一种正仲氢转化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种正仲氢转化装置，包括低温液体储罐、换热转化一体化换热器、气相管道和液相管道；换热转化一体化换热器包括互相不连通的氢气通道和低温介质腔，氢气通道中填充催化材料，对氢气通道内的氢气进行催化转化；气相管道连通低温液体储罐和换热转化一体化换热器的上部气体空间；液相管道连通低温液体储罐和换热转化一体化换热器的底部液体空间。本实用新型专利技术可以保证氢气与低温介质之间换热充分，并且方便布置和实施。并且方便布置和实施。并且方便布置和实施。

【技术实现步骤摘要】
一种正仲氢转化装置


[0001]本技术属于氢能应用
，尤其涉及一种正仲氢转化装置。

技术介绍

[0002]液氢是发展航空航天、氢能源产业的重要战略资源，随着我国航天事业发展，作为重载火箭液氢
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液氧发动机最佳能量来源的液氢需求量不断增加。氢分子是由两个氢原子构成，由于两个氢原子核自旋方向的不同，存在着正、仲两种状态的氢，正氢的原子核自旋方向相同，仲氢的原子核自旋方向相反。正、仲态的平衡氢组成与温度有关，不同温度下平衡氢的正、仲态浓度比例不同。在常温时，平衡氢是含75％正氢和25％仲氢的混合物，称为正常氢或标准氢；温度降低，仲氢所占的百分率增加。如在液氮的标准沸点时，仲氢含量约47％，在液氢的标准沸点时，仲氢含量可达99.8％。
[0003]氢气的正仲态的自发转化非常缓慢，因此在氢的降温、液化过程中，如不进行氢的正
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仲催化转化，则生产出的液氢为正常氢，液态正常氢会自发地发生仲态转化，最终达到相应温度下的平衡氢，氢的正
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仲转化是一放热反应，液态正常氢转化时放出的热量超过气化潜热(447kJ/kg)。由于这一原因，即使将液态正常氢贮存在一个理想绝热的容器中，液氢同样会发生气化，因此为了获得标准沸点下的平衡氢，即仲氢浓度为99.8％的液氢，在氢的液化过程中，必需进行数级正
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仲催化转化。
[0004]如CN212632631U公开了一种用于正仲氢等温转化反应的装置，包括储罐和转化器，储罐和转化器设置于同一容器内，转化器的转化腔内的氢气在催化剂的作用下进行正仲氢转化，与转化器内壁内的低温介质进行热交换。
[0005]该装置将存储大量低温介质的储罐与转化材料设置在一个容器内，导致转化器整体体积庞大，不利于正仲氢催化转化的具体实施过程；并且，该转化器将氢气置于腔体内而将低温介质置于管道内，导致换热面积不足，换热不充分，不能实现真正的正仲氢催化转化。
[0006]因此，设计一种紧凑、方便布置实施且换热充分的正仲氢转化装置是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种正仲氢转化装置，可以保证氢与低温介质之间换热充分，并且方便布置实施。
[0008]本技术提供一种正仲氢转化装置，包括低温液体储罐、换热转化一体化换热器、气相管道和液相管道；所述换热转化一体化换热器包括互相不连通的氢气通道和低温介质腔，所述氢气通道中填充催化材料，对所述氢气通道内的氢气进行催化转化；所述气相管道连通所述低温液体储罐和所述换热转化一体化换热器的上部气体空间；所述液相管道连通所述低温液体储罐和所述换热转化一体化换热器的底部液体空间。
[0009]其中，所述正仲氢转化装置还包括低温氢气入口和低温氢气排气口，所述氢气通
道一端与所述低温氢气入口连接，并在所述换热转化一体化换热器内发散成数个均匀分布的竖直管道，所述氢气通道发散成的竖直管道在另一端收束并与所述低温氢气排气口连接。
[0010]其中，所述正仲氢转化装置还包括设置于所述低温液体储罐顶部的低温介质液体补液管，设置于所述低温液体储罐底部的储罐底部出液口，所述低温介质液体补液管上设有低温介质液体补充阀门。
[0011]其中，所述低温液体储罐还包括储罐液位和储罐液位计，所述储罐液位计用于测量所述储罐液位。
[0012]其中，所述正仲氢转化装置还包括设置于所述换热转化一体化换热器底部的低温介质液体入口，设置于所述换热转化一体化换热器顶部的低温介质排气口；所述低温氢气入口上设有低温氢气入口过滤器；所述低温氢气排气口上设有低温氢气排气过滤器；所述气相管道的一端连接低温介质排气口，另一端连接所述低温液体储罐上部；所述液相管道的一端连接所述低温介质液体入口，另一端连接所述储罐底部出液口。
[0013]其中，所述正仲氢转化装置还包括设置于所述换热转化一体化换热器顶部的催化材料加注管和设置于所述换热转化一体化换热器底部的催化材料排放管；所述催化材料加注管用于填入催化材料，所述催化材料加注管上设有催化材料加注管堵头；所述催化材料排放管上连接有催化材料排放管堵头。
[0014]其中，所述正仲氢转化装置还包括储罐排气管，所述储罐排气管用于排出所述换热转化一体化换热器中低温介质液体气化后的气体。
[0015]其中，所述正仲氢转化装置还包括设置在低温液体储罐中的预冷器，所述预冷器设置于所述低温氢气入口和所述低温氢气入口过滤器之间，用于将氢气温度降至所述低温液体储罐中低温介质的温度。
[0016]其中，所述换热转化一体化换热器采用板翅式换热器。
[0017]其中，所述催化材料是颗粒度均匀的球状材料，所述低温氢气排气过滤器和所述低温氢气入口过滤器的孔径为所述催化材料平均直径的30％～50％。
[0018]与现有技术相比，本技术提供的正仲氢转化装置具有以下有益效果：
[0019]1.本装置将低温液体储罐和换热转化一体化换热器分离设置，并通过气相管道和液相管道连接，避免了转化器整体体积庞大的问题，从而方便布置和具体实施。
[0020]2.本装置将数个均匀分布的氢气通道布置在低温介质腔内，保证氢气和低温介质拥有了大量的一次和二次换热面积，确保氢气通道中的氢气始终能被低温介质通道中的流体充分冷却，有助于实现真正的正仲氢催化转化。
附图说明
[0021]通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
[0022]图1是本技术第一实施例正仲氢转化装置的结构示意图；
[0023]图2是本技术第二实施例正仲氢转化装置的结构示意图；
[0024]附图标记：1
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低温介质液体补充阀门，2
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低温介质液体补液管，3
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低温液体储罐，
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储罐液位，5
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储罐液位计，6
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储罐底部出液口，7
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储罐排气管，8
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气相管道，9
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低温介质排气口，10
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催化材料加注管，11
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催化材料加注管堵头，12
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低温氢气排气过滤器，13
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低温氢气排气口，14
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换热器液位，15
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换热转化一体化换热器，16
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氢气通道，17
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低温介质液体入口，18
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催化材料排放管堵头，19
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催化材料排放管，20
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低温氢气入口过滤器，21
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低温氢气入口，22
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液相管道，23
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正仲氢转化装置，其特征在于，包括低温液体储罐(3)、换热转化一体化换热器(15)、气相管道(8)和液相管道(22)；所述换热转化一体化换热器(15)包括互相不连通的氢气通道(16)和低温介质腔，所述氢气通道(16)中填充催化材料，对所述氢气通道(16)内的氢气进行催化转化；所述气相管道(8)连通所述低温液体储罐(3)和所述换热转化一体化换热器(15)的上部气体空间；所述液相管道(22)连通所述低温液体储罐(3)和所述换热转化一体化换热器(15)的底部液体空间。2.如权利要求1所述的正仲氢转化装置，其特征在于，所述正仲氢转化装置还包括低温氢气入口(21)和低温氢气排气口(13)，所述氢气通道(16)一端与所述低温氢气入口(21)连接，并在所述换热转化一体化换热器(15)内发散成数个均匀分布的竖直管道，所述氢气通道(16)发散成的竖直管道在另一端收束并与所述低温氢气排气口(13)连接。3.如权利要求2所述的正仲氢转化装置，其特征在于，所述正仲氢转化装置还包括设置于所述低温液体储罐(3)顶部的低温介质液体补液管(2)，设置于所述低温液体储罐(3)底部的储罐底部出液口(6)，所述低温介质液体补液管(2)上设有低温介质液体补充阀门(1)。4.如权利要求3所述的正仲氢转化装置，其特征在于，所述低温液体储罐(3)还包括储罐液位(4)和储罐液位计(5)，所述储罐液位计(5)用于测量所述储罐液位(4)。5.如权利要求4所述的正仲氢转化装置，其特征在于，所述正仲氢转化装置还包括设置于所述换热转化一体化换热器(15)底部的低温介质液体入口(17)，设置于所述换热转化一体化换热器(15)顶部的低温介质排气口(9)；所述低温氢气入口(21)上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙耕，
申请(专利权)人：北京大臻科技有限公司，
类型：新型
国别省市：