[发明专利]LNG冷能预冷下的氢气液化方法

权利要求书

1.一种LNG冷能预冷下的氢气液化方法，其特征包括：

S1原料氢气经预冷冷箱和液化冷箱后生产出液态氢气，其中，所述预冷冷箱内设置三台换热器，在第一台换热器内，LNG直接气化预冷原料氢气和高压氢气冷剂，在第二台换热器内，中压、低压氢气冷剂将原料氢气和高压氢气冷剂冷却，在第三台换热器内，利用热虹吸换热原理氮气制冷循环联合中压、低压氢气冷剂将原料氢气和高压氢气冷剂冷却；

所述液化冷箱由氢气膨胀制冷循环提供冷量；

所述氮气制冷循环包括液氮分离罐，所述液氮分离罐底部出来的液氮从第三台换热器底部进入，换热后利用虹吸效应以两相流动状态从第三台换热器顶部流出至所述液氮分离罐，气相氮气从所述液氮分离罐顶部流出并进入氮气压缩机入口，利用LNG直接气化冷能来冷凝氮气制冷循环中压缩机出口的氮气，然后高压氮气经节流后进入液氮分离罐；

S2在预冷冷箱内，经过预冷后的原料氢气进入吸附器以进一步脱除杂质实现纯化；

S3在液化冷箱内，高压氢气冷剂在液化冷箱内第一段换热器出口后一分为二，一股通过三个串联连接的膨胀机进行三级膨胀制冷以将预冷后的原料氢气液化，换热后为所述中压氢气冷剂，另一股利用节流阀和液氢分离罐热虹吸原理换热制冷，换热后为所述低压氢气冷剂，所述中压氢气冷剂和所述低压氢气冷剂返回预冷冷箱；

S4在预冷冷箱第三台换热器和液化冷箱各级换热器的原料氢气流道内填充正仲氢转化催化剂，实现换热的同时正仲氢转化，产品液态氢中仲氢浓度大于95％；

S5在液化冷箱内，利用喷射器将液氢储罐内来的液氢蒸发气负压吸收，并送入下一级换热器降温和催化转化，液氢经过产品节流阀降压进入储罐。

2.按照权利要求1所述的氢气液化方法，所述换热器是PCHE换热器或板翅换热器。

3.按照权利要求2所述的氢气液化方法，氢气冷剂压缩机分两段压缩，从所述预冷冷箱换热后出来的低压和中压气相氢气冷剂分别进入一段氢气冷剂压缩机入口和二段氢气冷剂压缩机入口。

4.按照权利要求3所述的氢气液化方法，所述预冷冷箱保冷方式是珠光砂发泡和氮气绝热，所述液化冷箱采取真空绝热。

5.按照权利要求4所述的氢气液化方法，氢气冷剂压缩机和氮气压缩机为低温压缩机，无需压缩机级间和出口冷却器。

6.按照权利要求5所述的氢气液化方法，从LNG气化器入口LNG管路上接出分支管路引出LNG流体，LNG气化冷能利用后，天然气返回气化器出口天然气管路或其它下游天然气管路，通过LNG流量调节来控制被冷介质原料氢气和氮气的冷却温度。