[发明专利]一种氢液化工艺

摘要

本发明公开了一种氢液化工艺，包括氮制冷循环、氦制冷循环和氢制冷循环。本发明利用液氦和空气分离装置产生的液氮作为制冷工质，由液氦提供氢冷凝液化所需的冷量，在液氦和液氮为氢液化提供冷量后，复温的氦气和氮气分别被回收并经过相应处理后能够再次成为液氦和液氮，从而形成氦制冷循环和氮制冷循环为氢制冷循环源源不断的提供冷量，这样也避免了氦气或氮气被直接排放的浪费，节约了能源。本发明在工艺上实现了三种制冷循环中的任意一个循环相对于其余两种循环的独立，且有互相之间进行热量交换，完成了最终的液氢生产，氢制冷循环正是依次利用液氮、液氦的冷量，从而实现了氢气的液化。

主权项

一种氢液化工艺，其特征在于：包括氮制冷循环、氦制冷循环和氢制冷循环；所述氮制冷循环包括以下步骤：a）、空气通过空气分离装置生成液氮；b）、将所述生成的液氮输入到冷箱内的第二热交换器中，液氮在第二热交换器中提供冷量后蒸发成为低压、低温的氮气；c）、所述氮气再通过管道进入第一热交换器中，在第一热交换器内继续提供冷量后排出冷箱；d）、所述排出冷箱的氮气通过管道回到空气分离装置的压缩机进口处，被压缩机吸入，重新经过空气分离装置成为液氮，然后重复步骤a），形成氮制冷循环过程；所述氦制冷循环包括以下步骤：a）、氦气储罐内的氦气首先进入冷箱内的第一热交换器中，氦气在经过第一热交换器后温度被降到95～97K；b）、由第一热交换器降温后的氦气再依次通过冷箱中的第二热交换器、低温吸附器和第三热交换器后，氦气温度被进一步降至50～52K；c）、最后氦气再通过透平膨胀机获得低温冷量，从而形成液氦，从膨胀机中出来的液氦温度降至24～25K，压力为0.13Mpa；d）、所述液氦依次通过第四热交换器、第三热交换器、第二热交换器和第一热交换器为高压氦气和氢气提供冷量，最后复温为氦气排出冷箱；e）、由冷箱排出的氦气经过压缩机增压至1.2～1.3Mpa后，依次经过粗油分离器、水冷器、残油分离器处理后进入氦气储罐，然后重复步骤a），形成氦制冷循环过程；所述氢制冷循环包括以下步骤：a）、经压缩、过滤和净化后压力大于1.1Mpa的氢气依次通过第一热交换器和第二热交换器进行热交换降温处理；b）、经过了第二热交换器的氢气进入低温纯化器中，经过低温纯化器处理后的氢气再次进入第二热交换器中，并进入沉浸在第二热交换器中的第一正‑仲氢反应器中，氢气在经过第一正‑仲氢反应器处理后，温度降至77～79K，此时仲氢浓度为47～48%；c）、然后再依次经过第三热交换器和第四热交换器进一步降温后，进入第二正‑仲氢反应器中，经过第二级正‑仲氢转化后，再次经过第四热交换器，从而制得仲氢浓度为95～96%的液态氢产品。