[發明專利]液態有機儲氫材料加氫系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201810938538.5
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109027683A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 張銳明;黃亮;奚軍;燕龍
• 申請（專利權）人: 西安瀚海氫能源科技有限公司
• 主分類號: F17D1/04
• 分類號: F17D1/04;F17D3/01
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發明公開了一種液態有機儲氫材料加氫系統及其控制方法，包括依次通過管道連接的氫氣注入口、加氫泵、氫氣分配器、反應罐、氫氣循環泵；氫氣循環泵還通過管道與氫氣分配器連接；反應罐頂部開設有貧氫LOHC注入口；反應罐底部通過設置有輸出閥門的管道與富氫LOHC出口連通；反應罐中設置有熱交換盤管、催化裝置、催化劑脫落回收裝置；熱交換盤管內的介質通過熱交換器與溫度控制裝置進行熱交換。本發明儲氫效率高，系統結構簡單。

技術領域

本發明屬于液態有機儲氫供氫技術領域，具體涉及一種液態有機儲氫材料加氫系統及其控制方法。

背景技術

與傳統的加壓氣態儲氫、低溫液化儲氫、金屬合金儲氫等儲氫手段相比，有機液態儲氫有以下優點：(1)催化過程可逆，儲氫密度高；(2)氫載體儲存、運輸和維護安全方便，儲存設備簡單，尤其適合長距離氫能運送；(3)儲氫效率高；(4)氫氣以化學的方式被加到儲氫載體之后會形成在常溫常壓下穩定存在的氫化物液體，這種液體與石油類似，原則上可同汽油一樣在常溫常壓下被安全的儲存和運輸，具有直接利用現有汽油/柴油輸送方式和加油站等能源基礎設施的優勢。

目前，已有的液態有機儲氫加氫系統，都是采用傳統的化工反應器，一次性把貧氫液態有機儲氫材料、催化劑和氫氣加足，等待反應。該方法的缺點是剛開始階段氫氣存儲很快，但是隨著液態有機儲氫材料氫含量濃度的慢慢提升，氫氣存儲越來越慢，存儲效率很低。傳統的儲氫催化過程是直接把粉末狀催化劑放進去，接觸面積小。

發明內容

本發明的目的是提供一種液態有機儲氫材料加氫系統及其控制方法，解決了現有技術中存在的液態有機儲氫加氫系統氫氣存儲效率低的問題。

本發明所采用的技術方案是，液態有機儲氫材料加氫系統，包括依次通過管道連接的氫氣注入口、加氫泵、氫氣分配器、反應罐、氫氣循環泵；氫氣循環泵還通過管道與氫氣分配器連接；反應罐頂部開設有貧氫LOHC注入口；反應罐底部通過設置有輸出閥門的管道與富氫LOHC出口連通；反應罐中設置有熱交換盤管、催化裝置、催化劑脫落回收裝置；熱交換盤管內的介質通過熱交換器與溫度控制裝置進行熱交換。

本發明的特點還在于：

氫氣分配器至反應罐的管道設置有氫氣流量傳感器及氫氣壓力傳感器a；反應罐中設置有溫度傳感器及氫氣壓力傳感器b；反應罐底部至輸出閥門的管道設置有LOHC氫濃度傳感器；反應罐外部設置有溫度控制裝置。

氫氣流量傳感器、氫氣壓力傳感器a、氫氣壓力傳感器b、溫度傳感器、LOHC氫濃度傳感器均與控制器連接；控制器分別與加氫泵、氫氣循環泵、輸出閥門、溫度控制裝置連接。

反應罐底部至LOHC氫濃度傳感器的管道設置有過濾器。

催化裝置為催化床。

催化床為多層網狀結構。

液態有機儲氫材料加氫系統的控制方法，具體按照以下步驟實施：

步驟a：控制器接收來自溫度傳感器的溫度信號T、氫氣壓力傳感器b的氫氣壓力信號P2、氫氣流量傳感器的氫氣流量信號F、LOHC氫濃度傳感器的氫濃度信號C；

步驟b：控制器運用多目標優化算法對步驟a接收到的信號進行多目標優化；

步驟c：控制器輸出加氫泵轉速控制信號Uf1至加氫泵調節其轉速，輸出循環泵轉速控制信號Uf2至氫氣循環泵調節其轉速，輸出溫度控制信號Ut至控溫裝置調整其加熱或冷卻溫度，輸出LOHC閥門控制信號Uv至輸出閥門控制其閉合或開啟。

本發明的有益效果是：

(1)本發明采用循環注氫的方法，未反應完的氫氣不斷循環，從反應罐底部進去，在氫氣上升過程中可與儲氫材料混合均勻。