一种具有活化功能的正仲氢催化转化装置及方法制造方法及图纸

本公开的具有活化功能的正仲氢催化转化装置及方法，通过将正仲氢转化装置、加热棒、升降马达固定安装在容器盖上，正仲氢转化装置和加热棒固定安装在容器盖的下方，升降马达通过升降杆固定安装在容器盖的上方；正仲氢转化装置通过真空连接管路与真空泵相连接；保温容器设置在容器盖下方，且容纳正仲氢转化装置和加热棒。能够高效、快速的通过催化转化得到不同仲氢含量的氢气样品，并在必要时进行催化剂的活化，操作便捷，可靠性高，利于推广，且通过设置流量下限，自动装置远程精准控制正仲氢转化装置在预冷介质中的下降速率，防止空气倒吸。

【技术实现步骤摘要】
一种具有活化功能的正仲氢催化转化装置及方法
本专利技术属于氢能应用、液氢生产过程中的仲氢气体分析
，具体涉及一种具有活化功能的正仲氢催化转化装置及方法。
技术介绍
随着全球气候环境保护形势日益严峻，应对气候变化压力持续增大，氢能在世界范围内备受关注，能源供给改革成为当下社会政治、经济、技术关注的热点。根据国际氢能委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》，预计到2050年，氢能源的需求将是目前的10倍。氢能利用需要解决制取、储运和应用等一系列问题，而规模化储运则是氢能应用的瓶颈和关键。液氢的体积能量密度是35MPa氢气的3倍，是70MPa氢气的1.8倍。如果通过低成本使用，采取大规模高效液化技术，氢液化的成本将大大降低，则液氢储运成本优势将更加明显。液氢具有携氢密度大、增加车辆(装备)续驶里程、运输成本低、储氢纯度高、液体低压储存和使用安全性好于大规模高压气态形式等优势，氢的大规模供应都是以液氢供应为主，我国氢能的规模化应用也必将沿着这条路线走下去，这也将是解决氢能低成本高效储运及供应的有效途径。同时，我国目前正在开展载人航天、深空探测、重型运载火箭研制等国家重大专项工程，在该工程研制和应用阶段也将使用大量的液氢。只有具备先进的氢液化系统设计制造能力，才能稳步、安全地开展后续的重大工程项目。氢气的液化温度很低，只有将氢气冷却到一定温度以下，才能将其液化，但是氢气的冷却液化过程需要耗费大量的能量，导致液化效率低和能耗大的缺陷。氢为双原子分子，两个氢原子核是绕轴自转的。根据两个核自旋的相对方向，氢分子可分为正氢和仲氢。通常的氢是这两种形式氢分子的混合物，正仲氢的平衡浓度仅与温度有关，不同温度下正仲氢浓度达到稳定平衡的氢气称为平衡氢。室温以上的温度时，含正氢75％，仲氢25％。液氢饱和温度20.4K下，仲氢的平衡浓度为99.82％。氢液化过程中的正仲转化是一放热反应，转化中放出的热量与转化时的温度有关。为减少正仲氢转化放热造成的液氢储存蒸发损失，一般要求液氢产品中仲氢含量在95％以上。因此，氢液化的主要指标之一是仲氢含量，须根据工艺要求进行仲氢含量的测定。仲氢含量测定的关键是需要配备一个正仲氢转化装置，内含催化剂，以获得特定温度下的仲氢含量，作为标准样品，与液氢样品使用热导气相色谱分析方法进行分析测定，用标准曲线法或计算系数法计算出样品中仲氢含量。另外在一些科学研究中，也需要得到不同仲氢含量的氢气样品，供研究试验使用。目前，现有专利(ZL201320161523.5)提出了一种正仲氢转化装置，该装置在使用过程中，存在两个影响仲氢含量结果的问题。一是，催化剂活化后密封问题。催化剂使用中，无论是由于误操作还是长期使用而导致催化效率下降时，均需要重新活化才能进行后续的使用，但是该专利中，催化剂活化时，需要将整个装置从原系统中拆下，然后连接到活化专用的气路中，使用加热炉加热，活化6h以上，降温到室温后才能进行拆除，并重新安装到测定系统中。该拆除过程，若动作慢、密封工作做得不好，转化柱内进入了过多的空气，会导致催化剂转化效率低，不能正常使用。二是，使用过程中，浸泡不当引起催化剂效率下降或失效。该装置需由人工手动将转化柱浸泡到液氮中，人工浸泡过程，对气体流速或降温速率，无法实现精准控制，如果浸泡过快，则会导致空气倒吸，影响催化剂效率，从而会导致当前操作失效，需要将催化剂活化后才能重新进行转化操作；然缓慢浸泡的速度虽然可以通过观察流速来控制，但是人工操作，主观因素影响较大，对人员的熟练程度要求很高，通常会对仲氢含量的测定结果造成很大的影响。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种具有活化功能的正仲氢催化转化装置及方法，通过将正仲氢转化装置与活化装置一体化，免除正仲氢转化剂(正仲氢催化剂)活化时将正仲氢转化装置拆装的步骤，保证活化后的正仲氢转化催化剂仍然在该密闭系统中防止接触空气，保证活化操作的有效性以及使用状态切换的灵活性；通过设置流量下限，自动装置远程精准控制正仲氢转化装置在预冷介质中的下降速率，防止空气倒吸。根据本专利技术的一方面，提出了一种具有活化功能的正仲氢催化转化装置，所述装置包括：正仲氢转化装置、保温容器、容器盖、加热棒、升降马达、升降杆、真空泵和真空连接管路；其中，所述正仲氢转化装置、加热棒、升降马达固定安装在所述容器盖上，所述正仲氢转化装置和加热棒固定安装在所述容器盖的下方，所述升降马达通过所述升降杆固定安装在所述容器盖的上方；所述正仲氢转化装置通过所述真空连接管路与所述真空泵相连接；所述保温容器设置在所述容器盖下方，且容纳所述正仲氢转化装置和加热棒。在一种可能的实现方式中，所述正仲氢转化装置包括：气体入口管路、流量调节阀、电子流量计、第一截止阀、穿板接头、预冷管路、转化柱、正仲氢催化转化剂、预冷介质辅助加入口、温度传感器、气体出口管路、第三截止阀、设置在所述真空连接管路上的第二截止阀；所述气体出口管路经过所述第三截止阀接入所述正仲氢转化装置出口；所述气体入口管路依次经所述流量调节阀、电子流量计、第一截止阀通过穿板接头与所述预冷管路相连接；所述温度传感器与所述转化柱通过所述容器盖穿孔相连接，所述转化柱的下方填充有所述正仲氢催化转化剂，所述预冷管路缠绕在所述转化柱的表面，且所述预冷管通过所述转化柱的底部穿孔与所述转化柱连接。在一种可能的实现方式中，所述容器盖由保温耐低温材质制成，且其表面上设置有加热棒穿孔、转化柱穿孔、穿板接头穿孔以及与所述升降马达相连接的固定座。在一种可能的实现方式中，所述容器盖表面上还设置有预冷介质辅助加入口穿孔，用于向所述保温容器内注入预冷介质。在一种可能的实现方式中，所述保温容器为1个或多个；当所述保温容器为多个时，所述保温容器包括耐热容器和耐低温容器。在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：显示器和控制系统；其中，所述控制系统与所述加热棒、升降马达、温度传感器、电子流量计和真空泵电连接，所述显示器用于显示电子流量计测得的气体流量、温度传感器检测的转化柱温度，以及所述正仲氢催化转化自动装置的工作参数。在一种可能的实现方式中，所述控制系统包括触屏控制和按键控制。在一种可能的实现方式中，所述升降马达为台式马达、吊顶式马达或侧挂式马达，且具备旋转功能。在一种可能的实现方式中，所述加热棒的形状为直杆式、U型、盘状中的任一种；所述第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀为针型阀或球阀。根据本公开的另一方面，提出了一种具有活化功能的正仲氢催化转化方法，所述方法包括：在室温条件下，将氢气连入气体入口管路，关闭第二截止阀，打开第一截止阀和第三截止阀，调节流量调节阀使氢气达到预设值，吹扫所述正仲氢转化装置一定时间；控制所述容器盖上升到上限高度，所述转化柱在所述保温容器口的上方，向所述保温容器注入预冷介质；控制所述容器盖下降，在所述容器盖下降到盖上所述保温容器的过程中，保证所述氢气流量高于预设流量下限值；当容器盖下降至下限高度，且温度传感器的温度达到稳定后，利用温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有活化功能的正仲氢催化转化装置，其特征在于，所述装置包括：正仲氢转化装置、保温容器、容器盖、加热棒、升降马达、升降杆、真空泵和真空连接管路；其中，所述正仲氢转化装置、加热棒、升降马达固定安装在所述容器盖上，所述正仲氢转化装置和加热棒固定安装在所述容器盖的下方，所述升降马达通过所述升降杆固定安装在所述容器盖的上方；所述正仲氢转化装置通过所述真空连接管路与所述真空泵相连接；所述保温容器设置在所述容器盖下方，且容纳所述正仲氢转化装置和加热棒。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有活化功能的正仲氢催化转化装置，其特征在于，所述装置包括：正仲氢转化装置、保温容器、容器盖、加热棒、升降马达、升降杆、真空泵和真空连接管路；其中，所述正仲氢转化装置、加热棒、升降马达固定安装在所述容器盖上，所述正仲氢转化装置和加热棒固定安装在所述容器盖的下方，所述升降马达通过所述升降杆固定安装在所述容器盖的上方；所述正仲氢转化装置通过所述真空连接管路与所述真空泵相连接；所述保温容器设置在所述容器盖下方，且容纳所述正仲氢转化装置和加热棒。


2.根据权利要求1所述的正仲氢催化转化装置，其特征在于，所述正仲氢转化装置包括：气体入口管路、流量调节阀、电子流量计、第一截止阀、穿板接头、预冷管路、转化柱、正仲氢催化转化剂、预冷介质辅助加入口、温度传感器、气体出口管路、第三截止阀、设置在所述真空连接管路上的第二截止阀；
所述气体出口管路经过所述第三截止阀接入所述正仲氢转化装置出口；所述气体入口管路依次经所述流量调节阀、电子流量计、第一截止阀通过穿板接头与所述预冷管路相连接；所述温度传感器与所述转化柱通过所述容器盖穿孔相连接，所述转化柱的下方填充有所述正仲氢催化转化剂，所述预冷管路缠绕在所述转化柱的表面，且所述预冷管通过所述转化柱的底部穿孔与所述转化柱连接。


3.根据权利要求2所述的正仲氢催化转化装置，其特征在于，所述容器盖由保温耐低温材质制成，且其表面上设置有加热棒穿孔、转化柱穿孔、穿板接头穿孔以及与所述升降马达相连接的固定座。


4.根据权利要求3所述的正仲氢催化转化装置，其特征在于，所述容器盖表面上还设置有预冷介质辅助加入口穿孔，用于向所述保温容器内注入预冷介质。


5.根据权利要求1所述的正仲氢催化转化装置，其特征在于，所述保温容器为1个或多个；当所述保温容器为多个时，所述保温容器包括耐热容器和耐低温容器。


6.根据权利要求1所述的正仲氢催化转化装置，其特征在于，所述装置还包括：显示器和控制系统；
其中，所述控制系统与所述加热棒、升降马达、温度传感器、电子流量计和真空泵电连接，所述显示器用于显示电子流量计测得的气体流量、温度传感器检测的转化柱温度，以及所述正仲氢催化转化自动装置的工作参数。


7.根据权利要求6所述的正仲氢催化转化装置，其特征在于，所述控制系统包括触屏控制和按键控制。


8.根据权利要求1所述的正仲氢催化转化装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌乐，韩卫济，张震，解辉，杨申音，许鸿昊，吴俊哲，兰玉岐，安刚，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，北京航天雷特机电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11