[发明专利]用于液化氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于液化氢的方法。

背景技术

目前，由于能量需求和环保意识的提高，特别是氢作为能源越来越有意义。因此载重汽车、公共汽车、轿车和机车已经借助于用天然气或氢运行的发动机以及借助于燃料电池和电动机的组合被驱动。在此，氢在上述交通工具上以液体形式的存储是最有意义的。虽然氢为此必须冷却到大约25K并且保持在该温度(这仅可以通过存储容器或存储箱上相应的隔绝措施实现)，但是通常在上述交通工具中由于GH2的密度小，以气态的存储是不利的，因为在此必须在大容积的和沉重的储存容器中在高压下进行存储。

用于液化氢的方法在通常情况下包含两个方法阶段，即所谓的预冷却阶段以及其后的液化阶段。在此，在氢可以液化之前，氢必须被冷却到其上面的焦耳—汤姆森—转换温度以下，对于该温度应理解为，膨胀的气体在该温度以下冷却。因此，在通常情况下，在将氢输送给随后的液化过程之前，其必须被冷却到至少-150℃的温度。

气态氢通常大约75％为正态氢并且大约25％为仲态氢。因此，在液化过程期间(因为液化了的氢通常必须在较长的时间上中间存储)必须将正态氢转换成仲态氢。通常致力于至少99％的仲态氢份额。如果没有进行这样的转换，那么将导致液化了的氢的较快的蒸发。从正态氢到仲态氢的转换借助于合适的转换催化剂进行。

由文献已知多种用于液化氢的方法，其中，气态氢的预冷却逆着一个制冷介质回路或者制冷介质混合物回路进行。在此，通常使用氮作为制冷介质。由国际专利申请WO 2005/080892以及欧洲专利申请1 580 506公开了一些氢液化方法，其中，待液化的氢流的预冷却通过逆着处于压力下的LNG(液态天然气)流的间接热交换进行。在此蒸发的LNG对待预冷却的气态氢流放冷。LNG的蒸发尤其是在LNG终端上是一个专题。在通常情况下这种蒸发借助于合适的、沉入水浴中的天然气燃烧器进行，该天然气燃烧器以LNG的小的分流运行。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于液化氢的方法，该方法相对于属于现有技术的方法具有较小的单位能量消耗。

本发明的用于液化氢的方法具有下面的方法步骤：

a)通过逆着一个处于压力下的LNG流的间接热交换将氢流预冷却到140和130K之间的温度，

b)通过逆着一个制冷介质的间接热交换将该氢流预冷却到85和75K之间的温度，

c)其中，制冷介质的预冷却逆着一个处于压力下的LNG流进行，

d)通过逆着一个另外的、在一个闭环的制冷回路中被引导的氢流的间接热交换使所述预冷却了的氢流冷却并且至少部分地液化，

e)其中，被压缩了的、在闭环的制冷回路中被引导的氢流的预冷却逆着一个处于压力下的LNG流进行。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例详细说明本发明的用于液化氢的方法。

具体实施方式

通过管路1将具有2200kPa的压力和300K温度的待液化的氢流供给到换热器E1。在该换热器中，该氢流逆着LNG流冷却到135K的温度，所述LNG流通过管路A被引导通过换热器E1。

需要强调的是，所有在附图中示出的换热器分别表示一个或多个必要时不同的换热器或换热器类型。

被预冷却了的氢流现在通过管路2供给到另一换热器E2并且在该换热器中逆着氮制冷回路(对此下面还要详细说明)冷却到80K的温度。

接着，预冷却到80K的氢流通过管路3供给到一个优选吸附式工作的净化装置4，在该净化装置中从待液化的氢流中除去最后的污物痕量。在通常情况下，净化装置4包括至少两个平行设置的吸附器，使得通过转换可以实现连续的净化过程。

从净化装置4中通过管路5取出的待液化的氢流被供给到换热器E4并且在该换热器中逆着还将描述的、闭环的氢制冷回路冷却到26K的温度。在连接在换热器E4后面的减压装置8中压力被降低到大约200kPa，因此导致所述被冷却的氢流的部分液化。当在换热器E7中进行了气相的液化之后，液态的氢产品流被通过管路9取出并且被供给到其另外的应用和/或中间存储装置。

替代地，减压装置8也可以由一种包括一个减压阀和一个连接在减压阀后面的喷射器的组合构成。在此，将在中间存储所述液态的氢产品流期间产生的气态氢供给到该喷射器。