【摘 要】
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氢作为理想的清洁能源,是从化石能源向可再生能源利用过渡的重要桥梁。安全可靠的储氢、输氢技术是实现氢能的大规模开发利用的关键问题,液氢有望成为大规模储氢的主要形式,而氢液化是实现液氢储运的前提。目前大多数氢液化装置使用基于克劳德制冷的氢液化流程。本文通过对氢液化工艺流程的适应性和可操作性分析,提出了液氮预冷—氦膨胀制冷、液氮预冷—氢独立膨胀制冷和液氮预冷—氢分流膨胀制冷3种氢液化流程。基于氢分子存在
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氢作为理想的清洁能源,是从化石能源向可再生能源利用过渡的重要桥梁。安全可靠的储氢、输氢技术是实现氢能的大规模开发利用的关键问题,液氢有望成为大规模储氢的主要形式,而氢液化是实现液氢储运的前提。目前大多数氢液化装置使用基于克劳德制冷的氢液化流程。本文通过对氢液化工艺流程的适应性和可操作性分析,提出了液氮预冷—氦膨胀制冷、液氮预冷—氢独立膨胀制冷和液氮预冷—氢分流膨胀制冷3种氢液化流程。基于氢分子存在正氢和仲氢两种形态,在氢气降温液化过程中正氢会自发向仲氢转化并释放出热量的特性,在氢液化流程中增加了正仲氢催化转化以加快反应速率,并提出了利用标准氢（正氢75%,仲氢25%）与仲氢之间的转化代换正氢与仲氢之间的转化的方法,实现了利用Aspen Plus软件模拟正—仲氢转化。利用软件针对3种氢液化流程进行工艺模拟,根据模拟结果进行各流程能耗计算,并结合流程液化率、液氢产品质量、制冷剂流量、流程复杂程度和安全性等方面进行综合分析,得出液氮预冷—氦膨胀制冷流程较优。最后从正仲氢转化温度、转化级数和氦制冷剂工作压力三个方面对氦制冷流程进行优化研究。
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