[发明专利]一种采用混合制冷氢气液化设备及其使用方法

权利要求书

1.一种采用混合制冷氢气液化设备，其特征在于：所述设备包括冷剂压缩单元（Ⅰ），预冷冷箱单元（Ⅱ），深冷冷箱单元（Ⅲ）三部分，相互之间通过管道进行连接，其中冷剂压缩单元（Ⅰ）内设有脱水分子筛吸附器（S1）、氢气压缩机组（C1）、氮气压缩机组（C2）、混合冷剂压缩机组（C3），预冷冷箱单元（Ⅱ）内设有一级预冷换热器（HX1）、二级预冷换热器（HX2）、低温分子筛吸附器（S2），深冷冷箱单元（Ⅲ）内设有深冷换热器（HX3）、引射器（E1）、过冷换热器（HX4）、气液分离器（D2）、一级氢气膨胀机（X1）、二级氢气膨胀机（X2）,所述冷剂压缩单元（Ⅰ）中的脱水分子筛吸附器（S1）通过第二管道（2），第三管道（3），第四管道（4）依次与预冷冷箱（Ⅱ）中的一级预冷换热器（HX1）和二级预冷换热器（HX2）的原料氢气通道、低温分子筛吸附器（S2）连接，再通过第五管道（5），第六管道（6），第七管道（7）依次与深冷冷箱（Ⅲ）中的深冷换热器（HX3）的原料氢气通道、引射器（E1）、过冷换热器（HX4）的原料氢气通道连接，形成原料氢气到液氢整个过程的流通通道,所述冷剂压缩单元（Ⅰ）中的氢气压缩机组（C1）出口通过第十一管道（11），第十二管道（12），第十三管道（13）依次与预冷冷箱（Ⅱ）中的一级氢气膨胀机（X1）和二级氢气膨胀机（X2）的增压端、一级预冷换热器（HX1）和二级预冷换热器（HX2）的高压循环氢气通道连接，再通过第十四管道（14）与深冷冷箱（Ⅲ）中的深冷换热器（HX3）的高压循环氢气通道连接，通过三个分支管道中的第十五管道（15），第十七管道（17），第十九管道（19）分别与一级氢气膨胀机（X1）、二级氢气膨胀机（X2）、节流阀（V1）连接，节流阀（V1）通过第二十管道（20），第二十一管道（21），第二十二管道（22）依次与气液分离器（D2）、过冷换热器（HX4）的低压循环氢气通道连接；气液分离器（D2）通过第二十三管道（23），第二十四管道（24），第二十五管道（25），第二十六管道（26）依次与深冷换热器（HX3）的第一低压循环氢气通道、二级预冷换热器（HX2）和一级预冷换热器（HX1）的第一低压循环氢气通道、氢气压缩机（C1）低压段连接，一级氢气膨胀机（X1）、二级氢气膨胀机（X2）分别通过第十六管道（16），第十八管道（18）都与深冷换热器（HX3）的第二低压循环氢气通道连接，再经第二十七管道（27），第二十八管道（28），第二十九管道（29）与二级预冷换热器（HX2）和一级预冷换热器（HX1）的第二低压循环氢气通道、氢气压缩机组（C1）高压段连接，构成氢制冷循环通道。

2.根据权利要求1所述的采用混合制冷氢气液化设备，其特征在于：所述氮气压缩机组（C2）出口通过第三十管道（30），第三十一管道（31）依次与预冷冷箱（Ⅱ）中一级预冷换热器（HX1）的高压氮气通道、节流阀（V2）连接，再通过第三十二管道（32），第三十三管道（33），第三十四管道（34）依次与二级预冷换热器（HX2）、一级预冷换热器（HX1）、氮气压缩机（C2）入口连接，构成氮制冷循环通道，所述混合冷剂压缩机组（C3）出口通过第三十五管道（35），第三十六管道（36）依次与预冷冷箱（Ⅱ）中一级预冷换热器（HX1）的高压冷剂通道、节流阀（V3）连接，再通过第三十七管道（37），第三十八管道（38）依次与一级预冷换热器（HX1）、混合冷剂压缩机（C3）入口连接，构成混合冷剂制冷循环通道。

3.根据权利要求1所述的采用混合制冷氢气液化设备，其特征在于：所述一级预冷换热器（HX1）、二级预冷换热器（HX2）、深冷换热器（HX3）、过冷换热器（HX4）均为高效板翅式换热器，所述一级氢气膨胀机（X1），二级氢气膨胀机（X2）均为采用增压机制动的离心式膨胀机，所述氢气压缩机组（C1）低压段为往复式压缩机，氢气压缩机组（C1）高压段为离心式压缩机，所述氮气压缩机组（C2），混合冷剂压缩机组（C3）为离心式压缩机。