CN108800752A - 氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，包括：低压氢气压缩机与高压氢气压缩机相连，高压氢气压缩机与第一换热器相连，第一换热器与第一反应器相连，第一反应器与第二换热器连，第二换热器同时与第三换热器及第一透平膨胀机组相连，第三换热器与第四换热器相连，第四换热器与第五换热器相连，第五换热器与第六换热器相连，第六换热器与第二反应器相连，第一透平膨胀机组与第四换热器相连，第四换热器与第二透平膨胀机组相连，第二透平膨胀机组与第五换热器相连。本发明的优点是：将蒸发氢气回收利用成原料氢冷凝液化的制冷介质，不仅避免了能源的浪费，而且保证了生产安全。

Description

氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置
技术领域
本发明涉及氢液化技术领域，具体涉及氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置。
背景技术
在氢液化系统中，原料氢经过滤、压缩、净化后需依次经第一换热器、第一反应器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器及第二反应器后被冷凝液化成液态氢，液态氢再输入储罐进行存储。由于储罐中的液态氢极易吸热汽化成蒸发氢气，目前都是将储罐中汽化的蒸发氢气直接排放掉，这样不仅会造成能源的极大浪费，而且也会带来严重的生产安全隐患。因而亟需发明一种能对蒸发氢气进行回收利用的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种能对蒸发氢气进行循环回收利用的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：所述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，包括低压氢气压缩机、高压氢气压缩机、第一换热器、第一反应器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器、第二反应器、第一透平膨胀机组与第二透平膨胀机组；
所述低压氢气压缩机的出口与高压氢气压缩机的进口相连通，高压氢气压缩机的出口与第一换热器的第一换热管进口相连通，第一换热器的第一换热管出口与第一反应器的换热管进口相连通，第一反应器的换热管出口与第二换热器的第一换热管进口相连通，第二换热器的第一换热管出口同时与第三换热器的第一换热管进口及第一透平膨胀机组的进气口相连通，所述第三换热器的第一换热管出口与第四换热器的第一换热管进口相连通，第四换热器的第一换热管出口与第五换热器的第一换热管进口相连通，第五换热器的第一换热管出口与第六换热器的换热管进口相连通，第六换热器的换热管出口与第二反应器的冷量介质进口相连通，第二反应器的冷量介质出口与第六换热器的壳体进口相连通，第六换热器的壳体出口与第五换热器的第二换热管进口相连通，第五换热器的第二换热管出口与第四换热器的第二换热管进口相连通，第四换热器的第二换热管出口与第三换热器的第二换热管进口相连通，第三换热器的第二换热管出口与第二换热器的第二换热管进口相连通，第二换热器的第二换热管出口与第一换热器的第二换热管进口相连通，第一换热器的第二换热管出口与低压氢气压缩机的进口相连通；
所述第一透平膨胀机组的出气口与第四换热器的第三换热管进口相连通，第四换热器的第三换热管出口与第二透平膨胀机组的进气口相连通，第二透平膨胀机组的出气口与第五换热器的壳体进口相连通，第五换热器的壳体出口与第四换热器的壳体进口相连通，第四换热器的壳体出口与第三换热器的壳体进口相连通，第三换热器的壳体出口与第二换热器的壳体进口相连通，第二换热器的壳体出口与第一换热器的壳体进口相连通，第一换热器的壳体出口与高压氢气压缩机的进口相连通。
进一步地，前述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其中：第一反应器的换热管出口通过吸附器与第二换热器的第一换热管进口相连通。
进一步地，前述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其中：第一透平膨胀机组包括一台透平膨胀机。
进一步地，前述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其中：第二透平膨胀机组包括两台串联连接在一起的透平膨胀机。
进一步地，前述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其中：高压氢气压缩机的出口同时与第一透平膨胀机的迷宫密封进气口、第二透平膨胀机的迷宫密封进气口及第三透平膨胀机的迷宫密封进气口相连通，第一透平膨胀机的迷宫密封出气口、第二透平膨胀机的迷宫密封出气口及第三透平膨胀机的迷宫密封出气口均同时与高压氢气压缩机的进口相连通。
通过上述技术方案的实施，本发明的有益效果是：能对蒸发氢气进行循环回收利用，将蒸发氢气回收利用成原料氢冷凝液化的制冷介质，为原料氢冷凝液化提供所需冷量，不仅避免了能源的浪费，而且保证了生产安全。
附图说明
图1为本发明所述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，所述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，包括低压氢气压缩机1、高压氢气压缩机2、第一换热器3、第一反应器4、吸附器5、第二换热器6、第三换热器7、第四换热器8、第五换热器9、第六换热器10及第二反应器11、由第一透平膨胀机12组成的第一透平膨胀机组，以及由第二透平膨胀机13及第三透平膨胀机14组成的第二透平膨胀机组；
所述低压氢气压缩机1的出口与高压氢气压缩机2的进口相连通，高压氢气压缩机2的出口与第一换热器3中的第一换热管31的进口相连通，第一换热器3中的第一换热管31的出口与第一反应器4中的换热管41的进口相连通，第一反应器4中的换热管41的出口通过吸附器5与第二换热器6中的第一换热管61的进口相连通，第二换热器6中的第一换热管61的出口同时与第三换热器7中的第一换热管71的进口及第一透平膨胀机12的进气口相连通，所述第三换热器7中的第一换热管71出口与第四换热器8中的第一换热管81的进口相连通，第四换热器8中的第一换热管81的出口与第五换热器9中的第一换热管91的进口相连通，第五换热器9中的第一换热管91的出口与第六换热器10中的换热管101的进口相连通，第六换热器10中的换热管101的出口与第二反应器11的冷量介质进口相连通，第二反应器11的冷量介质出口与第六换热器10的壳体进口相连通，第六换热器10的壳体出口与第五换热器9中的第二换热管92的进口相连通，第五换热器9中的第二换热管92的出口与第四换热器8中的第二换热管82的进口相连通，第四换热器8中的第二换热管82的出口与第三换热器7中的第二换热管72的进口相连通，第三换热器7中的第二换热管72的出口与第二换热器6中的第二换热管62的进口相连通，第二换热器6中的第二换热管62的出口与第一换热器3中的第二换热管32的进口相连通，第一换热器3中的第二换热管32的出口与低压氢气压缩机1的进口相连通；
所述第一透平膨胀机12的出气口与第四换热器8中的第三换热管83的进口相连通，第四换热器8中的第三换热管83的出口与第二透平膨胀机13的进气口相连通，第二透平膨胀机13的出气口与第三透平膨胀机14的进气口相连通，第三透平膨胀机14的出气口与第五换热器9的壳体进口相连通，第五换热器9的壳体出口与第四换热器8的壳体进口相连通，第四换热器8的壳体出口与第三换热器7的壳体进口相连通，第三换热器7的壳体出口与第二换热器6的壳体进口相连通，第二换热器6的壳体出口与第一换热器3的壳体进口相连通，第一换热器3的壳体出口与高压氢气压缩机2的进口相连通；
在本实施例中，高压氢气压缩机2的出口同时与第一透平膨胀机12的迷宫密封进气口、第二透平膨胀机13的迷宫密封进气口及第三透平膨胀机14的迷宫密封进气口相连通，第一透平膨胀机12的迷宫密封出气口、第二透平膨胀机13的迷宫密封出气口及第三透平膨胀机14的迷宫密封出气口均同时与高压氢气压缩机的进口相连通；在实际使用时，只需将液态氢储罐的蒸发气排放口连通低压氢气压缩机1的入口即可；
本发明的工作原理如下：
储罐中的蒸发氢气依次经低压氢气压缩机1、高压氢气压缩机2后经过第一换热器3的第一换热管31，在蒸发氢气经过第一换热管31的过程中，蒸发氢气会被第一换热器3壳体中的冷量介质所冷却，冷却后的蒸发氢气再经过第一反应器4的换热管41，在蒸发氢气经过第一反应器4的换热管41的过程中，蒸发氢气会再次被第一反应器1壳体中的冷量介质所冷却，冷却后的蒸发氢气再进入吸附器5进行杂质吸附过滤，完成杂质吸附过滤后的蒸发氢气再经过第二换热器6中的第一换热管61，在蒸发氢气经过第二换热器6的第一换热管61的过程中，蒸发氢气会再次被第二换热器6壳体中的冷量介质所冷却，冷却后的蒸发氢气会从第二换热器6的第一换热管61的出口排出后会分两路，一路排入第三换热器7中的第一换热管71、另一路排入第一透平膨胀机12；
其中一路蒸发氢气在经过第三换热器7的第一换热管71的过程中，蒸发氢气会再次被第三换热器7壳体中的冷量介质所冷却，冷却后的蒸发氢气再经过第四换热器8中的第一换热管81，在蒸发氢气经过第四换热器8中的第一换热管81的过程中，蒸发氢气会被第四换热管8壳体中的冷量介质所冷却，冷却后的蒸发氢气再经过第五换热器9中的第一换热管91，在蒸发氢气经过第五换热器9中的第一换热管91的过程中，蒸发氢气会再次被第五换热器9壳体中的冷量介质所冷却，冷却后的蒸发氢气再经过第六换热器10的换热管101，在蒸发氢气经过第六换热器10的换热管101的过程中，蒸发氢气会被第六换热器10壳体中的冷量介质所冷却，从第六换热器10的换热管101排出的蒸发氢气会从反应器2的冷量介质进口进入反应器2中作为反应器2的冷量介质，为反应器2反应提供冷量；为反应器2提供冷量后的蒸发氢气再从反应器2的冷量介质出口进入第六换热器10的壳体中作为第六换热器10的冷量介质，为第六换热器10提供冷量；蒸发氢气为第六换热器10提供冷量后再依次经第五换热器9中的第二换热管92、第四换热器8中的第二换热管82、第三换热器7中的第二换热管72、第二换热器6中的第二换热管62、以及第一换热器3中的第二换热管32重新进入低压氢气压缩机1的进口重新为原料氢冷凝液化提供冷量；
而另一路经过第一透平膨胀机12的蒸发氢气被第一透平膨胀机12压缩、膨胀节流制冷后经过第四换热器8的第三换热管83依次通过第二透平膨胀机13与第三透平膨胀机14，在蒸发氢气经过第四换热器8的第三换热管83的过程中，蒸发氢气会被第四换热器8壳体中的冷量介质进一步冷却；并且蒸发氢气在经过第二透平膨胀机13与第三膨胀机14的过程中，也会被第二透平膨胀机13与第三透平膨胀机14进一步压缩、膨胀节流制冷，被第三透平膨胀机14制冷后的蒸发氢气会依次进入第五换热器9的壳体中、第四换热器8的壳体中、第三换热器7的壳体中、第二换热器6的壳体中、以及第一换热器3的壳体中，从而作为第五换热器9、第四换热器8、第三换热器7、第二换热器6及第一换热器3的冷量介质，为五换热器9、第四换热器8、第三换热器7、第二换热器6及第一换热器3提供冷量；并且进入第一换热器3壳体中提供冷量的蒸发氢气会重新进入高压氢气压缩机2的进口重新为原料氢冷凝液化提供冷量。
本发明的优点是：能对蒸发氢气进行循环回收利用，将蒸发氢气回收利用成原料氢冷凝液化的制冷介质，为原料氢冷凝液化提供所需冷量，不仅避免了能源的浪费，而且保证了生产安全。

Claims (5)

1.氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其特征在于：包括低压氢气压缩机、高压氢气压缩机、第一换热器、第一反应器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器、第二反应器、第一透平膨胀机组与第二透平膨胀机组；
所述低压氢气压缩机的出口与高压氢气压缩机的进口相连通，高压氢气压缩机的出口与第一换热器的第一换热管进口相连通，第一换热器的第一换热管出口与第一反应器的换热管进口相连通，第一反应器的换热管出口与第二换热器的第一换热管进口相连通，第二换热器的第一换热管出口同时与第三换热器的第一换热管进口及第一透平膨胀机组的进气口相连通，所述第三换热器的第一换热管出口与第四换热器的第一换热管进口相连通，第四换热器的第一换热管出口与第五换热器的第一换热管进口相连通，第五换热器的第一换热管出口与第六换热器的换热管进口相连通，第六换热器的换热管出口与第二反应器的冷量介质进口相连通，第二反应器的冷量介质出口与第六换热器的壳体进口相连通，第六换热器的壳体出口与第五换热器的第二换热管进口相连通，第五换热器的第二换热管出口与第四换热器的第二换热管进口相连通，第四换热器的第二换热管出口与第三换热器的第二换热管进口相连通，第三换热器的第二换热管出口与第二换热器的第二换热管进口相连通，第二换热器的第二换热管出口与第一换热器的第二换热管进口相连通，第一换热器的第二换热管出口与低压氢气压缩机的进口相连通；
所述第一透平膨胀机组的出气口与第四换热器的第三换热管进口相连通，第四换热器的第三换热管出口与第二透平膨胀机组的进气口相连通，第二透平膨胀机组的出气口与第五换热器的壳体进口相连通，第五换热器的壳体出口与第四换热器的壳体进口相连通，第四换热器的壳体出口与第三换热器的壳体进口相连通，第三换热器的壳体出口与第二换热器的壳体进口相连通，第二换热器的壳体出口与第一换热器的壳体进口相连通，第一换热器的壳体出口与高压氢气压缩机的进口相连通。
2.根据权利要求1所述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其特征在于：第一反应器的换热管出口通过吸附器与第二换热器的第一换热管进口相连通。
3.根据权利要求1或2所述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其特征在于：第一透平膨胀机组包括一台透平膨胀机。
4.根据权利要求1或2所述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其特征在于：第二透平膨胀机组包括两台串联连接在一起的透平膨胀机。
5.根据权利要求1或2所述的氢液化系统中的蒸发氢气回收利用装置，其特征在于：高压氢气压缩机的出口同时与第一透平膨胀机的迷宫密封进气口、第二透平膨胀机的迷宫密封进气口及第三透平膨胀机的迷宫密封进气口相连通，第一透平膨胀机的迷宫密封出气口、第二透平膨胀机的迷宫密封出气口及第三透平膨胀机的迷宫密封出气口均同时与高压氢气压缩机的进口相连通。
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