一种级联式液态有机储氢系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种级联式液态有机储氢系统及控制方法，包括N(N﹥2)个反应罐通过管道级联而成，反应罐1的顶部连接有三通阀A；每个反应罐的顶部至底部之间连接有氢气循环泵、氢气浓度传感器、三通阀、氢气分配器、氢气流量传感器、和氢气压力传感器；氢气分配器通过高压氢气阀连接有高压氢气管道；从反应罐1始在先反应罐底部至在后反应罐顶部之间连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器和LOHC循环泵；反应罐N的底部至三通阀A之间连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器、三通阀B和LOHC循环泵。本发明专利技术系统的储氢效率高、能耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种级联式液态有机储氢系统及控制方法
本专利技术属于电解水制氢及液态有机储氢领域，涉及一种级联式液态有机储氢系统及控制方法。
技术介绍
目前，液态有机储氢加氢技术都是采用传统的化工反应器，一次性把贫氢液态有机储氢材料(LOHC)、催化剂和氢气加足，然后等待加氢反应完成。该方法的缺点是刚开始阶段氢气存储很快，但是随着液态有机储氢材料氢含量浓度的慢慢提升，氢气存储越来越慢，存储效率很低，而且会浪费氢气；在加氢之前须对液态有机储氢材料进行加温预热，而在加氢过程中需要降温吸收液态有机储氢材料释放的热量，浪费了很多能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种级联式液态有机储氢系统及控制方法，具有对液态有机储氢材料的储氢效率高、能耗低的特点。本专利技术所采用的技术方案是，一种级联式液态有机储氢系统，包括不少于2个的反应罐通过管道级联而成，每个反应罐均分别设置温度传感器T和多层催化床，温度传感器T设置在多层催化床上，位于系统起始端的反应罐的顶部通过管道连接有三通阀A；每个反应罐的顶部至底部之间通过管道依次连接有氢气循环泵、氢气浓度传感器、三通阀、氢气分配器、氢气流量传感器、和氢气压力传感器；氢气分配器通过高压氢气阀连接有高压氢气管道；从位于系统起始端的反应罐始，在先的反应罐的底部至在后的反应罐的顶部之间通过管道依次连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器和LOHC循环泵，连接至位于系统末端的反应罐的顶部；位于系统末端的反应罐的底部至三通阀A之间通过管道连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器、三通阀B和LOHC循环泵。本专利技术的特点还在于：与每个反应罐相连的氢气浓度传感器、氢气流量传感器、氢气压力传感器、LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器和LOHC流量传感器均与控制器相连，控制器分别和与每个反应罐相连的氢气循环泵、三通阀、高压氢气阀、LOHC循环泵和温度传感器T相连，控制器还与三通阀A和三通阀B相连。每个反应罐的顶部至底部之间相连的管道系统为氢气循环系统。从位于系统起始端的反应罐始，在先的反应罐的底部至在后的反应罐的顶部之间相连的管道系统为LOHC循环系统。多层催化床呈微孔网状结构。一种级联式液态有机储氢系统的控制方法，具体按照以下步骤实施：步骤a：控制器接收与每个反应罐相连的氢气浓度传感器、氢气流量传感器、氢气压力传感器、LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器的信息；步骤b：控制器将步骤a接收到的信号相结合，进行多目标优化算法；步骤c：，控制器对于位于系统起始端的所述反应罐输出转速控制信号Uf1至氢气循环泵、控制信号Uv12至三通阀、控制信号Uv11至高压氢气阀、转速控制信号Ul1至LOHC循环泵、控制信号Ut1至温度传感器T；直至控制器对于位于系统末端的所述反应罐输出转速控制信号Ufn至氢气循环泵、控制信号Uvn2至三通阀、控制信号Uvn1至高压氢气阀、转速控制信号Uln至循环泵、控制信号Utn至温度传感器T；控制器还输出控制信号Ulohc2至三通阀A、控制信号Ulohc1至三通阀B。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术采用多个反应罐级联批量加氢的工艺及方法，多个反应罐通过管道串联在一起，LOHC在每个反应罐里连续串联流动，可缩短加氢时间，大大提升加氢效率，还可节省氢气；2)本专利技术采用并联循环注氢的工艺及方法，可同时向每个反应罐并联注氢，氢气气泡上升过程中不断搅拌LOHC，使氢气与LOHC混合均匀，氢气一直在循环使用，利用率非常高；3)本专利技术采用连续加氢的工艺及方法，可减少每个反应罐对LOHC进行预热的工序，大大节约了能耗。附图说明图1是本专利技术一种级联式液态有机储氢系统及控制方法的结构示意图；图2是本专利技术一种级联式液态有机储氢系统及控制方法的控制器信号接口图。图中，1.三通阀A，26.三通阀B。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种级联式液态有机储氢系统，如图1所示，包括反应罐1至反应罐N(N＞2)通过管道级联而成，反应罐1至反应罐N的结构相同，反应罐1至反应罐N(N＞2)内分别设置有温度传感器T和多层催化床；多层催化床呈微孔网状结构，温度传感器T设置在多层催化床上，反应罐1的顶部通过管道连接有三通阀A1；每个反应罐的顶部至底部之间通过管道依次连接有氢气循环泵、氢气浓度传感器、三通阀、氢气分配器、氢气流量传感器、和氢气压力传感器；所述氢气分配器通过高压氢气阀连接有高压氢气管道，连接至反应罐N，形成氢气循环系统；从位于系统起始端的反应罐始，在先的反应罐的底部至在后的反应罐的顶部之间通过管道依次连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器和LOHC循环泵，连接至反应罐N的顶部，形成LOHC循环系统；反应罐N的底部至三通阀A1之间通过管道连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器、三通阀B26和LOHC循环泵；如图2所示，与每个反应罐相连的氢气浓度传感器、氢气流量传感器、氢气压力传感器、LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器和LOHC流量传感器均与控制器相连，控制器分别和与每个反应罐相连的氢气循环泵、三通阀、高压氢气阀、LOHC循环泵和温度传感器T相连，控制器还与三通阀A1和三通阀B26相连。一种级联式液态有机储氢系统的控制原理如下：步骤a：控制器接收与每个反应罐相连的氢气浓度传感器、氢气流量传感器、氢气压力传感器、LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器的信息；步骤b：控制器将步骤a接收到的信号相结合，进行多目标优化算法；步骤c：，控制器对于反应罐1输出转速控制信号Uf1至氢气循环泵、控制信号Uv12至三通阀、控制信号Uv11至高压氢气阀、转速控制信号Ul1至LOHC循环泵、控制信号Ut1至温度传感器T；直至控制器对于反应罐N输出转速控制信号Ufn至氢气循环泵、控制信号Uvn2至三通阀、控制信号Uvn1至高压氢气阀、转速控制信号Uln至循环泵、控制信号Utn至温度传感器T；控制器还输出控制信号Ulohc2至三通阀A1、控制信号Ulohc1至三通阀B26。进一步的：控制器接收与每个反应罐相连的LOHC浓度传感器、氢气温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器的信号，输出转速控制信号Ul1至与反应罐1相连的循环泵，直至控制器输出转速控制信号Uln至与反应罐N相连的循环泵。进一步的：控制器接收与每个反应罐相连的氢气温度传感器的信号，输出控制信号Ut1至反应罐1中的温度传感器T，直至控制器输出控制信号Utn至反应罐N中的温度传感器T，可间接控制反应罐1至反应罐N中LOHC催化加氢的反应速率。进一步的：控制器接收与反应罐N-1相连的LOHC浓度传感器的信号，输出控制信号Ulohc2至三通阀A1、控制信号Ulohc1至三通阀B26。本专利技术一种级联式液态有机储氢系统中主要部件的作用分别如下：三通阀：可实时检测循环氢气的浓度，在氢气浓度低于一定程度时，控制器可控制三通阀排出氢气尾气，进而排出LOHC催化加氢过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种级联式液态有机储氢系统，其特征在于，包括不少于2个的反应罐通过管道级联而成，每个反应罐均分别设置温度传感器T和多层催化床，所述温度传感器T设置在多层催化床上，位于系统起始端的所述反应罐的顶部通过管道连接有三通阀A(1)；每个反应罐的顶部至底部之间通过管道依次连接有氢气循环泵、氢气浓度传感器、三通阀、氢气分配器、氢气流量传感器、和氢气压力传感器；所述氢气分配器通过高压氢气阀连接有高压氢气管道；从位于系统起始端的反应罐始，在先的反应罐的底部至在后的反应罐的顶部之间通过管道依次连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器和LOHC循环泵，连接至位于系统末端的所述反应罐的顶部；位于系统末端的所述反应罐的底部至三通阀A(1)之间通过管道连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器、三通阀B(26)和LOHC循环泵。

【技术特征摘要】
1.一种级联式液态有机储氢系统，其特征在于，包括不少于2个的反应罐通过管道级联而成，每个反应罐均分别设置温度传感器T和多层催化床，所述温度传感器T设置在多层催化床上，位于系统起始端的所述反应罐的顶部通过管道连接有三通阀A(1)；每个反应罐的顶部至底部之间通过管道依次连接有氢气循环泵、氢气浓度传感器、三通阀、氢气分配器、氢气流量传感器、和氢气压力传感器；所述氢气分配器通过高压氢气阀连接有高压氢气管道；从位于系统起始端的反应罐始，在先的反应罐的底部至在后的反应罐的顶部之间通过管道依次连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器和LOHC循环泵，连接至位于系统末端的所述反应罐的顶部；位于系统末端的所述反应罐的底部至三通阀A(1)之间通过管道连接有LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器、LOHC流量传感器、三通阀B(26)和LOHC循环泵。2.如权利要求1所述的一种级联式液态有机储氢系统，其特征在于，与每个反应罐相连的氢气浓度传感器、氢气流量传感器、氢气压力传感器、LOHC浓度传感器、LOHC温度传感器、LOHC压力传感器和LOHC流量传感器均与控制器相连，控制器分别和与每个反应罐相连的氢气循环泵、三通阀、高压氢气阀、LOHC循环泵和温度传感器T相连，控制器还与三通阀A(1)和三通阀B(26)相连。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐明，黄亮，奚军，
申请(专利权)人：西安瀚海氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61