[发明专利]一种低温氢气液化的装置及使用方法

说明书

一种低温氢气液化的装置及使用方法，利用来自烷烃脱氢装置、氢气/一氧化碳深冷分离装置、低温液氮洗装置等低温含氢混合气，直接提纯并液化得到高纯度的液氢产品。低温含氢混合气经过低温吸附脱除氢气中的杂质后，进入多级换热器，与低温循环氢、液氮换热，实现氢气的逐级冷却最后获得液氢产品。本发明提供了一种低温含氢混合气直接制取液氢的装置及方法，采用低温吸附提纯工艺，较常温吸附具有高吸附容量、低损耗、低能耗的特点，采用氢气循环制冷，液化能耗更低。本发明解决了含氢混合气液化工艺复杂以及能耗高问题，具有节能、收率高、投资小、易于调节等优点，适用于大规模的氢液化装置。

技术领域

本发明涉及一种低温氢气液化的装置及使用方法，属于氢能源领域。

背景技术

氢能源作为一种新型能源，其具有热值高、绿色无污染等优点。但是目前高压氢气运输的高昂成本和较小输送能力成为氢能大规模应用的一大瓶颈。氢能的大规模应用要需要解决制取、储运和应用等一系列问题，而储运则是氢能应用的关键环节，氢储运主要还是高压氢气和液氢两种方式。采用液氢储运，拥有以下几点优势：（1）液氢储运综合成本更低；（2）液氢储运运量更大；（3）液氢产品纯度更高；（4）液氢加氢充装效率高和成本低。

氢液化装置是液氢生产的主要设备，用于将氢气制冷液化为液体，并进行正仲氢转化，是航空航天、氢能储运等高技术产业的核心技术设备。本发明采用低温吸附提纯工艺，较常温吸附具有高吸附容量、低损耗、低能耗的特点，采用氢气循环制冷，液化能耗更低。本发明解决了含氢混合气液化工艺复杂以及能耗高问题，具有节能、收率高、投资小、易于调节等优点，适用于大规模的氢液化装置。

发明内容

本发明提供了一种低温氢气液化的装置及使用方法，主要处理来自烷烃脱氢装置、氢气/一氧化碳深冷分离装置、低温液氮洗装置等的低温含氢混合气，提纯氢气同时液化产出液氢。本发明能够得到高纯度液氢产品，同时解决了低温含氢混合气提纯氢气工艺复杂以及能耗高问题，具有节能、收率高、投资小、易于调节等特点。

本发明通过以下技术手段实现了低温含氢混合气液化制取液氢：一种低温氢气液化的装置，它包括材质为不锈钢或碳钢的真空冷箱，所述真空冷箱内设置有第一低温吸附器、第二低温吸附器、第一级换热器、第二级换热器、第三级换热器、第四级换热器、第五级换热器、第六级换热器、第七级换热器、气液分离器、一级膨胀机、二级膨胀机，相互之间通过阀门和管道连接，其中第二级换热器至第七级换热器中设置有正仲氢催化剂，真空冷箱上方外侧设置有一级循环氢压缩机组和二级循环氢压缩机组，其底部还设有液氢储罐，所述阀门包括低温吸附器调阀组、液氢节流阀、一级增压循环氢入口阀、一级增压循环氢出口阀、二级增压循环氢入口阀、二级增压循环氢出口阀、液氮阀、一级膨胀机入口阀、一级膨胀机出口阀、二级膨胀机入口阀、二级膨胀机出口阀、循环氢节流阀,所述管道包括第一氢混合气管、第二纯氢气管、第三纯氢气管、第四纯氢气管、第五纯氢气管、第六纯氢气管、第七纯氢气管、第八液氢管、第九液氮管、第十液氮管、第十一氮气管、第十二增压循环氢管、第十三增压循环氢管、第十四增压循环氢管、第十五增压循环氢管、第十六增压循环氢管、第十七增压循环氢管、第十八增压循环氢管、第十九增压循环氢管、第二十返流循环氢管、第二十一返流循环氢管、第二十二返流循环氢管、第二十三返流循环氢管、第二十四返流循环氢管、第二十五返流循环氢管、第二十六返流循环氢管、第二十七返流循环氢管、第二十八返流循环氢管、第二十九增压循环氢管、第三十增压循环氢管、第三十一增压循环氢管、第三十二增压循环氢管、第三十三增压循环氢管、第三十四返流循环氢管、第三十五返流循环氢管、第三十六增压循环氢管、第三十七返流循环氢管、第三十八返流循环氢管、第三十九返流循环氢管。