[发明专利]一种正仲氢催化转化动态性能测试的系统

说明书

本发明公开了一种正仲氢催化转化动态性能测试的系统，工质压缩过程将低压常温工质通过压缩机和冷却器获取高压常温工质，制冷循环过程将高压常温工质通过液氮预冷、膨胀制冷以及工质混合器获取不同温区的低温工质，正仲氢催化转化过程将氢气预冷至所需工况后通过催化剂进行正仲氢转化，并通过测量控制系统实现正仲氢催化转化性能的测试分析；本发明利用逆布雷顿制冷机的常温氦气，80K、30K和20K等温区的低温氦气，以及带加热器的混合器提供不同工况的低温工质。本发明具有适用于大规模氢气液化过程中不同压力、温度和流速下正仲氢催化转化的全工况及工况转换下的动态性能测试的功能。

技术领域

本发明属于氢气液化技术领域，具体涉及一种正仲氢催化转化动态性能测试的系统。

背景技术

氢可以作为多途径能源的理想载体，是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁。氢作为二次能源，具有来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富等优点，是构建现代能源体系的重要方向。

氢能产业基础设施是发展氢能产业的前提条件，氢储存和运输是氢能产业基础设施重要环节。采用液氢储存方式，具有储氢密度高、储氢量大、储氢占地小等优点。对于长距离、大运量场合，液氢输运具有低成本等经济优点。

在常温状态下，氢气以75％正氢和25％仲氢的混合物形式存在，称为平衡氢。氢气液化过程中将常温氢气直接液化后得到的液氢处于非平衡状态，正氢会自发向仲氢转化。正仲氢转化放出的热量大于液氢汽化潜热，导致储存的液氢蒸发。24小时内，液氢蒸发损失约18％。为了延长液氢无损储存时间，必须在氢气液化时采用催化剂加快正仲氢转化速率。

在氢气液化过程中，必须进行多级连续的正仲氢催化转化，达到氢气液化后仲氢含量大于95％的要求。现有的正仲氢催化转化性能测试采用将转化器浸泡在80K温区液氮槽或20K温区液氢槽的方式，只能测试正仲氢在特定温度下静态过程中的催化转化性能，不能满足大规模氢气液化过程中具有温度梯度的连续型正仲氢催化转化性能测试的需求。

用于大型氢液化装置的正仲氢催化转化器，在氢气液化过程中具有大流量、高流速、变工况等运行特点。设计符合大规模氢气液化过程复杂工况的正仲氢催化转化动态性能测试的系统，对正仲氢催化剂的性能研究、转化器的结构设计、催化转化的运行分析等具有重要作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用大型氢液化装置的正仲氢催化转化动态性能测试的系统，解决氢气液化过程中正仲氢连续催化转化效率和稳定性的测试难题，不仅可以实现氢气液化过程中不同温度、压力、流速等工况下的正仲氢催化转化动态性能测试，也能探索氢气液化过程中正仲氢催化转化运行模式。

一种正仲氢催化转化动态性能测试的系统，包括工质压缩系统、制冷循环系统、待测氢气源、正仲氢催化转化系统和测量控制系统；

所述工质压缩系统用于将低压工质压缩至高压工质，并通过冷却获取300温区的高压常温工质；

所述制冷循环系统用于对工质压缩系统输出的高压工质依次降温至80K温区、30K温区和20K温区；并对80K温区、30K温区、20K温区从工质压缩系统输出的300K温区工质根据需求进行混合，得到需求工况的低温工质后送入正仲氢催化转化系统；

所述正仲氢催化转化系统用于在制冷循环系统提供的低温工况下对待测氢气源提供的氢气进行正仲氢催化转化；

所述测量控制系统用于对正仲氢催化转化系统的转化性能进行测试。