CN108562112A - 一种具有正-仲氢转化功能的冷箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有正‑仲氢转化功能的冷箱，包括：壳体，在壳体上设置有壳体入口和壳体出口，冷源能通过壳体入口流入到壳体中，并且能通过壳体出口流出壳体，在壳体中还设置有一根组合式换热管，组合式换热管的换热管入口和换热管出口分别伸出壳体，组合式换热管包括一段螺旋卷曲换热管和一段直换热管，螺旋卷曲换热管环套于直换热管的外侧，在直换热管中设置有能催化氢气正‑仲氢转化的催化剂。上述的一种具有正‑仲氢转化功能的冷箱采用多气流下沉式管壳换热器设计理念，使得氢气冷却和氢气的正‑仲氢转化能在冷箱中同步进行，并且还吸收了正‑仲氢转化过程中产生的热量，解决了正‑仲氢转化过程中温度维持问题。
Description
技术领域
本发明涉及液氢生产设备领域，具体涉及一种具有正-仲氢转化功能的冷箱。
背景技术
液氢是由氢液化而成的无色无臭的透明液体，是仲氢（p-H2）和正氢（o-H2）的混合物。正氢和仲氢是分子氢的两种自旋异构体，仲氢与正氢的化学性质完全相同，而物理性质有所差异。在室温或高于室温时，正、仲氢的平衡组分比为75:25，称为标准氢（n-H2）或正常氢。低于常温时，正、仲氢的平衡组分比将发生变化，仲氢所占的百分比增加。气态氢的正仲态转化在存在催化剂的情况下才能发生，而液态氢则在没有催化剂的情况下自会自发地发生正仲转化，但转化速率较慢。氢的正仲转化是一放热反应，转化过程中放出的热量和转化时的温度有关。为减少正仲氢转化放热造成的液氢蒸发损失，所有液氢产品中要求仲氢含量至少在95%以上，即要求液化时将正氢基本上都催化转化为仲氢。制备液氢时，需要在气态氢时就要开始正-仲氢转化。
现在具有能为气态氢液化提供冷量的冷箱和能供气态氢正-仲氢转化的冷箱，但是现在不具备能同时为气态氢液化提供冷量并且能供气态氢正-仲氢转化的冷箱。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能为气态氢液化提供冷量并且能供气态氢正-仲氢转化的具有正-仲氢转化功能的冷箱。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，包括：壳体，其特征在于：在壳体上设置有壳体入口和壳体出口，冷源能通过壳体入口流入到壳体中，并且能通过壳体出口流出壳体，在壳体中还设置有一根组合式换热管，组合式换热管的换热管入口和换热管出口分别伸出壳体，组合式换热管包括一段螺旋卷曲换热管和一段直换热管，螺旋卷曲换热管环套于直换热管的外侧，在直换热管中设置有能催化氢气正-仲氢转化的催化剂。
进一步的，前述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，其中：在换热管出口上设置有能过滤氢气防止催化剂流出的过滤器。
进一步的，前述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，其中：过滤器为金属滤芯。
进一步的，前述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，其中：金属滤芯的过滤精度不超过35～45微米。
进一步的，前述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，其中：壳体入口和壳体出口分别设置于壳程通道的两端，组合式换热管沿着壳程通道布置。
本发明的优点为：本发明所述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱采用多气流下沉式管壳换热器设计理念，使得氢气冷却和氢气的正-仲氢转化能在冷箱中同步进行，并且还吸收了正-仲氢转化过程中产生的热量，解决了正-仲氢转化过程中温度维持问题。
附图说明
图1为本发明所述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，包括：壳体1，在壳体1上设置有壳体入口11和壳体出口12，冷源能通过壳体入口11流入到壳体1中，并且能通过壳体出口12流出壳体1，在本实施例中，冷源通常为液氮；在壳体1中还设置有一根组合式换热管2，组合式换热管2的换热管入口24和换热管出口25分别伸出壳体1，组合式换热管2包括一段螺旋卷曲换热管21和一段直换热管22，螺旋卷曲换热管21环套于直换热管22的外侧，在直换热管22中设置有能催化氢气正-仲氢转化的催化剂23。
工作时，液氮从壳体入口11流入壳体1中，然后从壳体出口12流出壳体1，氢气从换热管入口24流入组合式换热管2中，氢气在螺旋卷曲换热管21中会与壳体1中的液氮进行热交换，从而为氢气液化提供冷量，螺旋卷曲换热管21能增加氢气与液氮热交换的面积，使得氢气能更快的冷却；然后氢气会在直换热管22中进行正-仲氢转化，同时还会与液氮进行热交换，使得氢气冷却和正-仲氢转化同步进行，并且还吸收了正-仲氢转化过程中产生的热量，解决了正-仲氢转化过程中温度维持问题。
在本实施例中，在换热管出口25上设置有能过滤氢气防止催化剂23流出的过滤器251。过滤器251为金属滤芯。金属滤芯的过滤精度不超过35～45微米。过滤精度过高会不利于氢气流动。
壳体入口11和壳体出口12分别设置于壳程通道的两端，组合式换热管2沿着壳程通道布置。这样设置能使氢气充分与冷源换热。
Claims (5)
1.一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，包括：壳体，其特征在于：在壳体上设置有壳体入口和壳体出口，冷源流体能通过壳体入口流入到壳体中，并且能通过壳体出口流出壳体，在壳体中还设置有一根组合式换热管，组合式换热管的换热管入口和换热管出口分别伸出壳体，组合式换热管包括一段螺旋卷曲换热管和一段直换热管，螺旋卷曲换热管环套于直换热管的外侧，在直换热管中设置有能催化氢气正-仲氢转化的催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，其特征在于：在换热管出口上设置有能过滤氢气防止催化剂流出的过滤器。
3.根据权利要求2所述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，其特征在于：过滤器为金属滤芯。
4.根据权利要求3所述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，其特征在于：金属滤芯的过滤精度不超过35～45微米。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有正-仲氢转化功能的冷箱，其特征在于：壳体入口和壳体出口分别设置于壳程通道的两端，组合式换热管沿着壳程通道布置。
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