CN109027683A - 液态有机储氢材料加氢系统及其控制方法 - Google Patents

液态有机储氢材料加氢系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液态有机储氢材料加氢系统及其控制方法，包括依次通过管道连接的氢气注入口、加氢泵、氢气分配器、反应罐、氢气循环泵；氢气循环泵还通过管道与氢气分配器连接；反应罐顶部开设有贫氢LOHC注入口；反应罐底部通过设置有输出阀门的管道与富氢LOHC出口连通；反应罐中设置有热交换盘管、催化装置、催化剂脱落回收装置；热交换盘管内的介质通过热交换器与温度控制装置进行热交换。本发明储氢效率高，系统结构简单。

Description

液态有机储氢材料加氢系统及其控制方法
技术领域
本发明属于液态有机储氢供氢技术领域，具体涉及一种液态有机储氢材料加氢系统及其控制方法。
背景技术
与传统的加压气态储氢、低温液化储氢、金属合金储氢等储氢手段相比，有机液态储氢有以下优点：(1)催化过程可逆，储氢密度高；(2)氢载体储存、运输和维护安全方便，储存设备简单，尤其适合长距离氢能运送；(3)储氢效率高；(4)氢气以化学的方式被加到储氢载体之后会形成在常温常压下稳定存在的氢化物液体，这种液体与石油类似，原则上可同汽油一样在常温常压下被安全的储存和运输，具有直接利用现有汽油/柴油输送方式和加油站等能源基础设施的优势。
目前，已有的液态有机储氢加氢系统，都是采用传统的化工反应器，一次性把贫氢液态有机储氢材料、催化剂和氢气加足，等待反应。该方法的缺点是刚开始阶段氢气存储很快，但是随着液态有机储氢材料氢含量浓度的慢慢提升，氢气存储越来越慢，存储效率很低。传统的储氢催化过程是直接把粉末状催化剂放进去，接触面积小。
发明内容
本发明的目的是提供一种液态有机储氢材料加氢系统及其控制方法，解决了现有技术中存在的液态有机储氢加氢系统氢气存储效率低的问题。
本发明所采用的技术方案是，液态有机储氢材料加氢系统，包括依次通过管道连接的氢气注入口、加氢泵、氢气分配器、反应罐、氢气循环泵；氢气循环泵还通过管道与氢气分配器连接；反应罐顶部开设有贫氢LOHC注入口；反应罐底部通过设置有输出阀门的管道与富氢LOHC出口连通；反应罐中设置有热交换盘管、催化装置、催化剂脱落回收装置；热交换盘管内的介质通过热交换器与温度控制装置进行热交换。
本发明的特点还在于：
氢气分配器至反应罐的管道设置有氢气流量传感器及氢气压力传感器a；反应罐中设置有温度传感器及氢气压力传感器b；反应罐底部至输出阀门的管道设置有LOHC氢浓度传感器；反应罐外部设置有温度控制装置。
氢气流量传感器、氢气压力传感器a、氢气压力传感器b、温度传感器、LOHC氢浓度传感器均与控制器连接；控制器分别与加氢泵、氢气循环泵、输出阀门、温度控制装置连接。
反应罐底部至LOHC氢浓度传感器的管道设置有过滤器。
催化装置为催化床。
催化床为多层网状结构。
液态有机储氢材料加氢系统的控制方法，具体按照以下步骤实施：
步骤a：控制器接收来自温度传感器的温度信号T、氢气压力传感器b的氢气压力信号P2、氢气流量传感器的氢气流量信号F、LOHC氢浓度传感器的氢浓度信号C；
步骤b：控制器运用多目标优化算法对步骤a接收到的信号进行多目标优化；
步骤c：控制器输出加氢泵转速控制信号Uf1至加氢泵调节其转速，输出循环泵转速控制信号Uf2至氢气循环泵调节其转速，输出温度控制信号Ut至控温装置调整其加热或冷却温度，输出LOHC阀门控制信号Uv至输出阀门控制其闭合或开启。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用循环注氢的方法，未反应完的氢气不断循环，从反应罐底部进去，在氢气上升过程中可与储氢材料混合均匀。
(2)储氢反应过程只在反应罐中进行，贫氢液态有机储氢材料从反应罐顶部注入，富氢液态有机储氢材料从反应罐底部导出，使反应罐内部液态有机储氢材料始终保持低浓度氢含量，提升了氢气存储效率。
(3)反应罐中的催化装置采用多层网状催化床，增加了反应面积，提升了氢气在上升过程中的储存速度。
(4)反应罐中的催化环境采用热交换盘管、热交换器、控温装置，既可实现反应罐内升温，也可实现降温控制。热交换盘管在加氢之前释放热量加热储氢材料，在加氢过程中吸收储氢材料释放的热量，加速了催化反应。
附图说明
图1是本发明液态有机储氢材料加氢系统的结构示意图；
图2是本发明液态有机储氢材料加氢系统中控制器信号接口图；
图3是本发明液态有机储氢材料加氢系统中反应罐内催化床结构图；
图4是本发明液态有机储氢材料加氢系统中催化床及加热盘管图。
图中，1.氢气注入口，2.加氢泵，3.氢气分配器，4.反应罐，5.氢气循环泵，6.贫氢LOHC注入口，7.输出阀门，8.富氢LOHC出口，9.氢气流量传感器，10.氢气压力传感器，11.温度传感器，12.LOHC氢浓度传感器，13.控温装置，14.热交换盘管，15.催化装置，16.催化剂脱落回收装置，17.过滤器，18.热交换器，19.氢气压力传感器b。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明液态有机储氢材料加氢系统，包括依次通过管道连接的氢气注入口1、加氢泵2、氢气分配器3、反应罐4、氢气循环泵5；氢气循环泵5还通过管道与氢气分配器3连接；反应罐4顶部开设有贫氢LOHC注入口6；反应罐4底部通过设置有输出阀门7的管道与富氢LOHC出口8连通；所述反应罐4中设置有热交换盘管14、催化装置15、催化剂脱落回收装置16；热交换盘管14内的介质通过热交换器18与温度控制装置13进行热交换。
进一步的：
氢气分配器3至反应罐4的管道设置有氢气流量传感器9及氢气压力传感器a10；反应罐4中设置有温度传感器11及氢气压力传感器b19；反应罐4底部至输出阀门7的管道设置有LOHC氢浓度传感器12；反应罐4外部设置有温度控制装置13。
进一步的：
氢气流量传感器9、氢气压力传感器a10、氢气压力传感器b19、温度传感器11、LOHC氢浓度传感器12均与控制器连接；控制器分别与加氢泵2、氢气循环泵5、输出阀门7、温度控制装置13连接。
进一步的：
反应罐4底部值LOHC氢浓度传感器12的管道设置有过滤器17。
进一步的：
催化装置15为催化床。
进一步的：
催化床为多层网状结构。
进一步的：
液态有机储氢材料加氢系统的控制方法，具体按照以下步骤实施：
步骤a：控制器接收来自温度传感器的温度信号T、氢气压力传感器b的氢气压力信号P2、氢气流量传感器的氢气流量信号F、LOHC氢浓度传感器的氢浓度信号C；
步骤b：控制器运用多目标优化算法对步骤a接收到的信号进行多目标优化；
步骤c：控制器输出加氢泵转速控制信号Uf1至加氢泵调节其转速，输出循环泵转速控制信号Uf2至氢气循环泵调节其转速，输出温度控制信号Ut至控温装置调整其加热或冷却温度，输出LOHC阀门控制信号Uv至输出阀门控制其闭合或开启。
本发明液态有机储氢材料加氢系统的优选方案为：
如图1所示，包括依次通过管道连接的氢气注入口1、加氢泵2、氢气分配器3、氢气流量传感器9、氢气压力传感器a10、反应罐4、氢气循环泵5；氢气循环泵5还通过管道与氢气分配器3连接；氢气压力传感器a1起监测作用；反应罐4顶部开设有贫氢LOHC注入口6，反应罐4底部通过设置有输出阀门7的管道与富氢LOHC出口8连通。反应罐4底部至输出阀门7的管道设置有LOHC氢浓度传感器12及过滤器17。反应罐4中设置有温度传感器11、氢气压力传感器b19、热交换盘管14、催化装置15、催化剂脱落回收装置16，热交换盘管14内的介质通过热交换器18与控温装置13进行热交换(如图4所示)。其中，催化装置15为多层网状结构的催化床(如图3所示)。
如图2所示，氢气流量传感器9、氢气压力传感器a10、氢气压力传感器b19、温度传感器11、LOHC氢浓度传感器12均与控制器连接；控制器分别与加氢泵2、氢气循环泵5、输出阀门7、温度控制装置13连接。
本发明液态有机储氢材料加氢系统的控制方法为：
步骤a：控制器接收来自温度传感器的温度信号T、氢气压力传感器b的氢气压力信号P2、氢气流量传感器的氢气流量信号F、LOHC氢浓度传感器的氢浓度信号C；
步骤b：控制器运用多目标优化算法对步骤a接收到的信号进行多目标优化；
步骤c：控制器输出加氢泵转速控制信号Uf1至加氢泵调节其转速，输出循环泵转速控制信号Uf2至氢气循环泵调节其转速，输出温度控制信号Ut至控温装置调整其加热或冷却温度，输出LOHC阀门控制信号Uv至输出阀门控制其闭合或开启。
本发明液态有机储氢材料加氢系统及其控制方法的优点为：
(1)本发明采用循环注氢的方法，未反应完的氢气不断循环，从反应罐底部进去，在氢气上升过程中可与储氢材料混合均匀。
(2)储氢反应过程只在反应罐中进行，贫氢液态有机储氢材料从反应罐顶部注入，富氢液态有机储氢材料从反应罐底部导出，使反应罐内部液态有机储氢材料始终保持低浓度氢含量，提升了氢气存储效率。
(3)反应罐中的催化装置采用多层网状催化床，增加了反应面积，提升了氢气在上升过程中的储存速度。
(4)反应罐中的催化环境采用热交换盘管、热交换器、控温装置，既可实现反应罐内升温，也可实现降温控制。热交换盘管在加氢之前释放热量加热储氢材料，在加氢过程中吸收储氢材料释放的热量，加速了催化反应。

Claims (7)

1.液态有机储氢材料加氢系统，其特征在于，包括依次通过管道连接的氢气注入口(1)、加氢泵(2)、氢气分配器(3)、反应罐(4)、氢气循环泵(5)；氢气循环泵(5)还通过管道与氢气分配器(3)连接；反应罐(4)顶部开设有贫氢LOHC注入口(6)；反应罐(4)底部通过设置有输出阀门(7)的管道与富氢LOHC出口(8)连通；所述反应罐(4)中设置有热交换盘管(14)、催化装置(15)、催化剂脱落回收装置(16)；热交换盘管(14)内的介质通过热交换器(18)与温度控制装置(13)进行热交换。
2.如权利要求1所述的液态有机储氢材料加氢系统，其特征在于，所述氢气分配器(3)至反应罐(4)的管道设置有氢气流量传感器(9)及氢气压力传感器a(10)；反应罐(4)中设置有温度传感器(11)及氢气压力传感器b(19)；反应罐(4)底部至输出阀门(7)的管道设置有LOHC氢浓度传感器(12)；反应罐(4)外部设置有温度控制装置(13)。
3.如权利要求2所述的液态有机储氢材料加氢系统，其特征在于，所述氢气流量传感器(9)、氢气压力传感器a(10)、氢气压力传感器b(19)、温度传感器(11)、LOHC氢浓度传感器(12)均与控制器连接；控制器分别与加氢泵(2)、氢气循环泵(5)、输出阀门(7)、温度控制装置(13)连接。
4.如权利要求3所述的液态有机储氢材料加氢系统，其特征在于，所述反应罐(4)底部至LOHC氢浓度传感器(12)的管道设置有过滤器(17)。
5.如权利要求4所述的液态有机储氢材料加氢系统，其特征在于，所述催化装置(15)为催化床。
6.如权利要求5所述的液态有机储氢材料加氢系统，其特征在于，所述催化床为多层网状结构。
7.如权利要求3-6任一项所述的液态有机储氢材料加氢系统的控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤a：控制器接收来自温度传感器的温度信号T、氢气压力传感器b的氢气压力信号P2、氢气流量传感器的氢气流量信号F、LOHC氢浓度传感器的氢浓度信号C；
步骤b：控制器运用多目标优化算法对步骤a接收到的信号进行多目标优化；
步骤c：控制器输出加氢泵转速控制信号Uf1至加氢泵调节其转速，输出循环泵转速控制信号Uf2至氢气循环泵调节其转速，输出温度控制信号Ut至控温装置调整其加热或冷却温度，输出LOHC阀门控制信号Uv至输出阀门控制其闭合或开启。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110217755A (zh) * 2019-06-14 2019-09-10 广东国能中林实业有限公司 一种液态储氢载体加氢系统
CN112844266A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种加氢反应器控温系统及方法
CN113083180A (zh) * 2021-03-15 2021-07-09 西安交通大学 一种微通道lohc加氢系统及方法
CN113531382A (zh) * 2021-07-09 2021-10-22 广东电网有限责任公司广州供电局 一种氢气纯化和储存的一体化装置
CN114001281A (zh) * 2021-09-28 2022-02-01 中国石化工程建设有限公司 一种氢气长输系统和组合工艺
CN116062684A (zh) * 2023-03-16 2023-05-05 浙江大学 提升材料在含氢气和惰性杂质气体的混合气中氢化反应速度的装置和方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1581551A (zh) * 2003-08-04 2005-02-16 天津海蓝德能源技术发展有限公司 复合储氢装置
CN101139242A (zh) * 2006-09-07 2008-03-12 中国石油化工股份有限公司 一种碳三馏分液相选择加氢的方法
US20080260630A1 (en) * 2007-04-16 2008-10-23 Air Products And Chemicals, Inc. Autothermal Hydrogen Storage and Delivery Systems
CN105060244A (zh) * 2015-08-31 2015-11-18 江苏氢阳能源有限公司 一种液态有机储氢载体的连续式加氢反应系统及加氢反应方法
CN105129728A (zh) * 2015-08-31 2015-12-09 江苏氢阳能源有限公司 一种液态有机储氢载体使用间歇式反应釜进行加氢的方法
CN107779225A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 中国石油化工股份有限公司 一种加氢转化系统及方法
CN108380156A (zh) * 2018-02-12 2018-08-10 北京国能中林科技开发有限公司 一种适用于液态储氢载体的加氢反应的刮板式降膜反应器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1581551A (zh) * 2003-08-04 2005-02-16 天津海蓝德能源技术发展有限公司 复合储氢装置
CN101139242A (zh) * 2006-09-07 2008-03-12 中国石油化工股份有限公司 一种碳三馏分液相选择加氢的方法
US20080260630A1 (en) * 2007-04-16 2008-10-23 Air Products And Chemicals, Inc. Autothermal Hydrogen Storage and Delivery Systems
CN105060244A (zh) * 2015-08-31 2015-11-18 江苏氢阳能源有限公司 一种液态有机储氢载体的连续式加氢反应系统及加氢反应方法
CN105129728A (zh) * 2015-08-31 2015-12-09 江苏氢阳能源有限公司 一种液态有机储氢载体使用间歇式反应釜进行加氢的方法
CN107779225A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 中国石油化工股份有限公司 一种加氢转化系统及方法
CN108380156A (zh) * 2018-02-12 2018-08-10 北京国能中林科技开发有限公司 一种适用于液态储氢载体的加氢反应的刮板式降膜反应器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110217755A (zh) * 2019-06-14 2019-09-10 广东国能中林实业有限公司 一种液态储氢载体加氢系统
CN110217755B (zh) * 2019-06-14 2024-06-11 广东国能中林实业有限公司 一种液态储氢载体加氢系统
CN112844266A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种加氢反应器控温系统及方法
CN113083180A (zh) * 2021-03-15 2021-07-09 西安交通大学 一种微通道lohc加氢系统及方法
CN113531382A (zh) * 2021-07-09 2021-10-22 广东电网有限责任公司广州供电局 一种氢气纯化和储存的一体化装置
CN114001281A (zh) * 2021-09-28 2022-02-01 中国石化工程建设有限公司 一种氢气长输系统和组合工艺
CN116062684A (zh) * 2023-03-16 2023-05-05 浙江大学 提升材料在含氢气和惰性杂质气体的混合气中氢化反应速度的装置和方法
CN116062684B (zh) * 2023-03-16 2024-04-26 浙江大学 提升材料在含氢气和惰性杂质气体的混合气中氢化反应速度的装置和方法

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