一种储氢、运氢和脱氢的专用车以及方法与流程

本发明涉及氢能储存技术设备领域，具体的，属于一种储氢、运氢和脱氢的专用车以及方法。

背景技术：

1、氢能是能源转型升级的重要载体，是实现碳达峰碳中和的重要解决方案；氢能源是一种来源丰富、清洁、高效、用途广泛的“绿色能源”，目前，成熟的工业化制氢主要有石化燃料如天然气制氢、甲醇重整制氢、焦炉煤气的变压吸附制氢和电解水制氢；将氢作为能量载体储存起来，被认为是解决能源问题的最佳方案。氢能体系主要包括氢的生产、储存、运输和脱氢应用四个环节，而氢能的储存是关键，也是目前氢能应用的主要技术障碍；所有元素中氢的重量最轻，在标准状态下，它的密度为0.0899g/l，为水的密度的万分之一；在-252.7℃时，可以为液体，密度70g/l，仅为水的十五分之一。所以氢气可以储存，但是很难高密度的储存。国际能源署规定，实用的储氢系统其质量储氢密度必须达到5wt％，而且体积储氢密度也要求大于40kg/m3。美国能源部(doe)提出的车载氢源的质量储氢密度和体积储氢密度分别为6.5wt％和62kg/m3。目前，报道较多的储氢方法主要有低温液态储氢、高压气态储氢、金属合金储氢、碳材料吸附储氢、化学氢化物储氢和金属有机骨架材料(mofs)储氢等方法。这些方法都取得了一定进展，但还需要从质量储氢密度、体积储氢密度、能量效率、安全、成本等方面进一步考虑。因此，寻找高效低成本且又能规模化利用的储氢方法就成为关键。近年来，基于化学反应法的液体有机氢化物储氢技术以其储氢量大、能量密度高、液态储运安全方便等优点引起了很多国家的关注，该技术被认为是液化或者高压储氢的替代方法，有望在未来氢能储运中发挥重要作用。

2、氢气储运是连接氢气生产端和需求端的关键桥梁，低成本高效的氢气储运技术是实现氢气大规模应用的必要保障；目前，常温高压气态储氢是当前我国最成熟的储氢技术，气态高压储存是较普通和较直接的储存方式，通过高压阀的调节就可以直接将氢气释放出来；普通高压气态储氢是一种应用广泛、简便易行的储氢方式，而且成本低，充放气速度快，且在常温下就可进行；但其缺点是需要厚重的耐压容器，并要消耗较大的氢气压缩功，存在氢气易泄漏和容器爆破等不安全因素，高压储氢的耐高压储罐材质要求高，储罐制造成本高，氢气的高压储存存在安全风险的隐患；低温液态储氢属于物理储存，是一种深冷氢气存储技术，氢气经过压缩后，深冷到21k(约-253℃)以下，使之变为液氢，然后储存在专用的低温绝热液氢罐中，密度可达70.78kg/cm3，是标准情况下氢气密度的850倍左右，体积比容量大，适用于大规模、远距离的氢能储运；缺点是对储氢容器的绝热要求很高，液化和运输过程中能耗大。固态储氢是以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现储氢，具有储氢密度高、储氢压力低、安全性好、放氢纯度高等优势；缺点是成本高，放氢需要较高温度下进行；储氢剂和氢载体的性质与汽油相似，储存、运输、维护、保养安全方便，特别是储存设施的简便是传统储氢技术难以比拟的。可多次循环使用，寿命长；加氢反应放出大量的热，可供利用；从储氢含量、储氢过程能量消耗、储氢成.本高低等角度综合考虑，苯和甲苯这样的单环芳香烃储氢量较大、储氢过程可逆、效果好，循环系统热效率较高，加氢过程为放热反应，脱氢过程为吸热反应，加氢反应过程中释放出的热量可以回收作为脱氢反应中所需的热量，从而有效地减少热量损失，使整个循环系统的热效率提高。加氢后的有机氢化物性能稳定，安全性高，可常温常压储存，储存方式与石油相似，质量储氢密度高，可达5.0-7.2％/wt。有机液体可逆储/放氢技术由于其独特的优点，作为大规模、季节性氢能储存手段或随车脱氢作汽车燃料在技术上是可行的，有很大的发展潜力，成为一项有发展前景的储氢技术；

3、液态有机物储氢技术始于20世纪80年代；液态有机物储氢属于化学储存，利用有机液体与氢气在催化剂作用下进行可逆加氢和脱氢反应，能够实现常温常压下氢气储运；这种储氢方式的优势在于储氢密度比较高、安全性高，成本低，将成为未来广泛推广应用的常压、安全、规模化储氢和供氢的主导位地位；缺点是需要配备相应的加氢、运输、脱氢的相关装置，其流程繁琐，效率较低，增加了储氢、运氢和供氢气的综合成本；氢在能源结构转型中不可或缺，它离我们真正使用是有距离的，它的痛点在于成本，主要是贵在氢气的储运环节，目前主要的是气态运氢，一辆49吨12米长的氢气管束车装氢量大概在350kg左右；再是液态运氢，难度比较大，成本比较高；

4、特别地，传统的加氢催化剂如raney-ni由非晶态镍铝合金通过氢氧化钠溶液浸取后形成的多孔骨架镍催化剂，由于其制备工艺简单，且具有优良的活氢性能及良好的抗硫、砷中毒特性，因而作为加氢催化剂被广泛应用于石油化工与精细化工领域，但该催化剂无机械强度，不能满足固定床装填的要求，因而只能采用桨态鼓泡床或间歇搅拌釜进行操作，而且由于催化剂耐磨性能极差，桨态鼓泡和间歇搅拌过程中，催化剂粉化现象十分突出，很大程度上限制了传统raney-ni催化剂在工业化大吨位固定床上进行连续催化加氢设备上的应用；

5、在公布号cn114497630a《一种储氢用有机液体材料、催化储氢体系及储氢方法》中，反应温度高达300℃，反应系统压力高达10mpa，储氢过程所需的高温高压条件较苛刻，增加了加氢反应的能耗成本；选择的加氢催化剂活性组分是昂贵的金属，如钌、钯与铂三种金属总负载量占整个储氢反应催化剂质量的0.3～2.5％，实施例1选择含钌ru-cu/al2o3催化剂，实施例2选择含铂钌pt-ru-cu/al2o3催化剂，贵重金属易被原料中的硫化物“中毒”，增大了催化剂再生成本，在实施例一中使用ru(钌)-cu/al2o3催化剂，其中ru质量含量为2.0wt％，cu质量含量为10.0wt％，催化剂在20-40目属于细粉状催化剂，细粉状催化剂在固定床内阻力大，不适合填装在固定床中使用，细粉状催化剂只适合在间接生产的带搅拌器的釜式反应器中使用，固定床中的催化剂是2.0g，属于实验室的加氢试验，没有考虑和涉及到工业化生产中的氢气与液态有机物的加氢反应属于放热反应，必须及时将反应热从系统中导走，否则催化反应器的热量大量积累，形成恶性循环，导致加氢反应器或催化床温度骤升(飞温)，轻则催化剂损坏寿命降低，重则可能引起严重的设备或管线炸破事故；

6、为了克服上述储氢、运氢和脱氢等方面的流程繁琐、环节多、效率低和储氢成本高的缺陷，本发明提供《一种储氢、运氢和脱氢的专用车以及方法》，利用所述的《一种储氢、运氢和脱氢的专用车以及方法》，在产氢地的现场进行液态有机物的加氢或氢气装载，然后将载有加氢的液态有机物《专用车》运输至需要氢气的产所，采用所述《专用车》上配置的脱氢装置将氢气释放出来，然后用氢气压缩机供应高压氢气给用户使用；特别的，本发明的dl-1型固体催化剂(rane广ni-w-co/al2o3)解决了传统的raney-ni加氢催化剂抗压碎强度差，不能在工业化大吨位固定床加氢催化反应器上使用的缺陷；本发明具备操作流程短、设备投资少、运行成本低、安全可靠、科学的经营管理优点，以实施储氢、运氢和脱氢的系统化全方位应用服务；

7、通过搜索和查阅国内外大量的文献、杂志、书刊、光盘、专利，......等资料，国内国外还没有发现“一种储氢、运氢和脱氢的专用车以及方法”的相关报导；

技术实现思路

1、本发明一种储氢、运氢和脱氢的专用车，主要由配置有储氢、运氢和脱氢设备的货箱、运输车辆二部分构成；所述的货箱属于车辆上固定的货箱或可移动的货箱；所述的一种储氢、运氢和脱氢的设备，包括：阀门一，阀门二，氢气压缩机一，压力表一，气液分离器，取样阀门，有机溶剂泵，管壳式冷凝器，氢气压缩机二，氢气缓存罐，换热器一，阀门三，，压力表二，压力表三，温度计一，管式固定床催化反应器二，温度计二，换热器二，管式固定床催化反应器一，气液混合器和加热炉；将所述的一种储氢、运氢和脱氢的设备配置在货箱内，组成一种配置有一种储氢、运氢和脱氢设备的货箱；将所述的配置有一种储氢、运氢和脱氢设备的货箱固定在运输车辆底盘上成为整体，组成一种储氢、运氢和脱氢的专用车；

2、其特征在于：所述的氢气缓存罐上的氢气出口五通过管道与氢气压缩机二的进口三连接相通，所述的氢气压缩机二的出口四通过管道五与换热器一的壳程进口连接相同，所述的换热器一的壳程出口通过管道七与换热器二的壳程进口连接相同，所述的换热器二的壳程出口通过管道八与气液混合器的进口十连接相通，所述的气液混合器的出口八通过管道与管式固定床催化反应器一的顶部进口九连接相通，所述的管式固定床催化反应器一的底部出口七通过管道九与换热器二的管程进口连接相通，所述的换热器二的管程出口通过管道六与管式固定床催化反应器二的顶部进口四连接相通，所述的管式固定床催化反应器二的底部出口六与所述的换热器一的管程进口连接相通，所述的换热器一的管程出口通过管道四与管壳式冷凝器的管程进口连接相通，所述的管壳式冷凝器的管程出口经过管道一与气液分离器的顶部进口二连接相同，所述的气液分离器的顶部出口二通过管道与氢气压缩机一的进口一连接相通，所述的氢气压缩机一的出口一通过管道分别与阀门一的进口和阀门二的进口连接相通，所述的阀门一的出口配置氢气出口管，所述的阀门二的出口通过冷氢管道分别与管式固定床催化反应器一的进口八和进口七连接相通，所述的阀门二出口通过冷氢管道分别和所述的管式固定床催化反应器二的进口五和进口六连接相通，所述的阀门二的出口通过所述的冷氢管道与所述的气液混合器的进口十连接相同，所述的气液分离器的底部出口三通过管道十一与有机溶剂泵的进口连接相通，所述的有机溶剂泵的出口通过管道三与加热炉的进口十一连接相通，所述的加热炉内的加热管的出口九经过管道十与气液混合器的进口十连接相通；

3、所述的管式固定床催化反应器一，属于圆柱型金属密闭的筒体，所述的筒体中段配置上筛孔板一和下筛孔板一，所述的上筛孔板一下方的筒体侧壁配置进口八，所述的下筛孔板一下方的筒体侧壁配置进口七，所述的上筛孔板一与下筛孔板一之间放置固体催化剂，温度计二的测温感应头插入所述的固体催化剂中，所述的管式固定床催化反应器一的顶部配置进口九，所述的管式固定床催化反应器一的底部配置出口七，所述的管式固定床催化反应器一的内部装满液态有机物，压力表三插入液态有机物中；也可采用石油化学工业公开的加氢反应器；

4、所述的管式固定床催化反应器二，属于圆柱型金属密闭的筒体，所述的筒体中段配置上筛孔板二和下筛孔板二，所述的上筛孔板二下方的简体侧壁配置进口五，所述的下筛孔板二下方的筒体侧壁配置进口六，所述的上筛孔板二与下筛孔板二之间放置固体催化剂，温度计一的测温感应头插入所述固体催化剂中，所述的管式固定床催化反应器二的顶部配置进口四，所述的管式固定床催化反应器二的底部配置出口六，所述的管式固定床催化反应器二的内部装满液态有机物，压力表一插入液态有机物中；也可采用石油化学工业公开的加氢反应器；

5、所述的加热炉，属于石油化工圆筒管式加热炉，常用作原油常减压蒸馏的加热炉设备；所述的加热炉由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧机和通风系统组成；所述的加热炉内配置盘管；所述的盘管属于无缝耐高温钢管，所述的无缝耐高温钢管内是流动的液态有机物料，利用电热，燃油或燃气的燃烧给加热室内的盘管外壁加热，给无缝耐高温钢管内流动的液态有机物料加热升温；

6、所述的氢气压缩机一和氢气压缩机二，属于常见的氢气压缩机，其型号有qb、dsr、fxy，分别具有不同的压缩比和排气量。其中，qb系列为基础型号，dsr系列为高压型号(≥15mpa)，fxy系列为大排量型号，

7、所述的气液分离器，属于常规的化工业气液分离器，是一个密闭的罐体，所述的罐体顶部配置气液物料的进口二和出口二，所述的罐体底部配置液体有机物出口三，所述的罐体内的液面线位于所述的罐体高度2/3至4/5位置；所述的罐体高度1/2位置侧面的出口管配置取样阀门，所述的出口管插入液态有机物内；

8、所述的气液混合器，属于工业上常用的“气---液”二相混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同气液流体之间良好分散和充分混合的目的；该设备应用广泛，属于一种没有运动部件、依靠混合单元的特殊结构和流体运动，使互不相溶的流体各自分散，彼此混合的高效混合设备，静态混合器与搅拌器、胶体磨、均质器、文氏管等传统的混合设备相比，具有结构紧凑、能耗小、投资小、操作弹性大、不用维修、混合性能好等优点，凡涉及到液-液、液-气、液---固、气---气的混合，乳化、中和、吸收、萃取、反应、强化传热等过程，均可替代传统的相关设备。因而广泛应用于石油炼油、化学工业、污水处理等方面的物质的混合；

9、所述的有机溶剂泵，属于化学工业常用的气动隔膜泵，对于各种腐蚀性液体，适用于带颗粒的液体，高粘度、易挥发有机物、易燃、剧毒的液体的输送。

10、所述的管壳式冷凝器，属于常规的石化工业管壳式换热器，由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成；壳体为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上；进行换热的冷热两种流体，热的气液物料在管内流动，称为管程流体；另一种是降温介质的水在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板；挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。

11、所述的换热器一和换热器二，属于属于常规的石化工业管壳式换热器，包括管程和壳程；管程内是流动的高温液态有机物，壳程是流动的冷氢，冷氢被换热后变成热氢，高温液态有机物换热后温度下降；

12、所述的运输车辆，主要包括：驾驶室、发动机、发电机、离合器、变速箱、配置在变速箱上的取力器、底盘、车辆驱动轴和车轮；可以是利用车辆变速箱外接的取力器的功率输出轴带动发电机发电的改装型车辆，或是有外接电源给车载蓄电池充电的车辆；所述的运输车辆可以是标准出厂的车辆或是改装型的柴油、汽油车辆或新能源车辆；所述的运输车辆的发动机功率应优选在80-350马力；运输车辆也可以配置外接电源插座，或外接电源(220v或380v)给货箱内的储氢和脱氢设备提供电能或热能；

13、所述的货厢可以是运输车辆出厂时配置的标准型货厢，也可以是按如下结构改型的货厢：货厢的顶部由二块可以平行往复式移动滑行.的前顶板、后顶板与支撑滑板的下部几组滑轮所构成；货厢顶部的任何一块顶板可以平行移动到另一个顶板的一方，可以形成货厢顶部一半左右面积的敞开，以方便货厢内设备的操作、维修、更换或吊装；前顶板和后顶板的移动可以采用电动或手动操作；当货厢顶部的前顶板和后顶板分别回位到二端时，货厢顶部将全部密闭，货厢顶部与各个侧门板组合形成立体式货厢的整体；前顶板和后顶板可以上锁固定，运输车辆货厢的左右侧门板可以分成上下二块，每块侧门板可以在0-90角度范围内随意地分别地向上方向或向下方向伸展开，用液压装置控制和稳固伸张开的侧门板；当货厢侧面的各个伸张开的侧门板全部关闭回位及货厢顶部密闭时，货厢的上下前后左右各个侧面板组合成为货厢整体；各个侧门板、前顶板和后顶板可以上锁扣固定；货厢的左右侧门板也可以采用传统的邮政快递专用车的双门扇结构，在二门扇的中心线上锁，二门扇可以左右打开；所述的货厢的二边侧门板和货厢后门，也可以采用传统的箱式货车结构。

14、所述的液态有机物，属于烯烃、炔烃或芳香烃等不饱和液体有机物(或以下简称油)，通常工业上采用的储氢液体有机物有二苄基甲苯、十氢化萘、咔唑、n-乙基咔唑、二甲基吲哚、苯和甲苯；1975年，o.sultan和m.shaw首先提出利用可循环液体化学氢载体储氢的构想，从此开辟了这种新型储氢技术的研究领域。液态有机物储氢技术(简称lohc)原理是借助于催化剂和某些烯烃、炔烃或芳香烃等不饱和液体有机物和氢气的可逆反应、加氢反应实现氢的储存(化学键合)，借助脱氢反应实现氢的释放；在lohc中，在催化剂作用下氢化学键结合到有机烃载体分子上(氢化)，并可以逆向过程(脱氢)释放出来；质量储氢密度在5％-10％，储氢量大，储氢材料为液态有机物，可以实现常温常压运输，方便安全；原则上，每个不饱和有机化合物(具有碳碳双键或三键的有机分子)在氢化过程中都可以吸收氢；加氢和脱氢过程中，催化剂不仅能降低反应温度，还可以改善化学储氢技术的反应速率；

15、环己烷利用苯-氢-环己烷的可逆化学反应来实现储氢，具有较高的储氢能力，在常温下为液态，脱氢产物苯在常温常压下也是液态，方便运输；甲基环己烷脱氢产生氢气和甲苯，且甲基环己烷和甲苯在常温常压下都是液体，因此甲基环己烷也是比较理想的储氢载体，如附图6；

16、苯和甲苯储氢量大，苯和甲苯的理论储氢量分别为7.19％和6.18％，比传统的金属氢化物(储氢量多为1.5％～3.0％)的储氢量大得多；十氢化萘储氢能力强，常温下是液体，但在加氢、脱氢及运输过程中可能出现原料的不断损耗；上述三种介质属于传统有机液体储氢材料，它们有一个共同缺点就是脱氢温度高，比如环己烷的脱氢温度在270℃以上；甲基环己烷根据条件不同脱氢温度至少有230℃，最高可达400℃十氢化萘的脱氢温度也在240℃以上；咔唑可在250℃下加氢、在220℃下脱氢；乙基咔唑常温常压下是无色片状晶体，可以在150℃∽190℃下快速加氢，在170℃∽210℃下脱氢，是较为理想的储氢介质；

17、进一步的，所述的专用车工作时采用的一种储氢、运氢和脱氢的方法，包括如下步骤：

18、(一)将氢源如电解水制氢、天然气制氢、甲醇重整制氢或焦炉煤气制氢制出的99.99％氢气通过阀门三(27)加入到氢气缓存罐(23)内备用；

19、(二)储存氢气：利用压缩机二(21)将氢气缓存罐(23)内的室温氢气(或冷氢)先输送到换热器一(26)壳程换热，再输送到换热器二(44)壳程换热，将室温氢气(或冷氢)换热变成热氢气后输送到气液混合器(53)内，同时的，利用有机溶剂泵(15)将气液分离器(13)内的液态有机物(11)(以下也可简称“油”)输送到加热炉(58)内加热管(56)内进行间接加热，加热后的液体有机物(11)输送到气液混合器(53)内，在气液混合器(53)中，氢气与液态有机物(11)进行混匀的混合变成气液混匀物料，所述的气液混匀物料不断地从管式固定床催化反应器一(48)顶部进口九(51)进入管式固定床催化反应器一(48)内，气液混匀物料与管式固定床催化反应器一(48)内的固体催化剂(36)直接接触发生加氢催化反应，在管式固定床催化反应器一(48)内，催化反应压力控制在1.5-8.0mpa，温度控制在130-210℃；将加氢催化反应后的物料不断地从管式固定床催化反应器一(48)底部出口七(47)排出，经过换热器二(44)的管程换热降温(即壳程流动的冷氢吸热降温)后，所述的物料经过管道六(42)和管式固定床催化反应器二(39)顶部进口四(31)进入管式固定床催化反应器二(39)内，并与管式固定床催化反应器二(39)内的固体催化剂(36)直接接触发生加氢催化反应，在管式固定床催化反应器二(39)内，催化反应压力控制在1.5-8.0mpa，温度控制在130-210℃，将加氢催化反应后的物料不断地从管式固定床催化反应器二(39)底部出口六(41)排出，经过换热器一(26)的管程换热(即壳程流动的冷氢吸热降温)后，从换热器一(26)排出的物料经过管道四(19)进入管壳式冷凝器(18)内用水降温至室温，使排出的热的物料变成室温的物料，将室温的物料经过管道一(7)和气液分离器(13)顶部进口二(8)输送到气液分离器(13)内，在气液分离器(13)中，管式固定床催化反应器一(43)和管式固定床催化反应器二(50)内未被吸收的剩余的温室氢气(或冷氢)与液态有机物自行分开，将冷氢进行不断地循环的利用，利用冷氢吸收管式固定床催化反应器一(48)和管式固定床催化反应器二(39)的加氢反应中释放的热量，使吸氢催化反应温度维持在130-210℃范围；冷氢从气液分离器(13)顶部出口二(9)溢出，进入到氢气压缩机一(4)进口一(5)，利用氢气压缩机一(4)和冷氢管道(29)，不断地将冷氢循环的输送到管式固定床催化反应器一(48)进口八(50)和进口七(49)，给放热的加氢催化反应降温，或利用氢气压缩机一(4)和冷氢管道(29)，不断地将冷氢输送到管式固定床催化反应器二(39)进口五(34)和进口六(38)，给放热的加氢催化反应降温，维持吸氢催化反应温度在130-210℃范围，或利用氢气压缩机一(4)和冷氢管道(29)，不断地将冷氢输送到气液混合器(53)进口十(54)，给管式固定床催化反应器一(48)内的加氢催化反应补充氢气原料；不断的循环的利用有机溶剂泵(15)将气液分离器(13)内的液态有机物(11)从出口三(12)抽出，经过管道三(17)和加热炉(58)进口十一(59)后输送到加热炉(58)内进行加热升温，然后经过出口九(57)输入到气液混合器(53)进口十(54)，在气液混合器(53)中，加热后的液态有机物(11)与换热后的氢气进行混合均匀后形成气液混匀物料，所述的物料先进入管式固定床催化反应器一(48)，然后再进入管式固定床催化反应器二(39)内进行加氢催化反应；经过催化反应后氢气被液态有机物(11)吸收或氢气被储存在液态有机物(11)中，加氢催化反应压力控制在1.5-8.0mpa，温度控制在130-210℃；在放热的加氢催化反应中，利用氢气压缩机一(4)将气液分离器(13)产生的冷氢经过冷氢管道(29)分别输送到管式固定床催化反应器一(48)进口八(50)和进口七(49)，或利用氢气压缩机一(4)将气液分离器(13)产生的冷氢经过冷氢管道六(29)分别输送管式固定床催化反应器二(39)的进口五(34)和进口六(38)，利用循环的冷氢进入催化反应器内给加氢催化反应降温，控制和调节维持催化反应所需合适的温度；

20、打开阀门(14)取样，对液态有机物的加氢反应进行检测，当液态有机物中的储氢量高于6wt％，储氢密度高于60kg/m3时，储氢操作结束，并将所述的储氢量高于6wt％，储氢密度高于60kg/m3的液态有机物(以下简称“氢油”)缓存在气液分离器(13)、管式固定床催化反应器一(48)和管式固定床催化反应器二(39)内备用，停止氢气压缩机一(4)和氢气压缩机二(21)工作，停止有机容积泵(15)工作，关闭管壳式冷凝器(18)降温冷水的循环；

21、本发明中，为了在面积狭窄和高度受限的车辆货箱内配置工业化高产量的储氢/脱氢设备时，可以选择配置多组低于货箱高度的管式固定床催化反应器联合使用，增大单位时间内的储氢量或脱氢量，如管式固定床催化反应器一、管式固定床催化反应器二、管式固定床催化反应器三，......；

22、本发明中的液态有机物与氢气的氢油体积比(v/v)为在50∽300∶1；本发明加氢催化反应中，液态有机物的体积空速为2.0-5.0h-1；

23、(三)运氢：将上述(二)储存氢气后的一种储氢、运氢和脱氢的专用车行驶到需要用氢的场所(如氢气车辆加气站、氢气冶炼金属厂、氢燃料电池制造厂、加氢油脂硬化厂、氢气的焊接和金属切割、氢气球加氢、氢气飞艇加氢、石油化工用氢......)，将一种储氢、运氢和脱氢的专用车内储存的氢气输送给用氢的企业；

24、(四)脱氢(或释放氢气)：关闭阀门二(2)，关闭阀门三(27)，关闭氢气压缩机二(21)，打开阀门一(1)，将氢气出口管(81)与用氢企业的氢气储存罐连接相通；然后，启动氢气压缩机一(4)和启动有机溶剂泵(15)转动，将气液分离器(13)中加氢后的液态有机物(以下简称“氢油”)输送到加热炉(58)内进行加热升温至脱氢催化反应所需的温度，将加热升温后的“氢油”经过气液混合器(53)后依次的进入管式固定床催化反应器一(48)、管式固定床催化反应器二(39)内，使“氢油”与管式固定床催化反应器一(48)和管式固定床催化反应器二(39)内在固体催化剂(36)发生脱氢催化反应，所述的脱氢催化反应的温度控制在150-260℃，压力维持常压，固体催化剂的空速为2-5h-1，“氢油”在受热和与催化反应后分解成氢气和液态有机物，氢气与液态有机物形成的混合物经过管道四(19)后进入管壳式冷凝器(18)内冷凝成室温，将室温下的所述混合物输送到气液分离器(13)内进行气液分离，在气液分离器(13)中，氢气(冷氢)从气液分离器(13)出口二(9)溢出，经过氢气压缩机一(4)被抽出，经过阀门一(1)和氢气出口管(81)，氢气输送给用氢企业的氢气缓存罐中备用；分离出的液态有机物储存在气液分离器(13)的液面线(10)位置，利用有机溶剂泵(15)，不断地将气液分离器(13)内存储的液态有机物抽出输送到加热炉(58)内加热升温，循环的进行上述脱氢催化反应过程；

25、打开阀门(14)取样，对液态有机物的脱氢催化反应进行检测，当液态有机物中的储氢量低于0.1-0.5wt％时，脱氢或释放氢结束：即关闭氢气压缩机一(4)运转，停止有机溶剂泵(15)运转，停止加热炉(58)工作，同时关闭阀门一(1)；

26、本发明所述的固体催化剂(36)，属于长条形或颗粒状的镍基催化剂，用于氢气与不饱和烃的加氢反应，如raney-ni催化剂，scb-1苯加氢催化剂(抚顺石油化工研究院生产)，以镍为加氢活性组分，以氧化铝为主要载体，以及公知的ni-mo/al2o3型加氢催化剂；本发明优选的采用dl-1型固体催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)；

27、本发明的储氢和脱氢过程中：

28、(一)氢源不断地进入氢气缓存罐(23)后，利用氢气压缩机二(21)将氢气(冷氢)升压(压力控制在3-6mpa)，氢气(冷氢)依次经过换热器一(26)、换热器二(44)后吸收加氢反应放出的热量，使冷氢原料的温度升高，提高了加氢催化反应的热效率，这，是本发明特征之一；

29、(二)氢气与液态有机物的加氢反应属于放热反应，必须及时将反应热从系统中导走，否则催化反应器的热量大量积累，形成恶性循环，导致催化床温度骤升(飞温)，轻则催化剂损坏寿命降低，重则可能引起严重的设备或管线炸破事故；因此，本发明的加氢催化反应器中，催化剂(36)分多层或多组装填，如将催化反应器分成管式固定床催化反应器一(48)和管式固定床催化反应器二(39)串联使用，也可并联使用；管式固定床催化反应器一(48)和管式固定床催化反应器二(39)内打入一定量的冷氢，来控制催化反应温度，以利于延长催化剂寿命和实现操作的最优化，提高或降低反应温度，对加氢转化率起着决定性的影响；本发明将气液分离器(13)内分离出的氢气(冷氢)不断的被氢气压缩机一(4)抽出分别被送入管式固定床催化反应器一(48)和管式固定床催化反应器二(39)内，利用循环的冷氢给氢气反应降温，控制和调节维持催化反应所需合适的温度；这，是本发明特征之一；

30、(三)本发明的液态有机物(以下简称油)与工作氢的氢油比(v/v)为工作氢气由新氢和循环氢组成，加氢属于体积缩小的反应，提高氢气分压或氢油比，有利于加氢反应的进行，高压加氢可以抑制积碳的发生，防止催化剂失活，延长催化剂的寿命，有利于反应的进行提高防止液态有机物在催化剂表面结焦程度，本发明的大量循环氢存在还可以及时将催化反应热从系统中排出去，使整个催化床层温度平稳，容易控制；采用高压加氢，关键是采用耐高压的管式固定床催化反应器，本发明采用管式固定床催化反应器，管式设备耐高压，适合高的氢气分压下加氢反应，即可选择高的氢油比进行快速的储氢，提高了单位时间内的储氢量，本发明的加氢或脱氢是在同一个管式固定床催化反应器内进行，生产安全，结构简单，操作方便，使得液态有机物加氢的工业化装置实现；特别的，氢气和液态有机物始终处理加氢反应的循环流动过程中；这，是本发明特征之一；

31、(四)为了在面积狭窄和高度受限的车辆货箱内配置高产量的储氢/脱氢设备，本发明配置多组高度受限的管式固定床催化反应器进行加氢或脱氢反应，这，是本发明特征之一；

32、(五)本发明利用运输车辆上的发动机及取力器进行发电，电力供给储氢或脱氢过程所需的电能，克服了所述的专用车在无电力供应的环境下不能储氢或供氢的缺陷；这，是本发明特征之一；

33、(六)本发明货箱的顶部配置了可以敞开的滑板，货箱的左右侧面板可以张开，既便于储氢或脱氢的人员操作，更有利于生产中可能泄露的氢气散发出去，确保安全生产；这，是本发明特征之一；

34、本发明所述的dl-1型固体催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)的生产方法如下：

35、将3％(wt％)三氧化钨粉(wo3)，7％(wt％)四氧化三钴粉(co3o4)，45％(wt％)镍铝合金粉(镍/铝为1∶1)与45％(wt％)拟薄水铝石(al13o4(oh)24(h2o)12)粉末按重量比混合均匀，其中，加氢活性组分是ni元素，而co元素和w元素属于活性助催化剂和稳定剂，能提高催化剂的活性表面积和热稳定性，能防止催化剂表面在操作温度下变形，拟薄水铝石高温焙烧后转化的al2o3属于活性组分ni元素和助催化剂co元素和w元素的载体；加入一定量的浓度为6％的硝酸溶液粘合，并挤成直径为4mm的条状，120℃烘干5-8h，然后在马弗炉中进行758-1050℃温度下焙烧5小时后冷却至室温，即得成型dl-1合金半成品，采用5-6摩尔/升的naoh溶液于70-90℃对成型dl-1合金半成品(即合金-ni-w-co/al2o3)进行浸取活化，发生如下化学反应：

36、2al+2naoh+6h2o＝2na[al(oh)4]+3h2

37、此过程中产生的氢气通过dn3-dn150气体质量流量计(大连鑫东兴仪器仪表有限公司)进行收集和计量测试，经过上述naoh溶液浸取活化后得到dl-固体条形状催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)，用蒸馏水或离子水冲洗至中性，除去任何残余的铝酸钠，真空袋密封保存备用，防止暴露于空气中氧化。

38、上述的镍铝合金粉，型号是rth-2010，粒度分布均为50μm，镍48-50％(wt％)，其余是铝；江苏省宜兴市晨风合金材料有限公司生产；

39、上述的拟薄水铝石粉末，品牌br-p-df-1(大孔拟薄水铝)，其中，sio2含量是0.2％，na2o含量是0.1％、fe2o3含量是0.04％，山东百瑞化工有限公司生产；

40、dl-1合金半成品(即合金-ni-w-co/al2o3)的焙烧温度直接影响浸取活化后dl-1固体条形状催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)的抗压强度，适宜的焙烧温度为848℃，不仅有利于提高催化剂的加氢活性稳定性，而且溶出的金属铝被氧化生成强度较高的“-al2o3”相，使得制备的dl-1固体条形状催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)加氢催化剂的抗压强度达到162n·cm-1，满足工业固定床装填要求；

41、下表是焙烧温度对dl-1固体催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)催化剂抗压碎强度(n/cm)影响；先取测试的dl-1合金半成品(即合金-ni-w-co/al2o3)65条(长度4mm)，分别放入马弗炉内在不同的温度下焙烧5小时，然后，自然冷却至室温后，并经5.5摩尔/升的naoh溶液浸取活化后得到dl-1固体催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)，然后进行抗压碎强度测试，得到如下表格的抗压碎强度数据；

42、 .焙烧温度(℃) 758 848 950 1050 <![cdata[催化剂强n·cm^-1]]> 151 162 172 191

43、从上表得出，随着焙烧温度的升高，催化剂的抗压碎强度不断变大；

44、本发明对上述不同温度下得到的dl-1固体催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)的加氢催化活性进行测试比较：

45、以苯(以下简称油)进行加氢生成环己烷的反应去测试不同焙烧温度下的dl-1固体催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)的加氢催化活性：

46、依照图3和本发明所述的一种储氢、运氢和脱氢的方法，以苯(以下简称油)加氢生成环己烷的反应进行测试，在反应压力4.5mpa、催化反应温度150-160℃、苯(油)质量空速1.8h-1、氢油比(v/v)为50∶1条件下，对上述不同温度下焙烧后的dl-1固体催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)的加氢催化活性进行测试，dl-1固体催化剂(raney-ni-w-co/al2o3)的表观密度约为2.7g/cm3，平均径度4mm，在所述的催化剂作用下，一个分子的环己烷吸热205.9kj/mol后发生分解反应，释放出三个氢分子和一个苯分子；可逆的反应是，一个苯分子吸收三个氢气分子变成一个环己烷分子，放热205.9kj/mol，化学方程式如下，加氢原理如下：

47、

48、 焙烧温度(℃) 758 849 950 1100 加氢转化率(％) 72.3 79.2 71.5 69.3

49、从上表数据可以看出，焙烧温度在849℃时的催化剂的加氢催化活性最高，达到79.2％，随着焙烧温度加大，催化剂的加氢活性逐步降低；利用苯加氢变成环己烷的转化率在所考察的72h周期内达到79.2％，表明焙烧温度在848℃的该催化剂具有较理想的加氢催化活性及其满足工业固定床装填要求的抗压碎强度。

50、本发明所述的“液态有机物储氢”lohc技术，是一种储氢、运氢和脱氢供氢的方式，利用有机氢化物在升高温度、改变压力与催化剂反应下，进行加氢反应/脱氢反应；液态有机物储氢的化学原理是：在固体催化剂作用下，不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应，即利用催化加氢和脱氢的可逆反应来实现，加氢反应实现氢的储存(化学键合)，脱氢反应实现氢的释放；

51、加氢时，苯(如液态有机物)加氢生产环己烷的催化反应属于加成反应，加成反应总的热量平衡属于放热反应，不断地移去加成反应中产生的热量，有利于可逆反应向着储氢的生成环己烷的方向进行；反之，在脱氢时，环己烷分解成苯(如液态有机物)和氢气属于吸热反应，不断地给环己烷加热，在催化剂作用下有利于可逆反应向着生产苯(如液态有机物)和氢气产物反向进行；本发明采用车辆油箱内的柴油作为燃料在加热炉内燃烧给循环流动的液态有机物加热或给脱氢反应提供所需热量，采用室温空气作为降温介质给加氢反应进行降温，吸收储氢或加氢反应时释放的热量；

52、有机液体储氢的关键在于选择合适的储氢介质；选择有机物储氢介质重点考虑的性能指标包括：1)质量储氢和体积储氢性能高；2)熔点合适，能使其常温下为稳定的液态；3)成分稳定，沸点高，不易挥发；4)脱氢过程中环链稳定度高，不污染氢气，释氢纯度高，脱氢容易；5)储氢介质本身的成本；6)循环使用次数多；7)低毒或无毒；

53、烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体都可以作为储氢材料，芳烃是最佳的储氢剂.常用的有机液体氢化物储氢剂主要有苯、甲苯、咔唑以及萘等，液体有机储氢材料的储氢量高于6wt％，储氢密度高于50kg/m3；原则上，每个不饱和化合物(具有碳碳双键或三键的有机分子)在氢化过程中都可以吸收氢。有机液体储氢技术借助某些烯烃、炔烃或芳香烃等储氢剂和氢气产生可逆反应实现加氢和脱氢。在lohc中，氢化学键结合到有机烃载体分子上(氢化)，并可以逆向过程(脱氢)释放出来。

54、本发明的先进性是：

55、1.本发明所述的专用车，能够科学的节能性的实施储氢、运氢和脱氢高压供氢的一条龙服务，解决了储氢、运氢和脱氢供氢的流程繁琐、环节多、效率低和成本高的难题；具备运输车辆的储氢量高、操作流程短、设备投资少、运行成本低、安全可靠、全方位科学经营管理的优点；

56、2.本发明的运氢和脱氢是在常压进行的，常压运输氢气安全可靠，克服了高压瓶储氢在运输中可能出现的安全隐患，特别地，克服了高压储氢和运行需要厚重的耐压容器，并要消耗较大的氢气压缩功，克服了氢气易泄漏和容器爆破等不安全因素，克服了高压储氢的耐高压储罐材质要求高，储罐制造成本高，氢气的高压储存存在安全风险的隐患；

57、3.本发明加氢/脱氢催化反应使用的dl-1型固体催化剂(raney-ni-co-mo/al2o3)的加氢催化反应温度为130-210℃，脱氢温度为150-260℃，具有抗压碎强度高、加氢/脱氢效率好，无贵金属材料，造价低廉的优点；

58、4.本发明所述的运输车辆的货箱顶板可以平行滑动或敞开，便于货箱内泄露的微量氢气的向上散发，阻止货箱内产生氢气“爆鸣气”的发生，货厢左右侧面板可以在0-90角度范围内随意地分别地向上或向下方向伸展开，便于工人的操作方便；

59、5.本发明的限制货箱高度的多组加氢/脱氢的管式催化反应器串联或并联使用，极大地提高了车辆货箱储氢和脱氢应用的产量；

60、5.本发明采用管式固定床催化反应器，管式设备耐高压、操作安全；7.本发明的冷氢吸收加氢催化反应放出的热量变成热氢，提高了加氢反应的热效率；

61、8.本发明利用循环的冷氢给氢气反应降温，控制和调节维持催化反应所需合适的温度；

62、9.本发明采用耐压管式固定床催化反应器，管式设备能耐高压，高的氢油比或增大氢气分压进行氢气可以及时将催化反应热从系统中排出去，使整个催化床层温度平稳，容易控制；采用高的氢油比，增大氢气分压，提高了加氢反应速度和单位时间的加氢储量；

63、10.本发明利用运输车辆上的发动机及取力器进行发电，电力供给储氢或脱氢过程所需的电能，克服了所述的专用车在无电力供应的环境下不能储氢或供氢的缺陷；

64、11.本发明在同一个管式固定床催化反应器内进行加氢或脱氢，极大地节省设备投资，降低了生产能耗；