正仲转化换热一体化大规模氢液化流程模拟_赵欣.pdf
《正仲转化换热一体化大规模氢液化流程模拟_赵欣.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《正仲转化换热一体化大规模氢液化流程模拟_赵欣.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷 第 期 年 月 化 学 工 程()收稿日期:基金项目:航天低温推进剂技术国家重点实验室基金课题();国家重点研发计划项目()作者简介:赵欣(),女,硕士,研究方向为大型一体化氢液化流程的模拟,电话:,:;文键(),女,博士,教授,通信联系人,:。传热过程及设备正仲转化换热一体化大规模氢液化流程模拟赵 欣,陈 强,文 键,张恒之(西安交通大学 能源与动力工程学院,陕西 西安;中石化炼化工程集团 洛阳技术研发中心,河南 洛阳;国家石油天然气管网集团有限公司 西气东输分公司,上海)摘要:针对实际氢液化工厂存在的能源消耗高、产量小的问题,氢正仲转化催化和热交换一体化技术出现在许多新概念的氢液化
2、循环中。文中采用氢膨胀制冷的氢液化循环,针对催化剂填充在换热器中及使用独立转化器 种氢液化流程进行研究,使用 搭建了 种液化系统,对比分析其在能耗、效率、氢液化率的差异。结果表明:与设置独立转换器的氢液化系统相比,一体化流程的单位能耗降低了 ,效率提高了 ,氢液化率提高了 。一体化氢液化流程设备更加简单,投资成本更低,发展前景广阔,为一体化氢液化流程的应用提供了理论参考。关键词:氢液化;液化循环;分析中图分类号:文献标识码:文章编号:():,(,;,;,):,:;氢作为一种理想的能量载体,可以从各种路径获得,是能源结构向可再生能源过渡的重要桥梁。合理利用氢能,一方面能提高能源利用效率,减少能源
3、浪费,另一方面可以控制环境污染,降低大气污染和温室气体排放。从中长期来看,加大氢能的发展利用将进一步保障我国能源安全。由于液氢具有体积能量密度高的优点,将成为氢的大规模储存及运输的主要形式。但当前投入使赵 欣等 正仲转化换热一体化大规模氢液化流程模拟 投稿平台:用的氢液化循环装置存在能耗过高(均在 以上,)、产量规模太小(一般为 )的问题,不能达到氢能的广泛使用的要求。为了简化设备,降低初投资,有国外学者提出一种将氢气液化流程中正仲转化过程与换热器结合的新型技术。文中以德国 的 氢液化生产装置为原型,采用氢制冷的氢液化循环,针对正仲转化与换热一体化的大规模新型氢液化流程及使用独立转化器 种氢液
4、化流程进行研究,对比分析其在能耗、效率、氢液化率的差异,为一体化氢液化流程的研究提供了理论参考。氢液化系统 系统工艺流程介绍采用的 个氢液化流程如图 与图 所示。氢液化流程由 个部分组成:氢气系统、液氮预冷系统和氢气制冷循环。图 一体化氢液化流程 以一体化氢液化流程为例,原料氢气进入冷箱后,在一级换热器 和二级换热器 中由氮气进行预冷,再进入液氮浸泡的三级换热器 进行冷却,冷却后的氢气在第、第 和第 级换热器、和 中温度进一步降低,同时完成正仲转化反应,氢正仲转化催化剂填充在换热器氢管路中。完成正仲转化的氢气在第 级换热器 中再次被冷却,然后进入节流阀,节流后被液化的氢气进入液氢储存杜瓦瓶。氢
5、液化所需要的冷量分别来自 个温区。预冷阶段 温区的冷量由氮制冷循环和返流的低压氢气和中压氢气提供,深冷阶段 的冷量由氢制冷系统中氢气通过膨胀机提供,的冷量由 阀节流膨胀提供。使用独立转化器的氢液化流程如图 所示,与一体化流程不同,使用独立转换器的氢液化流程将氢的正仲转化过程放在独立的正仲转化器中进行绝热转化。液氮预冷系统和氢气制冷系统与一体化流程相同。图 使用独立转化器的氢液化流程 流程模拟采用化工模拟软件 对上述 个氢液化流程进行模拟,模拟过程采用 方程,并对流程做出如下假设:()流程是稳态的,忽略动能和势能的影响。()由于 中没有正仲氢转化模块,文中的氢正仲转化器采用加热器和换热器来表示,
6、产生的氢正仲转化热在换热过程中被消耗掉,与实际较符。()膨胀机的绝热效率为,压缩机的绝热效率为。()根据文献调研及前期 模拟结果,多股化学工程 年第 卷第 期 投稿平台:流换热器、水冷器的压降均设为。()进入氢液化流程的原料气为 、下的纯氢气。()采用高效板翅式换热器,各换热器的最小温差为 。()液氢储存压力为 。根据以上假设搭建了文献的氢液化系统,所获得的系统性能参数的误差在 以内,因此,本文所得仿真结果的准确性符合要求。系统性能参数采用液化率、比能耗及效率作为液化系统的评价指标。液化率是液化系统中被液化的氢占总原料氢的比值。比能耗()是液化系统的净能耗与液氢流量的比值:,()式中:为压缩机
7、总能耗,;为膨胀机总输出功,;,为液氢质量流量,。液化系统的效率 为系统理论上消耗的最小液化功 和实际消耗液化功 的比值:(),()()()式中:为环境温度,;为质量焓,;为质量熵,();下标 为液氢,为环境。氢液化工艺流程中设备的热力学不可逆损失会导致系统产生损失,损失包括外部损失和内部损失,其中外部损失由直接流向环境的物流所带走,内部损失由实际过程中的不可逆性引起。表 给出了不同设备的方程。表 系统中主要设备的方程 设备损失公式压缩机 ()多股流换热器,(,)节流阀 ()水冷器 ()流体混合器 ,膨胀机 ()为;为质量流量;为单位质量;下标 为压缩机,为换热器,为节流阀,为水冷器,为流体混
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 转化 一体化 大规模 液化 流程 模拟 赵欣
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。