EP1360447A1 - Verfahren un vorrichtung zum verflüssigen von wasserstoff - Google Patents

Verfahren un vorrichtung zum verflüssigen von wasserstoff

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EP1360447A1
EP1360447A1 EP02711854A EP02711854A EP1360447A1 EP 1360447 A1 EP1360447 A1 EP 1360447A1 EP 02711854 A EP02711854 A EP 02711854A EP 02711854 A EP02711854 A EP 02711854A EP 1360447 A1 EP1360447 A1 EP 1360447A1
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EP
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hydrogen
para
ortho
liquefied
conversion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02711854A
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Inventor
Michael Bracha
Rolf Trill
Joachim Wolf
Bruno Ziegler
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01B3/0089—Ortho-para conversion
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    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
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    • F25J1/0254—Operation; Control and regulation; Instrumentation controlling particular process parameter, e.g. pressure, temperature
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to a method for liquefying hydrogen, the hydrogen to be liquefied liquefied against one or more refrigerant (mixture) circuits and / or by means of expansion and passed over at least one ortho-para conversion catalyst.
  • the invention further relates to a device for liquefying hydrogen with at least one heat exchanger in which the hydrogen to be liquefied is cooled and liquefied against itself and / or one or more refrigerant (mixture) circuits, and / or with at least one expansion device in which the hydrogen is expanded, and with at least one ortho-para conversion catalyst and / or a heat exchanger area in which an ortho-para conversion catalyst is arranged.
  • Hydrogen is one of the energy sources of the future due to its unlimited availability as a component of water, its environmental friendliness after combustion, its storage capacity and its transportability in the liquid state.
  • the hydrogen molecule consists of two hydrogen atoms, which in turn each consist of a proton and an electron. It exists in two modifications, as ortho-hydrogen or as para-hydrogen, which differ in the spin of their atomic nuclei.
  • the two Kemspins are aligned parallel in the ortho modification and antiparallel in the para modification.
  • the two different orientations of the nuclear spins are responsible for different magnetic, optical and thermal properties of the two modifications.
  • the equilibrium composition between the ortho and para modification is temperature-dependent and changes from 25% para at ambient temperature to 100% para at 20 K.
  • the conversion from ortho to para hydrogen is exothermic and takes place automatically, ie over several days, but can be accelerated with the help of catalysts. Since the heat of transformation at boiling temperature is 669 J / g and is therefore about 1.5 times as large as that Heat of vaporization, it is inevitable that with a longer intermediate storage of the hydrogen, the conversion of normal hydrogen to para-hydrogen already takes place during the liquefaction of the hydrogen and the conversion heat released in the process is dissipated.
  • the aim is therefore to carry out the conversion of the ortho hydrogen into the para form as continuously as possible in order to be able to dissipate the conversion heat even at correspondingly high temperatures.
  • the alternative variant - the conversion to para-hydrogen only at very low temperatures - requires significantly higher theoretical liquefaction work.
  • liquefied hydrogen In a large number of applications of liquefied hydrogen, however, long storage times are not required; Often, the liquefied hydrogen is even consumed immediately after liquefaction - as is the case, for example, when using liquid hydrogen for hydrogen-powered vehicles or airplanes or vehicles equipped with a fuel cell. For these applications, it is not necessary for the hydrogen to be liquefied to be completely converted into para-hydrogen, since even if the conversion is not complete, the above-described post-conversion either no longer occurs or has no negative effects.
  • the generic device for liquefying hydrogen is characterized in that means are provided for bypassing the ortho-para conversion catalyst or catalysts and / or the heat exchanger region or regions in which an ortho-para conversion catalyst is arranged.
  • the para portion of the hydrogen to be liquefied is now not necessarily maximized, but is specifically optimized with regard to the later use of the liquefied hydrogen.
  • This is done according to the invention in that the proposed ortho-para conversion catalysts can be avoided. After these ortho-para conversion catalysts have been arranged either separately from the heat exchangers or in the heat exchangers themselves, corresponding lines and / or passages in the heat exchangers via which the hydrogen to be cooled and liquefied flows must be provided.
  • the invention has the disadvantage, however, that the technical complexity of the system increases due to the provision of additional lines and / or corresponding passages in the heat exchangers.
  • the method according to the invention for the liquefaction of hydrogen is further developed, that at least one liquid hydrogen fraction, which has a different para portion to the liquefied hydrogen (product), is fed to the liquefied hydrogen (product).
  • a liquid hydrogen fraction obtained by means of a liquefaction process in which no ortho-para conversion catalyst has been passed through can be combined with a liquid hydrogen fraction which has a very high para content, and the desired para content can thereby be achieved or set.
  • FIGS. 1 to 4 each show a heat exchanger W to which an ortho-para conversion catalyst K (FIGS. 1 to 3) or two ortho-para conversion catalysts (FIG. 4) are assigned.
  • the ortho-para conversion catalytic converter K is arranged separately from the heat exchanger W, while in the exemplary embodiments in FIGS. 2 to 4 it is arranged in the heat exchanger itself.
  • the hydrogen stream to be liquefied is fed to the heat exchanger W via line 1 and is cooled and liquefied in it against a suitable cooling medium which is passed through the heat exchanger via line 6.
  • the entire or a partial stream of the hydrogen stream to be liquefied can now be fed via line 2 to an ortho-para conversion catalyst K.
  • a control valve a is connected upstream of this catalyst K.
  • the hydrogen stream is then withdrawn via line 4 from the ortho-para conversion catalyst K and fed back to the heat exchanger W, from which the liquefied hydrogen stream is subsequently withdrawn via line 5.
  • a partial stream of the hydrogen stream to be liquefied is now not to be fed to the ortho-para conversion catalyst K, it can be bypassed the ortho-para conversion catalyst K via the bypass line 3, in which a control valve b is also provided.
  • the two control valves a and b can thus be used to set any distribution of the hydrogen stream to be liquefied to the catalyst K or the bypass line 3.
  • FIG. 2 differs from the embodiment shown in FIG. 1 only in that the ortho-para conversion catalyst K is arranged in the heat exchanger W itself. Otherwise, the procedure and the wiring of the lines and valves is identical to that of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the embodiment shown in FIG. 2, two additional side draws (lines 7 and 8) now being provided, via which partial streams of the hydrogen stream supplied to the ortho-para conversion catalyst K are drawn off and that in the bypass line 3 guided partial stream of the hydrogen stream to be liquefied can be added.
  • the embodiment shown in FIG. 4 represents an extension of the embodiment shown in FIG. 3.
  • cold recovery is realized by, for example, a hydrogen flow from a storage tank in which a hydrogen with a high para content is stored withdrawn and fed via line 9 to one of two ortho-para conversion catalyst K. This is followed by a para-ortho conversion of the hydrogen introduced via line 9 and thus a cold recovery, since the para-ortho conversion is endothermic.
  • the converted hydrogen stream is then fed via line 10 to an expansion valve g, expanded in this valve and, after passing through the heat exchanger W via line 11, admixed with the liquefied hydrogen stream in line 5.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und ein Vorrichtung zum Verflüssigen von Wasserstoff beschrieben, wobei der zu verflüssigende Wasserstoff gegen einen oder mehrere Kältemittel(gemisch)kreisläufe und/oder mittels Entspannung verflüssigt und über wenigstens einen ortho-papa-Umwandlungskatalysator geführt wird. Erfindungsgemäss kann der oder zumindest einer der ortho-para-Umwandlungskatalysatoren (K) umgangen werden. Des Weiteren kann während des Verflüssigungsprozesses zwischen dem durch den oder die ortho-para-umwandlungskatalysatoren (K) strömenden (2, 4) und dem nicht durch den oder die ortho-para-umwandlungskatalysatoren (K) strömenden Wasserstoffraktionen (3) ein Austausch (7, 8) erfolgen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Verflüssigen von Wasserstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen von Wasserstoff, wobei der zu verflüssigende Wasserstoff gegen einen oder mehrere Kältemittel(gemisch)kreisläufe und/oder mittels Entspannung verflüssigt und über wenigstens einen ortho-para- Umwandlungskatalysator geführt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verflüssigen von Wasserstoff mit wenigstens einem Wärmetauscher, in dem der zu verflüssigende Wasserstoff gegen sich selbst und/oder einen oder mehrere Kältemittel(gemisch)kreisläufe abgekühlt und verflüssigt wird, und/oder mit wenigstens einer Entspannungsvorrichtung, in der der Wasserstoff entspannt wird, und mit wenigstens einem ortho-para- Umwandlungskatalysator und/oder einem Wärmetauscherbereich, in dem ein ortho- para-Umwandlungskatalysator angeordnet ist.
Wasserstoff gehört wegen seiner unbegrenzten Verfügbarkeit als Bestandteil des Wassers, seiner Umweltfreundlichkeit nach der Verbrennung, seiner Speicherfähigkeit und seiner Transportfähigkeit im flüssigen Zustand zu den Energieträgern der Zukunft.
Das Wasserstoffmolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen, die sich ihrerseits je aus einem Proton und einem Elektron zusammensetzen. Es existiert in zwei Modifikationen, als ortho-Wasserstoff oder als para- Wasserstoff, die sich durch den Spin ihrer Atomkerne unterscheiden. Die beiden Kemspins sind in der ortho- Modifikation parallel und in der para-Modifikation antiparallel ausgerichtet. Die zwei unterschiedlichen Orientierungen der Kernspins sind verantwortlich für unterschiedliche magnetische, optische und thermische Eigenschaften der beiden Modifikationen.
Die Gleichgewichtszusammensetzung zwischen der ortho- und para-Modifikation ist temperaturabhängig und ändert sich von 25 % para-Anteil bei Umgebungstemperatur auf 100 % para-Anteil bei 20 K. Die Umwandlung von ortho- in para-Wasserstoff ist exotherm und erfolgt selbsttätig langsam, d. h. über mehrere Tage, kann jedoch mit Hilfe von Katalysatoren beschleunigt werden. Da die Umwandlungswärme bei Siedetemperatur 669 J/g beträgt und damit ca. 1,5 mal so groß ist wie die Verdampfungswärme, ist es unumgänglich, dass bei einer längeren Zwischenlagerung des Wasserstoffs bereits bei der Verflüssigung des Wasserstoffs die Umwandlung von normal-Wasserstoff zu para-Wasserstoff erfolgt und die dabei frei werdende Umwandlungswärme abgeführt wird.
Würde Wasserstoff mit einem para-Anteil von 25 % verflüssigt und anschließend gelagert werden, so würde die Umwandlung von ortho-Wasserstoff in para-Wasserstoff dazu führen, dass innerhalb weniger Tage die Hälfte der verflüssigten Wasserstoffmenge durch die freigesetzte Umwandlungswärme wieder verdampfen würde.
Der Abnehmer von flüssigem Wasserstoff, der diesen unter Umständen über mehrere Wochen Zwischenlagern möchte, wird deshalb von seinem Lieferanten einen paraAnteil in dem Wasserstoff-Flüssigprodukt von wenigstens 98 % verlangen.
Bei der Verflüssigung von Wasserstoff wird daher angestrebt, die Umwandlung des ortho-Wasserstoffes in die para-Form möglichst kontinuierlich durchzuführen, um so die Umwandlungswärme bereits bei entsprechend hohen Temperaturen abführen zu können. Die dazu alternative Variante - die Umwandlung in para-Wasserstoff erst bei sehr tiefen Temperaturen durchzuführen - erfordert eine deutlich höhere theoretische Verflüssigungsarbeit.
Aus dem VDI-Bericht Nr. 725 (1998), Titel: "Anlagen zur Wasserstoffverflüssigung und deren Komponenten", ist ein Standardverfahren zur Verflüssigung eines von Verunreinigungen, wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Methan und Wasser, befreiten Wasserstoffstromes bekannt. Die Verflüssigung des Wasserstoffes erfolgt im Regelfall durch einen Wasserstoff-Kältekreislauf, der den für die Abkühlung und Verflüssigung des Wasserstoffes erforderlichen Kältebedarf durch Kompression in Verdichtern mit nachfolgender Expansion in Turbinen erzeugt. Zudem wird in den meisten Fällen flüssiger Stickstoff zur Vorkühlung verwendet. Ein derartige Verfahrensweise ist beispielsweise der Abbildung 2 des vorgenannten VDI-Berichtes zu entnehmen.
Während bei dem in dem vorgenannten VDI-Bericht beschriebenen Verflüssigungsverfahren mehrere Katalysatoren vorgesehen werden, in denen die Umwandlung von normal- zu para-Wasserstoff erfolgt, und diese ortho-para- Umwandlungskatalysatoren den einzelnen Wärmetauscher(stufen) nachgeschaltet sind, werden auch Verfahren realisiert, bei denen das entsprechende Katalysatormaterial direkt in dafür vorgesehene Passagen des oder der Wärmetauscher eingefüllt wird.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen des verflüssigten Wasserstoffes werden jedoch keine langen Speicherzeiten gefordert; oftmals wird der verflüssigte Wasserstoff sogar unmittelbar nach der Verflüssigung verbraucht - wie dies beispielsweise bei der Verwendung von Flüssig-Wasserstoff für Wasserstoff-betriebene Fahrzeuge oder Flugzeuge oder mit einer Brennstoffeelle ausgerüstete Fahrzeuge der Fall ist. Für diese Anwendungen ist es nicht erforderlich, dass der zur verflüssigende Wasserstoff vollständig in para-Wasserstoff umgewandelt wird, da auch bei einer nicht vollständigen Umwandlung die vorbeschriebene Nachumwandlung entweder gar nicht mehr auftritt oder aber keine negativen Auswirkungen hat.
Somit könnte bei der Verflüssigung von Wasserstoff Antriebsleistung eingespart werden, da die Verflüssigung von normal-Wasserstoff zu para-Wasserstoff ohne eine Konversion eine theoretische Verflüssigungsarbeit von 12.019 KJ/kg erfordert, während die Verflüssigung von normal-Wasserstoff zu para-Wasserstoff mit gleitender Konversion eine theoretische Verflüssigungsarbeit von 14.228 KJ/kg erfordert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verflüssigen von Wasserstoff anzugeben, das bzw. die eine Variation hinsichtlich des Umwandlungsgrades von normal-Wasserstoff zu para-Wasserstoff ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren vorgeschlagen, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass der oder zumindest einer der ortho-para- Umwandlungskatalysatoren umgangen werden kann.
Die gattungsgemäße Vorrichtung zum Verflüssigen von Wasserstoff zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel zum Umgehen des oder der ortho-para- Umwandlungskatalysatoren und/oder der oder der Wärmetauscherbereiche, in denen ein ortho-para-Umwandlungskatalysator angeordnet ist, vorgesehen sind. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahrensweisen wird der para-Anteil des zu verflüssigenden Wasserstoffes nunmehr nicht zwangsläufig maximiert, sondern gezielt im Hinblick auf die spätere Verwendung des verflüssigten Wasserstoffes optimiert. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass die vorgesehenen ortho-para- Umwandlungskatalysatoren umgangen werden können. Nachdem diese ortho-para- Umwandlungskatalysatoren entweder getrennt von den Wärmetauschern oder in den Wärmetauschern selbst angeordnet sind, sind entsprechende Leitungen und/oder Passagen in den Wärmetauschern, über die der abzukühlende und zu verflüssigende Wasserstoff strömt, vorzusehen.
Es ist nicht immer zwingend erforderlich, dass der oder die ortho-para- Umwandlungskatalysatoren vollständig umgangen werden. Mittels entsprechender Regelmaßnahmen kann eine Verteilung des zu verflüssigenden Wasserstoffstromes auf einen ortho-para-Umwandlungskatalysator und die ihn umgehende Leitung bzw. (Wärmetauscher) Passage vorgenommen werden.
Neben dem Vorteil einer an die Verwendung des verflüssigten Wasserstoffes angepassten,Umwandlung hat die Erfindung jedoch den Nachteil, dass sich der anlagentechnische Aufwand durch das Vorsehen zusätzlicher Leitungen und/oder entsprechender Passagen in den Wärmetauschern erhöht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen von Wasserstoff weiterbildend wird vorgeschlagen, dass dem verflüssigten Wasserstoff(produkt) wenigstens eine Flüssigwasserstofffraktion, die einen zu dem verflüssigten Wasserstoff(produkt) unterschiedlichen para-Anteil aufweist, zugeführt wird.
So kann beispielsweise eine Flüssigwasserstofffraktion, die mittels eines Verflüssigungsverfahrens, bei dem kein ortho-para-Umwandlungskatalysator durchlaufen wurde, gewonnen wurde, mit einer Flüssigwasserstofffraktion, die einen sehr hohen para-Anteil aufweist, zusammengeführt und dadurch der gewünschte paraAnteil erreicht bzw. eingestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verflüssigen von Wasserstoff, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verflüssigen von Wasserstoff sowie weitere Ausgestaltungen des- bzw. derselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche sind, seien nachfolgend anhand der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils einen Wärmetauscher W, dem ein ortho-para- Umwandlungskatalysator K (Figuren 1 bis 3) bzw. zwei ortho-para- Umwandlungskatalysatoren (Figur 4) zugeordnet sind. Im Falle des Ausführungsbeispiels der Figur 1 ist der ortho-para-Umwandlungskatalysator K getrennt von dem Wärmetauscher W angeordnet, während er bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 4 in dem Wärmetauscher selbst angeordnet ist.
Gemäß dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der zu verflüssigende Wasserstoffstrom über Leitung 1 dem Wärmetauscher W zugeführt und in diesem gegen ein geeignetes Kühlmedium, das über Leitung 6 durch den Wärmetauscher geführt wird, abgekühlt und verflüssigt. Über Leitung 2 kann nunmehr der gesamte oder ein Teilstrom des zu verflüssigenden Wasserstoffstromes einem ortho-para-Umwandlungskatalysator K zugeführt werden. Diesem Katalysator K ist ein Regelventil a vorgeschaltet. Aus dem ortho-para-Umwandlungskatalysator K wird der Wasserstoffstrom anschließend über Leitung 4 abgezogen und wieder dem Wärmetauscher W zugeführt, aus dem der verflüssigte Wasserstoffstrom anschließend über Leitung 5 abgezogen wird.
Soll nunmehr zumindest ein Teilstrom des zu verflüssigen Wasserstoffstromes nicht dem ortho-para-Umwandlungskatalysator K zugeführt werden, so kann dieser über die Bypass-Leitung 3, in der ebenfalls ein Regelventil b vorgesehen ist, an dem ortho-para- Umwandlungskatalysator K vorbeigeführt werden. Mittels der beiden Regelventile a und b kann somit jede beliebige Verteilung des zu verflüssigenden Wasserstoffstromes auf den Katalysator K bzw. die Bypass-Leitung 3 eingestellt werden.
Die in der Figur 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform lediglich dadurch, dass der ortho- para-Umwandlungskatalysator K in dem Wärmetauscher W selbst angeordnet ist. Ansonsten ist die Verfahrensführung sowie die Verschaltung der Leitungen und Ventile identisch zu derjenigen der Figur 1. Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform, wobei nunmehr zusätzlich zwei Seitenabzüge (Leitungen 7 und 8) vorgesehen sind, über die Teilströme des dem ortho-para-Umwandlungskatalysator K zugeführten Wasserstoffstromes abgezogen und dem in der Bypass-Leitung 3 geführten Teilstrom des zu verflüssigenden Wasserstoffstromes beigemischt werden können. Anstelle der in der Figur 3 dargestellten zwei Seitenabzüge können auch lediglich ein Seitenabzug oder auch mehrere Seitenabzüge vorgesehen werden.
Mittels dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine noch größere Variabilität hinsichtlich der Einstellung des para-Gehaltes des zu verflüssigenden Wasserstoffstromes erreicht werden. Erkauft wird dies jedoch mit einem höheren anlagentechnischen Aufwand.
Die in der Figur 4 dargestellte Ausführungsform stellt eine Erweiterung des in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispieles dar. Bei dieser Ausführungsform wird eine Kälterückgewinnung dadurch realisiert, dass bspw. aus einem Lagertank, in dem ein Wasserstoff mit einem hohen para-Anteil gelagert ist, ein Wasserstoffstrom abgezogen und über Leitung 9 einem von zwei ortho-para-Umwandlungskatalysator K zugeführt wird. In diesem erfolgt nun eine para-ortho-Konversion des über Leitung 9 herbeigeführten Wasserstoffes und damit eine Kälterückgewinnung, da die para-ortho- Konversion endotherm verläuft. Der umgewandelte Wasserstoffstrom wird anschließend über Leitung 10 einem Entspannungsventil g zugeführt, in diesem entspannt und nach Durchgang durch den Wärmetauscher W über Leitung 11 dem verflüssigten Wasserstoffstrom in der Leitung 5 beigemischt.
Des Weiteren sind - neben den beiden bereits anhand der Figur 3 erläuterten Seitenabzügen (Leitungen 7 und 8) - zwei weitere Seitenabzüge (Leitungen 12 und 13) dargestellt, die mit ihren Regelventilen e und f die Einstellmöglichkeiten hinsichtlich des para-Gehaltes des zu verflüssigenden Wasserstoffstromes erhöhen.
Auch für das in der Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel gilt, dass die energetischen Verbesserungen mit einem entsprechend höheren anlagentechnischen Aufwand erkauft werden müssen.

Claims

Patentansprüche
. Verfahren zum Verflüssigen von Wasserstoff, wobei der zu verflüssigende Wasserstoff gegen einen oder mehrere Kältemittel(gemisch)kreisläufe und/oder mittels Entspannung verflüssigt und über wenigstens einen ortho-para- Umwandlungskatalysator geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der oder zumindest einer der ortho-para-Umwandlungskatalysatoren (K) umgangen werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem verflüssigten Wasserstoff wenigstens eine Flüssigwasserstofffraktion, die einen zu dem verflüssigten Wasserstoff unterschiedlichen para-Anteil aufweist, zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verflüssigungsprozesses zwischen dem durch den oder die ortho-para-
Umwandlungskatalysatoren (K) strömenden (2, 4) und dem nicht durch den oder die ortho-para-Umwandlungskatalysatoren (K) strömenden Wasserstofffraktionen (3) ein Austausch (7, 8) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zu verflüssigende
Wasserstoff gegen einen Wasserstoffstrom, der einen hohen para-Anteil aufweist, abgekühlt und verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der einen hohen para-Anteil aufweisende Wasserstoffstrom (9) einer para-ortho-Umwandlung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der einer para-ortho- Umwandlung unterzogene, einen hohen para-Anteil aufweisende Wasserstoffstrom (10, 11) dem verflüssigten Wasserstoff (5) zugemischt wird. Vorrichtung zum Verflüssigen von Wasserstoff mit wenigstens einem
Wärmetauscher, in dem der zu verflüssigende Wasserstoff gegen sich selbst und/oder einen oder mehrere Kältemittel(gemisch)kreisläufe abgekühlt und verflüssigt wird, und/oder mit wenigstens einer Entspannungsvorrichtung, in der der Wasserstoff entspannt wird, und mit wenigstens einem ortho-para-
Umwandlungskatalysator und/oder einem Wärmetauscherbereich, in dem ein ortho-para-Umwandlungskatalysator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Umgehen des oder der ortho-para-Umwandlungskatalysatoren (K) und/oder der oder der Wärmetauscherbereiche (W), in denen ein ortho-para- Umwandlungskatalysator (K) angeordnet ist, vorgesehen sind.
EP02711854A 2001-02-13 2002-02-08 Verfahren un vorrichtung zum verflüssigen von wasserstoff Withdrawn EP1360447A1 (de)

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