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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310586306.9(22)申请日 2023.05.23(71)申请人 杭州中泰深冷技术股份有限公司地址 311422 浙江省杭州市富阳区东洲街道高尔夫路228号(72)发明人 高章成李传明苟文广陈环琴章有虎(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公司 33200专利代理师 傅朝栋张法高(51)Int.Cl.F25J 1/00(2006.01)F25B 7/00(2006.01)(54)发明名称一种采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统(57)摘要本发明公开了一种采用复叠制冷和分离。
2、式连续转化器的氢液化系统，属于制冷与低温工程技术领域。该系统包括常压预冷冷箱、真空深冷冷箱、低温吸附器、压缩机组和膨胀机组，预冷段采用丙烯/二氧化碳复叠制冷辅助氮循环制冷，深冷段采用改进的双压氢循环制冷，原料氢气经多级换热器降温和末端节流阀节流后实现液化。上述系统真空深冷冷箱中板翅式换热器的产品氢气通道中填充正仲氢转化催化剂并与主换热器分离，实现液氢产品中仲氢含量不低于98，每天能生产液化氢气1325吨，系统比能耗不超过9.5kWh/kg液氢。该氢液化系统能耗低，预冷冷箱和深冷冷箱采用不同的设计方案，连续转化器与主换热器分离，降低了运行成本、设备造价以及维修成本。权利要求书4页 说明书9页 附。
3、图1页CN 116608644 A2023.08.18CN 116608644 A1.一种采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统，其特征在于，系统包括压缩机组、预冷冷箱、深冷冷箱、换热器组、膨胀机组、冷箱外低温吸附器、气液分离罐组和液氢储罐；该系统的具体结构如下：外界原料氢与第一管道(H1)的进口连接，第一管道(H1)的出口与原料氢压缩机组(C1)的进口连接；原料氢压缩机组(C1)的出口设置有第一氢制冷通道(A1)和第二管道(H2)两条支路；第二管道(H2)与一级换热器(HE1)的第一热侧进口连接，一级换热器(HE1)的第一热侧出口通过第三管道(H3)与原料氢低温吸附器(S2)的进口连接；。
4、原料氢低温吸附器(S2)的出口通过第四管道(H4)与二级换热器的第一热侧进口连接；二级换热器的第一热侧出口通过第五管道(H5)与冷箱内低温吸附器(S3)进口连接；冷箱内低温吸附器(S3)的出口通过第六管道(H6)与一级等温转化器(R1)的管程进口连接；一级等温转化器(R1)的管程出口通过第七管道(H7)与一级连续转化器(HE32)的热侧进口连接；一级连续转化器(HE32)的热侧出口通过第八管道(H8)与二级连续转化器(HE42)的热侧进口连接；二级连续转化器(HE42)的热侧出口通过第九管道(H9)与五级换热器(HE5)的第一热侧进口连接；五级换热器(HE5)的第一热侧出口通过第十管道(HE1。
5、0)与二级等温转化器(R2)的管程进口连接；二级等温转化器(R2)的管程出口通过第十一管道(H11)与喷射器(J)进口连接；喷射器(J)出口通过第十二管道(H12)与六级换热器(HE6)的热侧进口连接；六级换热器(HE6)的热侧出口依次通过第十三管道(H13)和第十四管道(H14)与产品氢气液分离罐(D4)连接；产品氢气液分离罐(D4)底部连接液氢储罐；该氢液化系统的预冷段采用丙烯循环制冷和二氧化碳循环制冷进行复叠制冷辅助氮循环预冷；深冷段采用改进的双压氢循环制冷，其中一级连续转化器(HE32)与三级换热器(HE3)分离，二级连续转化器(HE42)与四级换热器(HE4)分离，构成分离式连续转化。
6、器。2.根据权利要求1所述的氢液化系统，其特征在于，所述氮循环预冷具体结构如下：中压氮压缩机组(C5)的出口通过第一氮通道(N1)与氮丙烯换热器(HE7)的氮气进口连接；氮丙烯换热器(HE7)的氮气出口与第二氮通道(N2)的进口连接，第二氮通道(N2)的出口设置有第三氮通道(N3)和第四氮通道(N4)两条支路；第三氮通道(N3)的出口与二级换热器(HE2)的第二氮气进口连接，并在二级换热器(HE2)分为两条支路，一条支路依次通过二级换热器(HE2)的第二氮气出口、第九氮通道(N9)和第十氮通道(N10)与氮气液分离罐(D1)连接；另一条支路通过第七氮通道(N7)进入中压氮膨胀机组(E4)；氮气。
7、液分离罐(D1)的液氮出口与第十二氮通道(N12)进口连接，第十二氮通道(N12)的出口设置有第十三氮通道(N13)和第十五氮通道(N15)两条支路；所述第十三氮通道(N13)的出口和第十五氮通道(N15)的出口分别与一级等温转化器(R1)中的壳程进口和冷箱内低温吸附器(S3)中的液氮进口连接；中压氮膨胀机组(E4)的出口与第八氮通道(N8)进口连接；所述一级等温转化器(R1)中的壳程出口和冷箱内低温吸附器(S3)中的氮气出口分别连接第十四氮通道(N14)和第十六氮通道(N16)的进口；第十四氮通道(N14)的出口、第十六氮通道(N16)的出口、第八氮通道(N8)的出口以及从氮气液分离罐(D1。
8、)氮气出口接出的第十一氮通道(N11)汇聚至第十七氮通道(N17)；第十七氮通道(N17)的出口连接二级换热器(HE2)的第一氮气进口，二级换热器(HE2)的第一氮气出口通过第十九氮通道(N19)与一级换热器(HE1)的氮气进口连接；一级换热器(HE1)的氮气出口与第二十一氮通道(N21)的进权利要求书1/4 页2CN 116608644 A2口连接；第四氮通道(N4)的出口与高压氮膨胀机组(E3)的进口连接，高压氮膨胀机组(E3)的出口通过第五氮通道(N5)与二级换热器(HE2)连接，随后通过第六氮通道(N6)连接至低压氮压缩机组(C4)和中压氮压缩机组(C5)之间管道；第八氮通道(N8)的。
9、出口上还设有一条第十八氮通道(N18)，第十八氮通道(N18)的出口连接第二换热器(HE2)后通过第二十氮通道(N20)接出；通过第二十氮通道(N20)和第二十一氮通道(N21)汇聚至第二十二氮通道(N22)后依次连接低压氮压缩机组(C4)和中压氮压缩机组(C5)，构成氮循环预冷。3.根据权利要求2所述的氢液化系统，其特征在于，所述复叠制冷具体结构如下：所述复叠制冷包括丙烯循环制冷和二氧化碳循环制冷；所述二氧化碳循环制冷由二氧化碳压缩机组(C7)、二氧化碳膨胀机组(E5)和丙烯二氧化碳换热器(HE8)构成循环；所述丙烯二氧化碳换热器(HE8)接收二氧化碳循环制冷提供的冷量；所述丙烯循环制冷由丙。
10、烯二氧化碳换热器(HE8)、氮丙烯换热器(HE7)、丙烯压缩机组(C6)和丙烯节流阀(V5)构成循环；所述氮丙烯换热器(HE7)接收丙烯循环制冷提供的冷量，为所述氮循环预冷提供冷量。4.根据权利要求3所述的氢液化系统，其特征在于，所述双压氢循环制冷具体结构如下：第一氢制冷通道(A1)与中压氢压缩机组(C3)的进口连接，中压氢压缩机组(C3)的出口通过第二氢制冷通道(A2)与一级换热器(HE1)的第二热侧进口连接；一级换热器(HE1)的第二热侧出口通过第三氢制冷通道(A3)与循环氢低温吸附器(S1)的进口连接；所述循环氢低温吸附器(S1)的出口通过第四氢制冷通道(A4)与二级换热器(HE2)的第。
11、二热侧进口连接；二级换热器(HE2)的第二热侧出口与第五氢制冷通道(A5)的进口连接，第五氢制冷通道(A5)的出口连接第六氢制冷通道(A6)和第七氢制冷通道(A7)的进口；所述第六氢制冷通道(A6)的出口与三级换热器(HE31)的热侧进口连接，三级换热器(HE31)的热侧出口通过第九氢制冷通道(A9)与四级换热器(HE41)的热侧进口连接；四级换热器(HE41)的热侧出口与第十氢制冷通道(A10)的进口连接，第十氢制冷通道(A10)的出口连接第十一氢制冷通道(A11)和第十二氢制冷通道(A12)；第十一氢制冷通道(A11)的出口与五级换热器(HE5)的第二热侧进口连接，五级换热器(HE5)的第。
12、二热侧出口依次经过第十四氢制冷通道(A14)、高压节流阀(V2)节流降温后进入第十五氢制冷通道(A15)，第十五氢制冷通道(A15)的出口与中压气液分离罐(D2)的进口连接；所述中压气液分离罐(D2)的气相出口与第十六氢制冷通道(A16)的进口连接；所述中压气液分离罐(D2)的底部液相出口分别设置第十七氢制冷通道(A17)和第十八氢制冷通道(A18)，其中第十七氢制冷通道(A17)与二级等温转化器(R2)的壳程进口连接，二级等温转化器(R2)的壳程出口与第二十四氢制冷通道(A24)的进口连接；中压气液分离罐(D2)的底部出口依次通过第十八氢制冷通道(A18)、中压节流阀(V3)节流降温后进入第。
13、十九氢制冷通道(A19)，随后与低压气液分离罐(D3)的进口连接；低压气液分离罐(D3)的液相出口通过第二十一氢制冷通道(A21)与三级连续转化器(HE6)的冷侧进口连接，三级连续转化器(HE6)的冷侧出口与第二十二氢制冷通道(A22)的进口连接；低压气液分离罐(D3)的气相出口与第二十氢制冷通道(A20)的进口连接，第二十氢制冷通道(A20)的出口和第二十二氢制冷通道(A22)的出口汇聚至第二十三氢制冷通道(A23)的进权利要求书2/4 页3CN 116608644 A3口，通过第二十三氢制冷通道(A23)与五级换热器(HE5)的第一冷侧进口连接；五级换热器(HE5)的第一冷侧出口通过第二十。
14、七氢制冷通道(A27)与四级换热器(HE41)的第一冷侧进口连接，四级换热器(HE41)的第一冷侧出口通过第三十一氢制冷通道(A31)与三级换热器(HE31)的第一冷侧进口连接；三级换热器(HE31)的第一冷侧出口通过第三十八氢制冷通道(A38)与二级换热器(HE2)的第一冷侧进口连接；二级换热器(HE2)的第一冷侧出口通过第四十氢制冷通道(A40)与一级换热器(HE1)的第一冷侧进口连接，一级换热器(HE1)的第一冷侧出口通过第四十二氢制冷通道(A42)复热后与低压氢压缩机组(C2)连接；所述第七氢制冷通道(A7)的出口与高压氢膨胀机组(E1)的进口连接，高压氢膨胀机组(E1)的出口与第八氢。
15、制冷通道(A8)的进口连接；所述第十二氢制冷通道(A12)的出口与中压氢膨胀机组(E2)的进口连接，中压氢膨胀机组(E2)的出口与第十三氢制冷通道(A13)的进口连接；第十三氢制冷通道(A13)的出口、第二十四氢制冷通道(A24)的出口和第十六氢制冷通道(A16)的出口汇聚连接第二十五氢制冷通道(A25)的进口；第二十五氢制冷通道(A25)的出口与五级换热器(HE5)的第二冷侧进口连接，复热后通过第二十六氢制冷通道(A26)接出；第二十六氢制冷通道(A26)的出口与第二十八氢制冷通道(A28)和第二十九氢制冷通道(A29)的进口连接；第二十九氢制冷通道(A29)的出口与二级连续转化器(HE42。
16、)冷侧进口连接，二级连续转化器(HE42)冷侧出口与第三十二氢制冷通道(A32)的进口连接；第二十八氢制冷通道(A28)的出口与四级换热器(HE41)的第二冷侧进口连接，四级换热器(HE41)的第二冷侧出口与第三十氢制冷通道(A30)的进口连接；第三十氢制冷通道(A30)的出口、第八氢制冷通道(A8)的出口和第三十二氢制冷通道(A32)的出口汇聚至第三十三氢制冷通道(A33)的进口；第三十三氢制冷通道(A33)的出口与三级换热器(HE31)第二冷侧进口连接，三级换热器(HE31)的第二冷侧出口与第三十五氢制冷通道(A35)的进口连接；所述第三十三氢制冷通道(A33)上设置一条支路第三十四氢制冷。
17、通道(A34)；第三十四氢制冷通道(A34)的出口与一级连续转化器(HE32)的冷侧进口连接；一级连续转化器(HE32)的冷侧出口与第三十六氢制冷通道(A36)的进口连接；第三十六氢制冷通道(A36)的出口与第三十五氢制冷通道(A35)的出口汇聚连接第三十七氢制冷通道(A37)的进口；第三十七氢制冷通道(A37)的出口与二级换热器(HE2)的第二冷侧进口连接，二级换热器(HE2)的第二冷侧出口通过第三十九氢制冷通道(A39)与一级换热器(HE1)的第二冷侧进口连接；一级换热器(HE1)的第二冷侧出口通过第四十一氢制冷通道(A41)与中压氢压缩机组(C3)连接。5.根据权利要求4所述的氢液化系统。
18、，其特征在于，所述循环氢低温吸附器(S1)和原料氢低温吸附器(S2)中装填用于除去低温通道中易冻堵杂质的分子筛。6.根据权利要求4所述的氢液化系统，其特征在于，所述第九氮通道(N9)和第十氮通道(N10)之间设有氮节流阀(V1)；所述第十三管道(H13)和第十四管道(H14)之间设有末端节流阀(V4)；所述第十四氢制冷通道(A14)和第十五氢制冷通道(A15)之间设有高压节流阀(V2)；所述第十八氢制冷通道(A18)和第十九氢制冷通道(A19)之间设有中压节流阀(V3)。7.根据权利要求1所述的氢液化系统，其特征在于，所述一级等温转化器(R1)和二级等温转化器(R2)为列管式固定床反应器，其中。
19、原料氢通入管程通道，制冷剂通入壳程通道，并且管程通道中根据制冷温区装填对应催化性能的正仲氢转化催化剂。权利要求书3/4 页4CN 116608644 A48.根据权利要求1所述的氢液化系统，其特征在于，所述一级连续转化器(HE32)、二级连续转化器(HE42)和三级连续转化器(HE6)为铝制板翅式换热器，其中原料氢通道中根据制冷温区装填对应催化性能的正仲氢转化催化剂。9.根据权利要求1所述的氢液化系统，其特征在于，所述预冷冷箱为常压冷箱，所述深冷冷箱为真空冷箱。10.根据权利要求1所述的氢液化系统，其特征在于，所述产品氢气液分离罐(D4)的气相出口通过第十五通道(H15)与液氢储罐蒸发的氢气汇。
20、合后进入喷射器(J)，以回收氢气。权利要求书4/4 页5CN 116608644 A5一种采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统技术领域0001本发明属于制冷与低温工程技术领域，具体涉及一种采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统。背景技术0002由于化石能源被大量地开采和利用，由此引发的二氧化碳大量排放已成为当今全球所面临的最紧迫的环境问题。为实现“碳达峰、碳中和”的目标任务，绿色清洁能源的开发利用是未来重要的研究方向。0003氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，在改善能源结构、推动能源革命和实现节能减排中发挥不可或缺的作用。0004液态氢的密度远大于气态氢，因此相同体积下液态氢。
21、具有更高的能量存储密度。在氢能源储存和长距离运输中液态氢具有重大经济优势，是未来氢能源大规模应用的重要解决方案。然而，氢液化过程的高能耗和低效率制约了其产业化的发展。因此，亟需提供一种能够提高氢液化效率、降低设备能耗的氢液化系统。发明内容0005本发明的目的在于解决现有技术中氢液化过程中高耗能、低效率的问题，并提供一种采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统。0006本发明所采用的具体技术方案如下：0007本发明提供一种采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统，包括压缩机组、预冷冷箱、深冷冷箱、换热器组、膨胀机组、冷箱外低温吸附器、气液分离罐组和液氢储罐；该系统的具体结构如下：0008外界。
22、原料氢与第一管道的进口连接，第一管道的出口与原料氢压缩机组的进口连接；原料氢压缩机组的出口设置有第一氢制冷通道和第二管道两条支路；第二管道与一级换热器的第一热侧进口连接，一级换热器的第一热侧出口通过第三管道与原料氢低温吸附器的进口连接。原料氢低温吸附器的出口通过第四管道与二级换热器的第一热侧进口连接。二级换热器的第一热侧出口通过第五管道与冷箱内低温吸附器进口连接。冷箱内低温吸附器的出口通过第六管道与一级等温转化器的管程进口连接。一级等温转化器的管程出口通过第七管道与一级连续转化器的热侧进口连接。一级连续转化器的热侧出口通过第八管道与二级连续转化器的热侧进口连接。二级连续转化器的热侧出口通过第九。
23、管道与五级换热器的第一热侧进口连接。五级换热器的第一热侧出口通过第十管道与二级等温转化器的管程进口连接。二级等温转化器的管程出口通过第十一管道与喷射器进口连接。喷射器出口通过第十二管道与六级换热器的热侧进口连接。六级换热器的热侧出口依次通过第十三管道和第十四管道与产品氢气液分离罐连接。产品氢气液分离罐底部连接液氢储罐。0009该氢液化系统的预冷段采用丙烯循环制冷和二氧化碳循环制冷进行复叠制冷辅助氮循环预冷；深冷段采用改进的双压氢循环制冷，其中一级连续转化器与三级换热器分说明书1/9 页6CN 116608644 A6离，二级连续转化器与四级换热器分离，构成分离式连续转化器。0010进一步的，上。
24、述氮循环预冷具体结构如下：中压氮压缩机组的出口通过第一氮通道与氮丙烯换热器的氮气进口连接。氮丙烯换热器的氮气出口与第二氮通道的进口连接，第二氮通道的出口设置有第三氮通道和第四氮通道两条支路。0011第三氮通道的出口与二级换热器的第二氮气进口连接，并在二级换热器分为两条支路，一条支路依次通过二级换热器的第二氮气出口、第九氮通道和第十氮通道与氮气液分离罐连接。另一条支路通过第七氮通道进入中压氮膨胀机组。氮气液分离罐的液氮出口与第十二氮通道进口连接，第十二氮通道的出口设置有第十三氮通道和第十五氮通道两条支路。所述第十三氮通道的出口和第十五氮通道的出口分别与一级等温转化器中的壳程进口和冷箱内低温吸附器。
25、中的液氮进口连接。中压氮膨胀机组的出口与第八氮通道进口连接。0012所述一级等温转化器中的壳程出口和冷箱内低温吸附器中的氮气出口分别连接第十四氮通道和第十六氮通道的进口。第十四氮通道的出口、第十六氮通道的出口、第八氮通道的出口以及从氮气液分离罐氮气出口接出的第十一氮通道汇聚至第十七氮通道。第十七氮通道的出口连接二级换热器的第一氮气进口，二级换热器的第一氮气出口通过第十九氮通道与一级换热器的氮气进口连接。一级换热器的氮气出口与第二十一氮通道的进口连接。0013第四氮通道的出口与高压氮膨胀机组的进口连接，高压氮膨胀机组的出口通过第五氮通道与二级换热器连接，随后通过第六氮通道连接至低压氮压缩机组和中。
26、压氮压缩机组之间管道。0014第八氮通道的出口上还设有一条第十八氮通道，第十八氮通道的出口连接第二换热器后通过第二十氮通道接出。通过第二十氮通道和第二十一氮通道汇聚至第二十二氮通道后依次连接低压氮压缩机组和中压氮压缩机组，构成氮循环预冷。0015更进一步的，上述复叠制冷具体结构如下：0016所述复叠制冷包括丙烯循环制冷和二氧化碳循环制冷。所述二氧化碳循环制冷由二氧化碳压缩机组、二氧化碳膨胀机组和丙烯二氧化碳换热器构成循环。所述丙烯二氧化碳换热器接收二氧化碳循环制冷提供的冷量。所述丙烯循环制冷由丙烯二氧化碳换热器、氮丙烯换热器、丙烯压缩机组和丙烯节流阀构成循环。所述氮丙烯换热器接收丙烯循环制冷提。
27、供的冷量，为所述氮循环预冷提供冷量。0017更进一步的，上述改进的双压氢循环制冷具体结构如下：0018第一氢制冷通道与中压氢压缩机组的进口连接，中压氢压缩机组的出口通过第二氢制冷通道与一级换热器的第二热侧进口连接。一级换热器的第二热侧出口通过第三氢制冷通道与循环氢低温吸附器的进口连接。所述循环氢低温吸附器的出口通过第四氢制冷通道与二级换热器的第二热侧进口连接。二级换热器的第二热侧出口与第五氢制冷通道的进口连接，第五氢制冷通道的出口连接第六氢制冷通道和第七氢制冷通道的进口。所述第六氢制冷通道的出口与三级换热器的热侧进口连接，三级换热器的热侧出口通过第九氢制冷通道与四级换热器的热侧进口连接。四级换。
28、热器的热侧出口与第十氢制冷通道的进口连接，第十氢制冷通道的出口连接第十一氢制冷通道和第十二氢制冷通道。第十一氢制冷通道的出口与五级换热器的第二热侧进口连接，五级换热器的第二热侧出口依次经过第十四说明书2/9 页7CN 116608644 A7氢制冷通道、高压节流阀节流降温后进入第十五氢制冷通道，第十五氢制冷通道的出口与中压气液分离罐的进口连接。所述中压气液分离罐的气相出口与第十六氢制冷通道的进口连接。所述中压气液分离罐的底部液相出口分别设置第十七氢制冷通道和第十八氢制冷通道，其中第十七氢制冷通道与二级等温转化器的壳程进口连接，二级等温转化器的壳程出口与第二十四氢制冷通道的进口连接。中压气液分离。
29、罐的底部出口依次通过第十八氢制冷通道、中压节流阀节流降温后进入第十九氢制冷通道，随后与低压气液分离罐的进口连接。低压气液分离罐的液相出口通过第二十一氢制冷通道与三级连续转化器的冷侧进口连接，三级连续转化器的冷侧出口与第二十二氢制冷通道的进口连接。低压气液分离罐的气相出口与第二十氢制冷通道的进口连接，第二十氢制冷通道的出口和第二十二氢制冷通道的出口汇聚至第二十三氢制冷通道的进口，通过第二十三氢制冷通道与五级换热器的第一冷侧进口连接。五级换热器的第一冷侧出口通过第二十七氢制冷通道与四级换热器的第一冷侧进口连接，四级换热器的第一冷侧出口通过第三十一氢制冷通道与三级换热器的第一冷侧进口连接。三级换热器。
30、的第一冷侧出口通过第三十八氢制冷通道与二级换热器的第一冷侧进口连接。二级换热器的第一冷侧出口通过第四十氢制冷通道与一级换热器的第一冷侧进口连接，一级换热器的第一冷侧出口通过第四十二氢制冷通道复热后与低压氢压缩机组连接。0019所述第七氢制冷通道的出口与高压氢膨胀机组的进口连接，高压氢膨胀机组的出口与第八氢制冷通道的进口连接。0020所述第十二氢制冷通道的出口与中压氢膨胀机组的进口连接，中压氢膨胀机组的出口与第十三氢制冷通道的进口连接。第十三氢制冷通道的出口、第二十四氢制冷通道的出口和第十六氢制冷通道的出口汇聚连接第二十五氢制冷通道的进口。第二十五氢制冷通道的出口与五级换热器的第二冷侧进口连接，。
31、复热后通过第二十六氢制冷通道接出。第二十六氢制冷通道的出口与第二十八氢制冷通道和第二十九氢制冷通道的进口连接。第二十九氢制冷通道的出口与二级连续转化器冷侧进口连接，二级连续转化器冷侧出口与第三十二氢制冷通道的进口连接。第二十八氢制冷通道的出口与四级换热器的第二冷侧进口连接，四级换热器的第二冷侧出口与第三十氢制冷通道的进口连接。第三十氢制冷通道的出口、第八氢制冷通道的出口和第三十二氢制冷通道的出口汇聚至第三十三氢制冷通道的进口。第三十三氢制冷通道的出口与三级换热器第二冷侧进口连接，三级换热器的第二冷侧出口与第三十五氢制冷通道的进口连接。0021所述第三十三氢制冷通道上设置一条支路第三十四氢制冷通。
32、道。第三十四氢制冷通道的出口与一级连续转化器的冷侧进口连接。一级连续转化器的冷侧出口与第三十六氢制冷通道的进口连接。第三十六氢制冷通道的出口与第三十五氢制冷通道的出口汇聚连接与第三十七氢制冷通道的进口。第三十七氢制冷通道的出口与二级换热器的第二冷侧进口连接，二级换热器的第二冷侧出口通过第三十九氢制冷通道与一级换热器的第二冷侧进口连接。一级换热器的第二冷侧出口通过第四十一氢制冷通道与中压氢压缩机组连接。0022进一步的，上述循环氢低温吸附器和原料氢低温吸附器中装填用于除去低温通道中易冻堵杂质的分子筛。0023进一步的，上述第九氮通道和第十氮通道之间设有氮节流阀。所述第十三管道和第十四管道之间设有。
33、末端节流阀。所述第十四氢制冷通道和第十五氢制冷通道之间设有高说明书3/9 页8CN 116608644 A8压节流阀。所述第十八氢制冷通道和第十九氢制冷通道之间设有中压节流阀。0024作为优选，上述一级等温转化器和二级等温转化器为列管式固定床反应器，其中原料氢通入管程通道，制冷剂通入壳程通道，并且管程通道中根据制冷温区装填对应催化性能的正仲氢转化催化剂。0025作为优选，上述一级连续转化器、二级连续转化器和三级连续转化器为铝制板翅式换热器，其中原料氢通道中根据制冷温区装填对应催化性能的正仲氢转化催化剂。0026作为优选，上述预冷冷箱为常压冷箱，所述深冷冷箱为真空冷箱。0027作为优选，上述产品。
34、氢气液分离罐的气相出口通过第十五通道与液氢储罐蒸发的氢气汇合后进入喷射器，以回收氢气。0028本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：0029(1)本发明采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统，根据温区提供对应的冷量和设置对应正仲氢转化催化剂种类，以最低比能耗为目标，优化后系统工艺参数能够以最低的制冷剂流量满足设计要求；0030(2)本发明提供的氢液化系统对不同气源有较强适应性，在冷箱外置低温吸附器能够有效避免产品氢气中杂质二氧化碳、甲烷和氮气等在降温过程中发生冻堵；0031(3)本发明提供的氢液化系统中连续转化器与主换热器分离，降低设备造价和维修成本；0032(4)本发明提供的氢液化。
35、系统具有氢气液化率高、液氢纯度高以及产品仲氢含量高的优点，能够实现液氢产品中仲氢含量不低于98，每天能生产液化氢气1325吨，系统比能耗不超过9.5kWh/kg液氢。附图说明0033图1为实施例提供的一种采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统示意图；0034图中：HE1一级换热器、HE2二级换热器、S3冷箱内低温吸附器，R1一级等温转化器、V1氮节流阀、D1氮气液分离罐、HE7氮丙烯换热器、V5丙烯节流阀和HE8丙烯二氧化碳换热器、HE31三级换热器、HE41四级换热器、HE5五级换热器、HE32一级连续转化器、HE42二级连续转化器、HE6三级连续转化器、R2二级等温转化器、V2高压节流。
36、阀、V3中压节流阀、D2中压气液分离罐、D3低压气液分离罐、J喷射器、V4末端节流阀、D4产品氢气液分离罐、C1原料氢压缩机组、C2低压氢压缩机组、C3中压氢压缩机组、C4低压氮压缩机组、C5中压氮压缩机组、C6丙烯压缩机组、C7二氧化碳压缩机组、E1高压氢膨胀机组、E2中压氢膨胀机组、E3高压氮膨胀机组、E4中压氮膨胀机组、E5二氧化碳膨胀机组、S1循环氢低温吸附器、S2原料氢低温吸附器、H1第一通道、H2第二通道、H3第三通道、H4第四通道、H5第五通道、H6第六通道、H7第七通道、H8第八通道、H9第九通道、H10第十通道、H11第十一通道、H12第十二通道、H13第十三通道、H14第十。
37、四通道、H15第十五通道、N1第一氮通道、N2第二氮通道、N3第三氮通道、N4第四氮通道、N5第五氮通道、N6第六氮通道、N7第七氮通道、N8第八氮通道、N9第九氮通道、N10第十氮通道、N11第十一氮通道、N12第十二氮通道、N13第十三氮通道、N14第十四氮通道、N15第十五说明书4/9 页9CN 116608644 A9氮通道、N16第十六氮通道、N17第十七氮通道、N18第十八氮通道、N19第十九氮通道、N20第二十氮通道、N21第二十一氮通道、N22第二十二氮通道、A1第一氢制冷通道、A2第二氢制冷通道、A3第三氢制冷通道、A4第四氢制冷通道、A5第五氢制冷通道、A6第六氢制冷通道、。
38、A7第七氢制冷通道、A8第八氢制冷通道、A9第九氢制冷通道、A10第十氢制冷通道、A11第十一氢制冷通道、A12第十二氢制冷通道、A13第十三氢制冷通道、A14第十四氢制冷通道、A15第十五氢制冷通道、A16第十六氢制冷通道、A17第十七氢制冷通道、A18第十八氢制冷通道、A19第十九氢制冷通道、A20第二十氢制冷通道、A21第二十一氢制冷通道、A22第二十二氢制冷通道、A23第二十三氢制冷通道、A24第二十四氢制冷通道、A25第二十五氢制冷通道、A26第二十六氢制冷通道、A27第二十七氢制冷通道、A28第二十八氢制冷通道、A29第二十九氢制冷通道、A30第三十氢制冷通道、A31第三十一氢制冷。
39、通道、A32第三十二氢制冷通道、A33第三十三氢制冷通道、A34第三十四氢制冷通道、A35第三十五氢制冷通道、A36第三十六氢制冷通道、A37第三十七氢制冷通道、A38第三十八氢制冷通道、A39第三十九氢制冷通道、A40第四十氢制冷通道、A41第四十一氢制冷通道、A42第四十二氢制冷通道。具体实施方式0035下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。0036如图1所示，本发明提供一种采用复叠制冷和分离式连续转化器的氢液化系统，系统包括常压压缩机组、预冷冷箱、深冷冷箱、膨胀机组、冷箱外低温吸附器、气液分离罐组和液。
40、氢储罐，相互之间通过管道进行连接。其中预冷冷箱中设有一级换热器HE1、二级换热器HE2、冷箱内低温吸附器S3，一级等温转化器R1、氮节流阀V1、氮气液分离罐D1、氮丙烯换热器HE7、丙烯节流阀V5和丙烯二氧化碳换热器HE8。深冷冷箱中设三级换热器HE31、四级换热器HE41、五级换热器HE5、一级连续转化器HE32、二级连续转化器HE42、三级连续转化器HE6、二级等温转化器R2、高压节流阀V2、中压节流阀V3、中压气液分离罐D2、低压气液分离罐D3、喷射器J、末端节流阀V4和产品氢气液分离罐D4。压缩机组包括原料氢压缩机组C1、低压氢压缩机组C2、中压氢压缩机组C3、低压氮压缩机组C4、中压。
41、氮压缩机组C5、丙烯压缩机组C6和二氧化碳压缩机组C7。膨胀机组包括高压氢膨胀机组E1、中压氢膨胀机组E2、高压氮膨胀机组E3、中压氮膨胀机组E4和二氧化碳膨胀机组E5。冷箱外低温吸附器包括循环氢低温吸附器S1和原料氢低温吸附器S2。0037该氢液化系统的预冷段采用复叠制冷辅助氮循环预冷，深冷段采用改进的双压氢循环制冷，具体连接方式如图1所示。0038原料氢通过第一管道H1进入原料氢压缩机组C1，原料氢压缩机组C1的出口通过第二管道H2与一级换热器HE1的第一热侧进口连接，一级换热器HE1的第一热侧出口通过第三管道H3与原料氢低温吸附器S2的进口连接。原料氢低温吸附器S2的出口通过第四管道H4。
42、与二级换热器的第一热侧进口连接。二级换热器的第一热侧出口通过第五管道H5与冷箱内低温吸附器S3进口连接。冷箱内低温吸附器S3的出口通过第六管道H6与一级等温转化器R1的管程进口连接。一级等温转化器R1的管程出口通过第七管道H7与一级连续转化器HE32的说明书5/9 页10CN 116608644 A10热侧进口连接。一级连续转化器HE32的热侧出口通过第八管道H8与二级连续转化器HE42的热侧进口连接。二级连续转化器HE42的热侧出口通过第九管道H9与五级换热器HE5的第一热侧进口连接。五级换热器HE5的第一热侧出口通过第十管道HE10与二级等温转化器R2的管程进口连接。二级等温转化器R2的管。
43、程出口通过第十一管道H11与喷射器J进口连接。喷射器J出口通过第十二管道H12与六级换热器HE6的热侧进口连接。六级换热器HE6的热侧出口依次通过第十三管道H13、末端节流阀V4、第十四管道H14与产品氢气液分离罐D4连接。产品氢气液分离罐D4底部连接液氢储罐，形成原料氢气到液氢整个过程的流通管道。本实施例中，产品氢气液分离罐D4的气相出口通过第十五通道H15与液氢储罐蒸发的氢气汇合后进入喷射器J，以回收氢气。0039该氢液化系统的预冷段采用丙烯压循环制冷和二氧化碳循环制冷进行复叠制冷辅助氮循环预冷，可以降低整体氢液化系统的能耗。0040深冷段采用改进的双压氢循环制冷，其中一级连续转化器HE3。
44、2与三级换热器HE3分离，二级连续转化器HE42与四级换热器HE4分离，构成分离式连续转化器。绕开多股流板翅式换热器中填充催化剂的高难度设计和制造，而且方便更换催化剂以及方便零部损坏时的更换。0041氮循环预冷采用来自空分的氮气作为制冷剂，中压氮压缩机组C5的出口通过第一氮通道N1与氮丙烯换热器HE7的氮气进口连接。氮丙烯换热器HE7的氮气出口与第二氮通道N2的进口连接，第二氮通道N2的出口设置有第三氮通道N3和第四氮通道N4两条支路。0042第四氮通道N4的出口与高压氮膨胀机组E3的进口连接，高压氮膨胀机组E3的出口通过第五氮通道N5与二级换热器HE2连接，第四氮通道N4经过高压氮膨胀机组E。
45、3膨胀后作为第五氮通道N5进入二级换热器HE2提供冷量，随后通过第六氮通道N6连接至低压氮压缩机组C4和中压氮压缩机组C5之间管道。0043第三氮通道N3的出口与二级换热器HE2的第二氮气进口连接，并在二级换热器HE2分为两条支路，一条支路通过第七氮通道N7进入中压氮膨胀机组E4膨胀后与第八氮通道N8进口连接。另一条支路依次通过二级换热器HE2的第二氮气出口、第九氮通道N9、氮节流阀V1和第十氮通道N10节流降温后与氮气液分离罐D1连接。其中液相进入第十二氮通道N12，气相进入第十一氮通道N11。第十二氮通道N12中的液氮分别进入第十三氮通道N13和第十五氮通道N15两股流。第十三氮通道N13。
46、的出口和第十五氮通道N15的出口分别与一级等温转化器R1中的壳程进口和冷箱内低温吸附器S3中的液氮进口连接。0044从一级等温转化器R1中的壳程出口和冷箱内低温吸附器S3中的氮气出口被加热汽化的氮气分别进入第十四氮通道N14和第十六氮通道N16。第十四氮通道N14的出口、第十六氮通道N16的出口、第八氮通道N8的出口以及从氮气液分离罐D1氮气出口接出的第十一氮通道N11汇聚至第十七氮通道N17。第十七氮通道N17的出口连接二级换热器HE2的第一氮气进口，二级换热器HE2的第一氮气出口通过第十九氮通道N19与一级换热器HE1的氮气进口连接。一级换热器HE1的氮气出口与第二十一氮通道N21的进口连。
47、接。0045第八氮通道N8的出口上还设有一条第十八氮通道N18，第十八氮通道N18的出口连接第二换热器HE2后通过第二十氮通道N20接出。通过第二十氮通道N20和第二十一氮通道N21汇聚至第二十二氮通道N22后依次连接低压氮压缩机组C4和中压氮压缩机组C5，构成氮循环预冷。说明书6/9 页11CN 116608644 A110046复叠制冷采用丙烯循环制冷和二氧化碳循环制冷，其中二氧化碳循环制冷采用纯二氧化碳作为制冷剂通过二氧化碳压缩机组C7压缩和二氧化碳膨胀机组E5膨胀后为丙烯循环提供冷量。丙烯二氧化碳换热器HE8接收二氧化碳压缩机组C7压缩和二氧化碳膨胀机组E5膨胀二氧化碳的冷量。丙烯循环。
48、制冷采用纯丙烯作为制冷剂通过丙烯压缩机组C6压缩、丙烯二氧化碳换热器HE8降温和丙烯节流阀V5节流后在氮丙烯换热器HE7中将氮循环中第一氮通道N1的温度298K降至第二氮通道N2的温度225K，构成复叠制冷。0047改进的双压氢循环制冷采用原料氢作为制冷剂，第一管道H1的进口与外界原料氢连接，第一管道H1的出口与原料氢压缩机组C1的进口连接。原料氢压缩机组C1的出口通过第一氢制冷通道A1与中压氢压缩机组C3的进口连接，中压氢压缩机组C3的出口通过第二氢制冷通道A2与一级换热器HE1的第二热侧进口连接。一级换热器HE1的第二热侧出口通过第三氢制冷通道A3与循环氢低温吸附器S1的进口连接。循环氢低。
49、温吸附器S1的出口通过第四氢制冷通道A4与二级换热器HE2的第二热侧进口连接。二级换热器HE2的第二热侧出口与第五氢制冷通道A5的进口连接，第五氢制冷通道A5的出口连接第六氢制冷通道A6和第七氢制冷通道A7的进口。第六氢制冷通道A6的出口与三级换热器HE31的热侧进口连接，三级换热器HE31的热侧出口通过第九氢制冷通道A9与四级换热器HE41的热侧进口连接。四级换热器HE41的热侧出口与第十氢制冷通道A10的进口连接，第十氢制冷通道A10的出口连接第十一氢制冷通道A11和第十二氢制冷通道A12。第十一氢制冷通道A11的出口与五级换热器HE5的第二热侧进口连接，五级换热器HE5的第二热侧出口依次。
50、通过第十四氢制冷通道A14和第十五氢制冷通道A15与中压气液分离罐D2的进口连接。中压气液分离罐D2的气相出口与第十六氢制冷通道A16的进口连接。中压气液分离罐D2的底部液相出口分别设置第十七氢制冷通道A17和第十八氢制冷通道A18，其中第十七氢制冷通道A17与二级等温转化器R2的壳程进口连接，二级等温转化器R2的壳程出口与第二十四氢制冷通道A24的进口连接。中压气液分离罐D2的底部出口依次通过第十八氢制冷通道A18和第十九氢制冷通道A19与低压气液分离罐D3的进口连接。低压气液分离罐D3的液相出口通过第二十一氢制冷通道A21与三级连续转化器HE6的冷侧进口连接，三级连续转化器HE6的冷侧出口。