【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氢气液化，特指一种正仲氢转化器综合评价方法。
技术介绍
1、液氢具有能量密度高、运输效率高、低压储运安全等独特优势，是解决氢规模化、商业化储运的理想方式之一。氢的液化过程相比传统气体存在特殊性和复杂性，必须进行正仲氢转化，达到氢气液化后仲氢含量大于95％的要求，转化方式主要有绝热转化和连续转化等。传统大型氢液化系统多采用正仲氢绝热转化模式，普遍存在能耗高、集成性差等突出缺点。
2、现有的正仲氢催化转化器性能测试采用将转化器浸泡在液氮槽或液氢槽的方式，只能测试正仲氢在特定温度下静态过程中的催化转化性能，不能满足大规模氢气液化过程中具有温度梯度的连续型正仲氢催化转化性能测试的需求，而采用多台冷机提供不同温区冷源的方式则存在设备复杂、调节困难等问题。此外，对于正仲氢转化器而言，除转化率外，其流动性能、换热性能也至关重要，但目前暂无可同时评价正仲氢转化器综合性能的方法或装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种正仲氢转化器综合评价方法。本专利技术通过设计多种对比方法，实现正仲氢转化器转化性能、换热性能、流动性能、催化剂填充方式等多层次综合评价；同时，采用标准正仲氢转化器和无量纲化处理，可评价不同类型的正仲氢转化器，拓展了综合评价方法的适用范围。
2、本专利技术所采用的具体技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种正仲氢转化器综合评价方法，具体如下：
4、s1：构建真实氢液化流程中正仲氢连续转化的
5、s2：在未填充正仲氢转化催化剂的情况下，将所述测试正仲氢转化器和所述标准正仲氢转化器安装于评价系统中，并获取氢气的状态参数；此时，测试正仲氢转化器进口和出口所得温度和压力的状态参数分别为(ta1、pa1)和(tb1、pb1)，标准正仲氢转化器进口和出口所得温度和压力状态参数分别为(tc1、pc1)和(td1、pd1)；
6、s3：将未填充正仲氢转化催化剂的所述测试正仲氢转化器和所述标准正仲氢转化器从评价系统中取下，填充正仲氢转化催化剂，并再次安装于评价系统，获取氢气的状态参数；此时，测试正仲氢转化器进口和出口所得温度和压力的状态参数分别为(ta2、pa2)和(tb2、pb2)、正仲氢转化率为ot，标准正仲氢转化器进口和出口所得温度和压力的状态参数分别为(tc2、pc2)和(td2、pd2)、正仲氢转化率为os；
7、s4：根据s2中所得状态参数ta1、tb1、tc1、td1，计算评价所述测试正仲氢转化器换热性能的无量纲系数εt，其计算方法为：εt＝(tb1-ta1)/(td1–tc1)；
8、s5：根据s3中所得正仲氢转化率ot和os，计算评价所述测试正仲氢转化器转化性能的无量纲系数εop，其计算方法为：εop＝ot/os；
9、s6：根据s2和s3中所得状态参数pa1、pb1、pa2、pb2，计算评价所述测试正仲氢转化器中正仲氢转化催化剂填充方式的无量纲系数εp1，其计算方法为：εp1＝(pb2-pa2)/(pb1–pa1)；
10、s7：根据s3中所得状态参数pa2、pb2、pc2、pd2，计算评估所述测试正仲氢转化器流动性能的无量纲系数εp2，其计算方法为：εp2＝(pb2-pa2)/(pd2–pc2)。
11、作为优选，所述s1的模拟测试环境构建过程中，采用液氮介质和液氢介质分别构建连续型正仲氢转化器测试所需的液氮温区和液氢温区，并通过液氮介质和液氢介质混合以构建连续型正仲氢转化器测试所需的中间温区。
12、作为优选，所述标准正仲氢转化器为换热盘管结构。
13、作为优选，所述正仲氢转化率采用气相色谱仪测量得到。
14、作为优选，所述正仲氢转化催化剂采用负载型催化剂。
15、作为优选，所述正仲氢转化器综合评价方法基于正仲氢转化器综合评价系统实现；所述正仲氢转化器综合评价系统包括测试氢气管路、标准氢气管路、液氮管路、液氢管路和混合管路；
16、所述测试氢气管路依次连接高压氢气瓶、高压氢气阀、第一温度传感器、第一压力传感器、测试入口阀、测试正仲氢转化器、测试出口阀、第二温度传感器、第二压力传感器、气相色谱仪；所述测试正仲氢转化器内部沿氢气流向分为测试液氮温区、测试中间温区、测试液氢温区，每个温区的两侧均设有绝热材料；
17、所述标准氢气管路依次连接高压氢气瓶、高压氢气阀、第三温度传感器、第三压力传感器、标准入口阀、标准正仲氢转化器、标准出口阀、第四温度传感器、第四压力传感器、气相色谱仪；所述标准正仲氢转化器内部沿氢气流向分为标准液氮温区、标准中间温区、标准液氢温区，每个温区的两侧均设有绝热材料；
18、所述液氮管路依次连接液氮储罐、液氮阀、标准液氮温区、测试液氮温区，用于将液氮介质冷量依次传递至标准正仲氢转化器和测试正仲氢转化器；
19、所述液氢管路依次连接液氢储罐、液氢阀、标准液氢温区、测试液氢温区，用于将液氢介质冷量依次传递至标准正仲氢转化器和测试正仲氢转化器；
20、所述混合管路的前端分别与位于液氮阀和标准液氮温区之间的液氮管路以及位于液氢阀和标准液氢温区之间的液氢管路连接，后端依次连接标准中间温区、测试中间温区，用于将液氢介质和液氮介质混合物的冷量依次传递至标准正仲氢转化器和测试正仲氢转化器。
21、进一步的，所述测试液氮温区的前端、测试液氮温区和测试中间温区之间、测试中间温区和测试液氢温区之间、测试液氢温区的后端均设有绝热材料。
22、进一步的，所述标准液氮温区的前端、标准液氮温区和标准中间温区之间、标准中间温区和标准液氢温区之间、标准液氢温区的后端均设有绝热材料。
23、需要指出的是，上述优选方式中的各技术特征在没有相互冲突的情况下，
24、均可进行组合，不构成限制。
25、本专利技术相比现有技术突出且有益的技术效果是：通过设计多种对比方法，实现正仲氢转化器性能的解耦，同步获取转化性能、换热性能、流动性能、催化剂填充方式性能等参数，提升了正仲氢转化器性能评价的准确性，最终提升氢液化系统的运行效率。采用标准正仲氢转化器作为对比基准，并提出了无量纲化处理方法，使得不同类型的正仲氢转化器可进行相互比较，拓展了评价方法的适用范围；综合评价方法计算简单，所需参数获取难度低，有利于快速推广。
26、以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果做进一步说明，以充分的了解本专利技术的目的、特征和效果。
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1.一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述S1的模拟测试环境构建过程中，采用液氮介质和液氢介质分别构建连续型正仲氢转化器测试所需的液氮温区和液氢温区，并通过液氮介质和液氢介质混合以构建连续型正仲氢转化器测试所需的中间温区。
3.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述标准正仲氢转化器为换热盘管结构。
4.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述正仲氢转化率采用气相色谱仪测量得到。
5.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述正仲氢转化催化剂采用负载型催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述正仲氢转化器综合评价方法基于正仲氢转化器综合评价系统实现；所述正仲氢转化器综合评价系统包括测试氢气管路(1)、标准氢气管路(13)、液氮管路(26)、液氢管路(29)和混合管路(32)；
7.根据权利要求6所述的一种正仲氢转
8.根据权利要求6所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述标准液氮温区(18)的前端、标准液氮温区(18)和标准中间温区(19)之间、标准中间温区(19)和标准液氢温区(20)之间、标准液氢温区(20)的后端均设有绝热材料(33)。
...【技术特征摘要】
1.一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述s1的模拟测试环境构建过程中，采用液氮介质和液氢介质分别构建连续型正仲氢转化器测试所需的液氮温区和液氢温区，并通过液氮介质和液氢介质混合以构建连续型正仲氢转化器测试所需的中间温区。
3.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述标准正仲氢转化器为换热盘管结构。
4.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述正仲氢转化率采用气相色谱仪测量得到。
5.根据权利要求1所述的一种正仲氢转化器综合评价方法，其特征在于，所述正仲氢转化催化剂采用负载型催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种正仲氢转...
【专利技术属性】
技术研发人员：张春伟，刘康娜，汪丽，温鹏飞，黎迎晖，王遥，王晓宇，陈永，杨括，陈静，李山峰，杨思锋，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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