构紧凑，各级换热设备的能量分布合理。两级预冷能对产品氢预先降温，为冷却液化做好准备，中压透平膨胀机等熵膨胀产生的低温冷却介质氢用于吸收产品氢液化前的显热，从而有效较少低压透平膨胀机的负荷，两者相辅相成为产品氢的液化稳定提供冷量。二、带第一流量调节阀的第一调节管路、带第二流量调节阀的第一调节管路、以及带第三流量调节阀的第三旁通管路的设置，实现了产品氢液化过程中不稳定的***自调节过程，确保产品氢的持续稳定的液化及正仲氢的转化。
附图说明
图1是本发明所述的制氢生产用的氢气液化装置的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，制氢生产用的氢气液化装置，包括：原料氢压缩机1、一级循环氢压缩机21、二级循环氢压缩机22、低压透平膨胀机31、中压透平膨胀机32、一级预冷换热器41、二级预冷换热器42、一级液化冷却器51，二级液化冷却器52、三级液化冷却器53、四级液化冷却器54、五级液化冷却器55、液氢储罐6。一级循环氢压缩机21与二级循环氢压缩机22之间连接有循环氢压缩输送管201。
每级预冷换热器中均设置有产品氢通道、预冷介质通道、循环氢通道、循环氢回流通道、循环低温氢通道。一级、二级、三级液化冷却器中均设置有产品氢通道、循环氢通道、循环氢回流通道、循环低温氢通道。四级液化冷却器中设置有产品氢通道、循环氢通道、循环氢回流通道。五级液化冷却器中设置有产品氢通道、循环氢通道。
二级预冷换热器42、一级液化冷却器51、二级液化冷却器52、三级液化冷却器53、四级液化冷却器54、五级液化冷却器55中的产品氢通道中均设置有正仲氢转换催化剂。
一级预冷换热器41、二级预冷换热器42中的预冷介质通道通过预冷介质输送管401连通。二级预冷换热器42中预冷介质通道的输入端与预冷介质供应机构43的输出端连接，一级预冷换热器41中预冷介质通道的输出端与预冷介质供应机构43的回流端连接。本实施例中，所述的预冷介质采用液氮。液氮由预冷介质供应机构43的输出端输出，依次进入一级预冷换热器41与二级预冷换热器42中的预冷介质通道中，吸收了热量后的氮气从预冷介质供应机构43的回流端回流至预冷介质供应机构43中，以此不断循环。预冷介质循环运行示意如图1中的虚线所示。
一级预冷换热器41、二级预冷换热器42、一级液化冷却器51、二级液化冷却器52、三级液化冷却器53、四级液化冷却器54、五级液化冷却器55中的产品氢通道通过产品氢输送管501依次连接。原料氢压缩机1的输出端连接有产品氢输入管101，产品氢输入管101与一级预冷换热器41中的产品氢通道的输入端连接。五级液化冷却器55中的产品氢通道的输出端连接有产品氢输出管502，产品氢输出管502连接至液氢储罐6。产品氢输出管502上设置有产品氢压力表5021和产品氢温度表5022。产品氢压力表5021用于检测液氢储罐6内的压力，产品氢温度表5022用于检测输入至液氢储罐6内液氢的温度。本实施例中，四级液化冷却器54与五级液化冷却器55之间的产品氢输送管上设置有引射器10，液氢储罐6上设置有带控制阀的气态氢输出管61，气态氢输出管61连接至引射器10。此外，二级预冷换热器42与一级液化冷却器41之间的产品氢输送管上还设置有产品氢气除杂吸附器5011。
一级预冷换热器41、二级预冷换热器42、一级液化冷却器51、二级液化冷却器52、三级液化冷却器53、四级液化冷却器54、五级液化冷却器55中的循环氢通道通过循环氢输送管602依次连通。四级液化冷却器54与五级液化冷却器55之间的循环氢输送管上设置有节流膨胀阀7。二级预冷换热器42与一级液化冷却器51之间的循环氢输送管上设置有循环氢气除杂吸附器6021。二级预冷换热器42输出端位置的产品氢输送管上设置有第一温度检测装置，所述的第一温度检测装置为第一温度计5012。三级液化冷却器53与四级液化冷却器54之间的产品氢输送管上设置有第二温度检测装置，所述的第二温度检测装置为第二温度计5013。
五级液化冷却器55中的循环氢通道的输出端与四级液化冷却器54、三级液化冷却器53、二级液化冷却器52、一级液化冷却器51、二级预冷换热器42、一级预冷换热器41中的循环氢回流通道通过循环氢回流输送管701依次连通。一级预冷换热器41中的循环氢回流通道的输出端通过循环氢回流输出管702连接至一级循环氢压缩机21的输入端。
低压透平膨胀机31的输出端通过第一低温氢输入管311与三级液化冷却器53中的循环低温氢通道的输入端连接，低压透平膨胀机31输出的氢气压力控制在3.5～3.7bar。
中压透平膨胀机32的输出端通过第二低温氢输入管321与二级液化冷却器52的循环低温氢通道的输入端连接。中压透平膨胀机32输出的氢气压力控制在3.3～3.5bar。
三级液化冷却器53中的循环低温氢通道的输出端通过三级低温氢输送管531连接至二级液化冷却器52与中压透平膨胀机32之间的第二低温氢输入管321上。
二级液化冷却器52中循环低温氢通道的输入端、一级液化冷却器51、二级预冷换热器42、一级预冷换热器41中的循环低温氢通道通过循环低温氢输送管532依次连通，一级预冷换热器41中的循环低温氢通道的输出端设置有一级预冷循环低温氢输出管533，一级预冷循环低温氢输出管533连接至一级循环氢压缩机21与二级循环氢压缩机22之间的循环氢压缩输送管201。
二级循环氢压缩机22的输出端设置有第一循环氢输入管601和第二循环氢输入管301，第一循环氢输入管601与一级预冷换热器41中的循环氢通道的输入端连接，第二循环氢输入管301分别与低压透平膨胀机31的输入端以及中压透平膨胀机32的输入端连接。
二级液化冷却器52与三级液化冷却器53之间的循环氢输送管上连接有带第一流量调节阀911的第一调节管路91，第一调节管路9连接至低压透平膨胀机31。
一级液化冷却器51与二级液化冷却器52之间的循环氢输送管上连接有带第二流量调节阀921第二调节管路92，第二调节管路92连接至中压透平膨胀机32。
产品氢输入管101上连接有带第三流量调节阀1012的旁通管路1011，所述的旁通管路1011连接至循环氢压缩输送管201。
原料氢压缩机1输出的氢气压力控制在28～30bar、温度不超过40℃。二级预冷换热器42中产品氢通道输出端输出的氢的温度控制在78～83K，当二级预冷换热器42中产品氢通道输出端输出的氢的温度偏高，则加大预冷介质的流量，通过加大预冷介质流量以调节二级预冷换热器42中产品氢通道输出端输出的氢的温度，以确保二级预冷换热器42中产品氢通道输出端输出的氢的温度控制在78～83K。
本实施例中，一级预冷换热器41、二级预冷换热器42、产品氢气除杂吸附器5011、循环氢气除杂吸附器6021都集成在高真空绝热的预冷冷箱中。一级液化冷却器51，二级液化冷却器52、三级液化冷却器53、四级液化冷却器54、引射器10、五级液化冷却器55集成在高真空绝热的冷却液化冷箱中。预冷冷箱以及冷却液化冷箱始终维持高真空绝热环境，大大削弱对流热损失、辐射热损失以及导热热损失。
三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度控制在30K，当三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度高于30K时，第一流量调节阀911增加开度，直至三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度稳定在30K。当第一流量调节阀911开度调节至最大后，三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度仍然高于30K，此时第二流量调节阀921增大开度，直至三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度稳定在30K。在第一流量调节阀911和/或第二流量调节阀921增大开度时，第三流量调节阀1012的开度也相应增大。
具体工作原理如下：产品氢的液化过程：需要液化的原料氢气经原料氢压缩机1的输入端进入原料氢压缩机1中，经压缩和降温后，原料氢压缩机1输出端输出的氢气压力为28～30bar、温度不超过40℃。原料氢压缩机1输出端输出的氢气经产品氢输入管101依次通过一级预冷换热器41、二级预冷换热器42中的产品氢通道从而进行预冷，经过两级预冷后的待液化的氢气温度降低至78～83K。之后，待液化氢气经产品氢气除杂吸附器5011净化后，再依次通过一级液化冷却器51、二级液化冷却器52、三级液化冷却器53的产品氢通道，逐级冷却。三级液化冷却器53的产品氢通道输出端输出的氢的温度在30K。温度为30K的氢经四级液化冷却器54的产品氢通道后经引射器10进入五级液化冷却器55的产品氢通道，五级液化冷却器55的产品氢通道中的氢完全液化，五级液化冷却器55的产品氢通道中输出的液氢温度为23K±1.5K，压力为0.15MPa，经产品氢输出管502进入液氢储罐6中储存。由于二级预冷换热器42一级液化冷却器51、二级液化冷却器52、三级液化冷却器53、四级液化冷却器54、五级液化冷却器55中的产品氢通道通中都设置有正仲氢转换催化剂，因此整个冷却液化的过程也是正氢不断转换至仲氢的过程，本实施例中正仲氢连续转化，其目的在于能量分布均匀，温度波动小，能够确保产品中中氢含量大于等于97.0%。
液氢储罐6内闪蒸产生气态氢，当产品氢压力表5021的读数超出设定值，则说明液氢储罐6内气体压力过大，此时气态氢输出管61上的控制阀开启，液氢储罐6内的氢气在引射器10的负压作用下进入引射器10，并在引射器中与由四级液化冷却器54中的产品氢通道输出的氢混合，之后进入五级液化冷却器55的产品氢通道中进一步冷却完全液化，完全液化的产品氢进入液氢储罐6储存。
上述的产品氢的液化过程依次两级预冷以及五级液化冷却，在两级预冷中由预冷介质通道中的液氮与循环低温氢通道中的低温氢提供冷量，在五级液化冷却中，其中在一级液化冷却器51、二级液化冷却器52、三级液化冷却器53中由循环低温氢通道中的低温氢提供冷量，在五级液化冷却器55中，则由依次经循环氢通道中不断冷却、最后经节流膨胀阀7减压降温形成的低温氢提供冷量。
液氮的循环制冷前面已有描述，在此不再赘述。
两路作为冷却介质的低温氢，为了便于描述，将循环氢通道中的低温氢称作为第一路循环冷却介质氢，将循环低温氢通道中循环运行的低温氢称为第二路循环冷却介质氢。
第一路循环冷却介质氢的流程如下：二级循环氢压缩机22的输出端输出的冷却介质氢的温度低于40℃，压力在29～30ba，由第一循环氢输入管601依次进入一级预冷换热器41、二级预冷换热器42中的循环氢通道中进行预冷，然后经循环氢气除杂吸附器6021净化，之后依次通过一级液化冷却器51、二级液化冷却器52、三级液化冷却器53、四级液化冷却器54的循环氢通道逐步冷却，然后经节流膨胀阀7减压降温后进入五级液化冷却器55提供冷量。五级液化冷却器55中吸收了热量后的第一路循环冷却介质氢从五级液化冷却器55中的循环氢通道的输出端、依次经四级液化冷却器54、三级液化冷却器53、二级液化冷却器52、一级液化冷却器51、二级预冷换热器42、一级预冷换热器41中的循环氢回流通道、循环氢回流输出管702进入至一级循环氢压缩机21的输入端，一级循环氢压缩机21中的冷却介质氢经循环氢压缩输送管201进入至二级循环氢压缩机22中，以此不断循环。一级循环氢压缩机21与二级循环氢压缩机22为作为冷却介质的氢补充压力。第一路循环冷却介质氢的流程可参见图1中点划线示意。
第二路循环冷却介质氢的流程如下：二级循环氢压缩机22的输出端输出的冷却介质氢的温度低于40℃，压力在29～30ba，由第二循环氢输入管301分别进入低压透平膨胀机31和中压透平膨胀机32中。低压透平膨胀机31通过等熵膨胀输出压力为3.5～3.7bar的低温冷却介质氢，该压力下的低温冷却介质氢的温度在30K左右，低压透平膨胀机31输出的低温冷却介质氢经第一低温氢输入管311、三级液化冷却器53循环低温氢通道，然后由三级低温氢输送管531进入第二低温氢输入管321。
中压透平膨胀机32通过等熵膨胀输出压力为3.3～3.5bar的低温冷却介质氢，该压力下的低温冷却介质的温度在38.5K左右，中压透平膨胀机32输出的低温冷却介质与三级低温氢输送管531输送的低温冷却介质氢混合后由第二低温氢输入管321进入二级液化冷却器52中的循环低温氢通道，然后经循环低温氢输送管532输送依次通过一级液化冷却器51、二级预冷换热器42、一级预冷换热器41中循环低温氢通道，最后从一级预冷循环低温氢输出管533经循环氢压缩输送管201回到二级循环氢压缩机22中，以此次不断循环。
上述产品氢的液化过程中，三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度需要控制在30K，当三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度高于30K时，第一流量调节阀911增加开度，即减小进入三级液化冷却器53中的循环氢通道中第一路循环冷却介质氢的量，直至三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度稳定在30K。当第一流量调节阀911开度调节至最大后，三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度仍然高于30K，此时第二流量调节阀921增大开度，即减小进入二级液化冷却器52中的循环氢通道中第一路循环冷却介质氢的量，也即进一步减少进入三级液化冷却器53中循环氢通道中第一路循环冷却介质氢的量，直至三级液化冷却器53中的产品氢通道输出端输出的氢的温度稳定在30K。在第一流量调节阀911和/或第二流量调节阀921增大开度时，第三流量调节阀1012的开度也相应增大。
本发明的优点在于：一、结构紧凑，各级换热设备的能量分布合理。两级预冷能对产品氢预先降温，为冷却液化做好准备，中压透平膨胀机32等熵膨胀产生的低温冷却介质氢的温度在38.5K左右，该部分低温冷却介质氢能够吸收产品氢液化前的显热，从而有效较少低压透平膨胀机的负荷，两者相辅相成为产品氢的液化稳定提供冷量。二、带第一流量调节阀911的第一调节管路91、带第二流量调节阀921的第一调节管路92、以及带第三流量调节阀1012的第三旁通管路1011的设置，实现了产品氢液化过程中不稳定的***自调节过程，确保产品氢的持续稳定的液化及正仲氢的转化。

Claims (9)

1.制氢生产用的氢气液化装置，包括：原料氢压缩机、一级循环氢压缩机、二级循环氢压缩机、中压透平膨胀机、低压透平膨胀机、一级预冷换热器、二级预冷换热器、一级液化冷却器，二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器；每级预冷换热器中均设置有产品氢通道、预冷介质通道、循环氢通道、循环氢回流通道、循环低温氢通道；一级、二级、三级液化冷却器中均设置有产品氢通道、循环氢通道、循环氢回流通道、循环低温氢通道，四级液化冷却器中设置有产品氢通道、循环氢通道、循环氢回流通道，五级液化冷却器中设置有产品氢通道、循环氢通道；一级循环氢压缩机与二级循环氢压缩机之间连接有循环氢压缩输送管；
一级预冷换热器、二级预冷换热器中的预冷介质通道通过预冷介质输送管连通，二级预冷换热器中预冷介质通道的输入端与预冷介质供应机构的输出端连接，一级预冷换热器中预冷介质通道的输出端与预冷介质供应机构的回流端连接；
一级预冷换热器、二级预冷换热器、一级液化冷却器、二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器中的产品氢通道通过产品氢输送管依次连通，原料氢压缩机的输出端与一级预冷换热器中的产品氢通道的输入端连接，五级液化冷却器中的产品氢通道的输出端连接有产品氢输出管，产品氢输出管连接至液氢储罐；原料氢压缩机的输出端连接有产品氢输入管，产品氢输入管与一级预冷换热器中的产品氢通道的输入端连接；
一级预冷换热器、二级预冷换热器、一级液化冷却器、二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器中的循环氢通道通过循环氢输送管依次连通，四级液化冷却器与五级液化冷却器之间的循环氢输送管上设置有节流膨胀阀；
五级液化冷却器中的循环氢通道的输出端与四级液化冷却器、三级液化冷却器、二级液化冷却器、一级液化冷却器、二级预冷换热器、一级预冷换热器中的循环氢回流通道通过循环氢回流输送管依次连通，一级预冷换热器中的循环氢回流通道的输出端通过循环氢回流输出管连接至一级循环氢压缩机的输入端；
低压透平膨胀机的输出端通过低温氢输入管与三级液化冷却器中的循环低温氢通道的输入端连通，低压透平膨胀机输出的氢气压力控制在3.5～3.7bar；
中压透平膨胀机的输出端通过低温氢输入管与二级液化冷却器的循环低温氢通道的输入端连通，中压透平膨胀机输出的氢气压力控制在3.3～3.5bar；
三级液化冷却器中的循环低温氢通道的输出端通过三级低温氢输送管连接至二级液化冷却器与中压透平膨胀机之间的低温氢输入管上；
二级液化冷却器中循环低温氢通道的输入端、一级液化冷却器、二级预冷换热器、一级预冷换热器中的循环低温氢通道通过循环低温氢输送管依次连通，一级预冷换热器中的循环低温氢通道的输出端设置有一级预冷循环低温氢输出管，一级预冷循环低温氢输出管连接至一级循环氢压缩机与二级循环氢压缩机之间的循环氢压缩输送管；
二级循环氢压缩机的输出端设置有第一循环氢输入管和第二循环氢输入管，第一循环氢输入管与一级预冷换热器中的循环氢通道的输入端连接，第二循环氢输入管分别与低压透平膨胀机的输入端以及中压透平膨胀机的输入端连接；
二级液化冷却器与三级液化冷却器之间的循环氢输送管上连接有带第一流量调节阀的第一调节管路，第一调节管路连接至低压透平膨胀机；
一级液化冷却器与二级液化冷却器之间的循环氢输送管上连接有带第二流量调节阀第二调节管路，第二调节管路连接至中压透平膨胀机；
产品氢输入管上连接有带第三流量调节阀的旁通管路，所述的旁通管路连接至一级预冷循环低温氢输出管；
原料氢压缩机输出的氢气压力控制在28～30bar、温度不超过40℃；二级预冷换热器中产品氢通道输出端输出的氢的温度控制在78～83K，当二级预冷换热器中产品氢通道输出端输出的氢的温度偏高，则加大预冷介质流量；三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度控制在30K，当三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度高于30K时，第一流量调节阀增加开度直至三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度稳定在30K；当第一流量调节阀开度调节至最大后，三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度仍然高于30K，此时第二流量调节阀增大开度，直至三级液化冷却器中的产品氢通道输出端输出的氢的温度稳定在30K；在第一流量调节阀和/或第二流量调节阀增大开度时，第三流量调节阀的开度也相应增大。
2.根据权利要求1所述的制氢生产用氢气液化装置，其特征在于：二级预冷换热器、一级液化冷却器、二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器中的产品氢通道中均设置有正仲氢转换催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的制氢生产用氢气液化装置，其特征在于：四级液化冷却器与五级液化冷却器之间的产品氢输送管上设置有引射器，液氢储罐上设置有气态氢输出管，气态氢输出管连接至引射器。
4.根据权利要求1或2所述的制氢生产用氢气液化装置，其特征在于：二级预冷换热器与一级液化冷却器之间的产品氢输送管上还设置有产品氢气除杂吸附器。
5.根据权利要求1或2所述的制氢生产用氢气液化装置，其特征在于：二级预冷换热器与一级液化冷却器之间的循环氢输送管上设置有循环氢气除杂吸附器。
6.根据权利要求1或2所述的制氢生产用氢气液化装置，其特征在于：预冷介质采用液氮。
7.根据权利要求1或2所述的制氢生产用氢气液化装置，其特征在于：二级预冷换热器与一级液化冷却器之间的产品氢输送管上设置有第一温度检测装置；三级液化冷却器与四级液化冷却器之间的产品氢输送管上设置有第二温度检测装置。
8.根据权利要求1或2所述的制氢生产用氢气液化装置，其特征在于：产品氢输出管上设置有产品氢压力表和产品氢温度表。
9.根据权利要求1或2所述的制氢生产用氢气液化装置，其特征在于：一级预冷换热器、二级预冷换热器与一级液化冷却器，二级液化冷却器、三级液化冷却器、四级液化冷却器、五级液化冷却器分别集成在两个高真空绝热的冷箱中。
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