西红柿大规模氢液化方法与装置( 三 )
3.1.3Sadaghiani大型液氢概念生产装置
Sadaghiani提出的大型液氢概念生产装置产能为300t/D ， 是目前理论能耗最低的一种创新氢液化循环 ， 为4.41kWh/kgLH2 ， ?效率为55.47% 。 该系统采用两级混合制冷剂的制冷循环 ， 第一级将氢气从25℃ ， 21bar降低至-195℃ ， 能耗为1.102kWh/kgLH2 ， ?效率为67.53% 。 第二级将氢气冷却至-253℃ ， 能耗为3.258kWh/kgLH2 ， ?效率为52.24% 。 该氢液化循环的另一个创新之处是制冷剂的组成 ， 第一级制冷循环制冷剂由九种工质（摩尔分数分别为17%的甲烷、7%的乙烷、2%的正丁烷、1%的氢气、16%的氮气、18%的丙烷、15%的正戊烷、8%的R-14以及16%的乙烯）组成 ， 第二级由三种工质（摩尔分数为10%的氖、6.5%的氢气以及83.5%的氦气）组成 。
3.2氢液化系统优化可行性方案
在上述的氢液化流程创新概念中 ， 压缩机、膨胀机的效率均达到了85%以上 ， 而现阶段的实际效率远低于理想值 ， 且在短时间内无法达到这样的工艺水平 。 所以对短期内提升氢液化的?效率、降低能耗 ， 论文提出如下的可行性方案：
（1）以可再生能源为基础的冷却、加热和电力循环可以与大型氢液化装置相结合 ， 将两个系统耦合进行研究 ， 这方面的改进如下:
-采用高压电解工艺或蒸汽重整装置来提高进气压力 。
-太阳能ARS系统用于降低氢气或压缩机输出流的温度 。
-地热热电联产电厂与大型氢液化装置工艺相结合 。
-自动级联太阳能朗肯循环作为大型氢液化装置的输入 。
（2）压缩机、膨胀机和换热器是大型氢液化装置的重要设备 ， 通过改进性能 ， 可以降低?损失 ， 这方面的改进如下:
-设计新型高效压缩机和膨胀机 。
-使用具有更多级和中间冷却器的高效压缩机 ， 以获得等温压缩 。
-使用膨胀机替代节流阀 。
-提高铝板翅式换热器的效率 ， 降低损失 。
-开发新型混合制冷剂循环 。
(3）大型氢液化装置的布局和规模影响资本支出 ， 这方面的方案如下:
-在冷回收设施附近兴建液化氢厂 ， 回收冷量供氢气预冷 。
-通过大型氢液化装置与制氢、发电工厂的选址等方式整合氢能供应链 。
(4）其他氢液化系统相关技术：
-开发精确的状态方程 ， 用于预测-200℃到250℃范围内的氢行为 。
-开发用于氢液化的非常规制冷方法 ， 如磁制冷或热声制冷液化 。
4国内氢液化装置发展方向国内虽然于上世纪末自主开发了氦膨胀机制冷的小型氢液化装置 ， 但产品质量和制造水平和美国等发达国家还存在很大的差距 ， 中国的液氢产业目前还停留在航天应用上 ， 民用领域还是一片空白 。 近年来 ， 中国正值氢能的大规模商业应用、航天技术军民融合、民用液氢储运装备的标准制订和实施之际 ， 突破技术壁垒 ， 掌握独立研发大规模氢液化装置的能力迫在眉睫 。 国内的氢液化装置可以从以下几个关键技术进行发展 。
4.1低温氢工况材料选用
在所有气体中 ， 氢气的比热容最大、热导率最高、粘度最低 。 氢气分子有着超过其他分子的运动速度 ， 具有最高的扩散能力 ， 不仅能穿过极小的空隙 ， 甚至能透过一些金属 。 氢气还是一种易燃易爆物质 ， 氢气在氧气或者空气中燃烧时产生几乎无色的火焰 ， 其传播速度很快 ， 达到2.7m/s；氢气着火能量较小 ， 在静电作用下 ， 当氢气和空气在燃烧极限范围内混合时 ， 着火能量仅为0.02mJ；在大气压力及293K时 ， 氢气与空气混合物的燃烧体积分数范围是5%-75%；当混合物中H的体积分数为18%-65%时特别容易引起爆炸 。 所以选择适合在低温氢工作环境下适用的材料是发展氢液化装置的基础工作 。 对材料的强度、密封性有很高的要求 。 可以结合制氢装置等设备的材料选择方式 ， 做到技术先进和经济合理相结合 。
4.2正仲O-P转化催化剂
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