液氢的生产及应用(2)
2016-08-02 01:00
导读:1902年法国的克劳特首先实现了带有活塞式膨胀机的空气液化循环,所以带膨胀机的液化循环也叫克 劳特液化循环。理论证明:在绝热条件下,压缩气体经
1902年法国的克劳特首先实现了带有活塞式膨胀机的空气液化循环,所以带膨胀机的液化循环也叫克 劳特液化循环。理论证明:在绝热条件下,压缩气体经膨胀机膨胀并对外作功,可获得更大的温降和冷量。因此,目前在气体液化和分离设备中,带膨胀机的液化循环的应用最为广泛。膨胀机分两种:活塞式膨胀机和透平膨胀机。中高压系统采用活塞式膨胀机,低压液化系统则采用透平膨胀机。美国日产30吨液氢装置采用带透平膨胀机的大型氢液化循环。该流程由压力为4MPa和带透平膨胀机的双压氢制冷循环组成,并采用常压(0.1MPa)液氮(80K)和负压(0.013MPa)液氮(65K)两级预冷。在这一循环中,大部分冷量由液氮和冷氮气提供,65K以下的冷量由中压(0.7MPa)循环氢系统中的透平膨胀机和高压(4.5MPa)循环氢系统中的两级节流提供。 原料氢在整个液化过程中,在6个温度级进行正。仲催化转化,最后可获得仲氢浓度大于95%的液氢。
1.3 氦制冷氢液化循环
这种循环用氦作为制冷工质,由氦制冷循环提供氢冷凝液化所需的冷量。航天工业总公司101所1995 年从《瑞士林德公司》引进的300L/h氢液化装置采用氦制冷氢液化循环。
(1)氦制冷循环 氦制冷循环是一个封闭循环,气体氦经单级螺杆式压缩机2,增压到约1.3MPa;通过粗油分离器3,将大部分油分离出去;氦气在水冷热交换器4中被冷却;氦中的微量残油由残油清除器6和活性炭除油器8彻底清除。干净的压缩氦气进入冷箱内的第一热交换器10,在此被降温至97K。通过液氮冷却的第二热交换器 11、低温吸附器13和第三热交换器15,氦气进一步降温到52K。利用两台串联工作的透平膨胀机14和21获 得低温冷量。从透平膨胀机21出来的温度为25K(20K)、压力为0.13MPa的氦气,通过处于氢浴23内、包围着最后一级正。仲氢转化器的冷凝盘管。从冷凝盘管出来的回流氦,以次流过热交换器22、19、16、15、和11的低压 通道,冷却高压氦和原料氢。复温后