摘要：为降低氢液化厂的生产能耗与投资成本,加快我国氢能商业化、民用化的发展,本文提出了一种采用液化天然气(LNG)预冷的新型双压Linde-Hampson(L-H)氢液化工艺系统。系统的设计液氢产量为5t/d,采用膨胀降温与换热冷却相结合的方法实现了对氢气的深冷。借助Aspen HYSYS软件对工艺流程展开了详细的模拟计算与分析,结果表明,该氢液化系统的比能耗为9.802kWh/kgH_(2),㶲效率为41.4%,系统的总㶲损失为1373.3kW,其中换热设备的㶲损失占主要部分;在对系统中关键参数进行的灵敏度分析中发现,氢气预压缩压力在2~4MPa范围内变化对液化系统的比能耗和氢气液化率影响较大,而LNG的加压压力对系统性能影响较小。新型氢液化工艺系统设备简单,投资成本较低,具备良好的液化性能,在未来中小型氢液化厂的建设中优势明显。

摘要：液氢能量密度高、运输效率高,成为了氢规模化储运的重要方式。为降低氢液化工艺能耗,提高效率,以双混合制冷剂的氢液化工艺为基础,提出了一种LNG预冷的新型氢液化工艺。该工艺利用LNG冷能预冷,通过混合制冷剂布雷顿循环进行深冷,深冷段采用了四级压缩、三级膨胀和三级正仲氢转化。采用Aspen HYSYS软件对工艺进行了模拟,并利用粒子群算法进行了优化。结果表明,优化后工艺的比能耗可达5.263 kW·h/kg,㶲效率可达58.18%,优于大部分已知氢液化工艺系统。该工艺流程相对简单,能耗低、效率高,可为氢液化工艺的设计和改进提供新的思路,同时拓展了沿海LNG接收站LNG冷能回收利用的新途径。

摘要：针对氢液化过程中能耗过高问题提出一种新型氢液化工艺。在混合制冷剂预冷的氢液化工艺基础上,增设了CO_(2)/NH_(3)复叠制冷系统辅助预冷,以及逐级实现正-仲氢转化的四个转化器。以50吨/天的氢液化工艺为例,利用Aspen HYSYS软件,对新工艺进行了仿真研究。同时以单位能耗为目标函数优化,总结得出:新工艺单位能耗为6.93 kWh/kgLH_(2),效率高达54.24%;工艺流程中的换热器和反应器损失较大,分别为28.75%和30.47%。

摘要：研究了以板翅式换热器(PFHE)为核心的30万方/天五级液氮(LN_(2))预冷氢膨胀制冷氢液化系统和四级氦膨胀制冷氢液化系统的原理和工艺流程,两种氢液化工艺均可将氢气液化为-252℃的液氢(LH_(2));给出了两种氢液化工艺具体参数和主液化装备板翅式换热器的设计计算方法;借助制冷效率、压力损失等主要参数理论计算和两种工艺的特点进行优劣对比。研究表明:针对30万方/天PFHE型氢液化工艺,液氮预冷氢膨胀制冷氢液化工艺制冷效率高、压力损失少、集约性好、可同时制取液氢和液氮两种低温工质,但系统工艺复杂,设备数量众多;氦膨胀制冷氢液化工艺流程简单,功能单一,但集约性差。

摘要：为测试深低温氦透平膨胀机的性能,搭建了一套低温氦透平膨胀机综合性能实验台,可满足常温至液氢温区、宽流量范围的氦透平膨胀机测试。测试内容包括膨胀机降温过程中的热力性能和机械性能等,为氦透平膨胀机在系统中的最终使用提供依据。在该实验台上,对一台自主研发的2 t/d氢液化系统用氦透平膨胀机开展了多工况测试:膨胀机降温过程稳定,378 min从常温降温至48.9 K;最高稳定转速72900 r/min;最高效率78.83%,出现在特性比0.672处。实验过程中,通过变制动压力的控制方法,实现整个降温过程的变工况运行。测试结果表明实验台可满足深低温氦透平膨胀机测试功能,所测试的2 t/d氢液化系统用氦透平膨胀机达到了设计要求。

摘要：制备氢液化的工艺方法有许多种,流程的设计十分重要,若工艺流程不合理,则会导致氢液化时的能耗增加、污染变大、成本提高以及效率降低。氢液化的流程原理是将原料氢冷却处理,使其变为液态,液态氢的应用价值更高。基于此,通过分析氢气液化工艺的特征与液氮预冷的氢液化流程设计要求,进一步分析了氢液化流程的具体设计内容。

摘要：氢液化装置对于推动氢的大规模应用至关重要。介绍了中国首个5 t/d氢液化装置的技术特点及研发进程。该装置直接利用氢气作为制冷工质,采用带LN2预冷的双压克劳德氢气制冷循环来液化氢气,正-仲氢转化方式为80 K液氮温度下的等温转化结合80 K以下温区的连续正-仲氢转化,具有氢液化循环效率高、能耗低、正-仲氢转化效率高的优点。主要设备包括两个串级使用往复式无油氢压缩机、一个真空绝热冷箱(直径为3.2 m、长为11 m)及液氢储罐。其中真空绝热冷箱内的主要设备包括4台串联使用的氢气透平膨胀机、多级低温换热器、多级正仲氢转化器、低温控制阀门等。通过流程优化设计,该装置的氢液化能力为5 t/d,比能耗设计值为11 kW·h/kg。目前氢压缩机、氢液化冷箱已完成制造,即将进行系统调试及运行。

摘要：介绍了在氢液化生产中两种氢气纯化方式的比较。研制出７７Ｋ高压氢气纯化装置。高压氢气在液氮温度下纯化后，直接进入氢液化器进行液化循环，减少了生产中不利因素的影响，保证了氢气纯度。简化了生产工艺，能源得到了充分利用。给出吸附器设计方法们吸附剂选择以及简要而实用的结论。

摘要：针对前期设计完成的液氮预冷和氦气透平膨胀制冷(带预冷的Claude氢液化循环)的1,000 L/h氢液化装置工艺流程,本文采用Aspen Hysys软件对流程开展了详细的模拟计算和分析,并采用遗传算法以单位能耗为目标函数对该系统主要参数进行多参数优化。研究表明,优化后系统的单位能耗为0.9222 kWh/Nm^3,较优化前降低了1.63%,■效率为0.3678,较优化前■效率提高了3.26%。

摘要：由于液氢具有储氢密度高等显著优势,因此氢液化技术是实现氢大规模化应用的关键技术之一。构建了双压Claude循环的氢膨胀制冷氢液化循环流程,调用Refprop软件物性库确保物性数据的准确性,利用遗传算法以总比功耗为优化目标,开展了氢液化流程热力参数设计与优化。优化后流程氢液化率达到6.5 t/d,液氢产品仲氢含量95%,总比功耗为10.53 kW·h/kg,流程(火用)效率为35.72%。给出了低温各部件(除却压缩机和水冷器部分)的(火用)损失分布和各部件(火用)损失占比;可为大型工业级氢液化装置研制提供参考。