基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统及工作方法与流程

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1.本发明涉及有机液体储氢技术领域，具体涉及一种基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统及工作方法。

背景技术：

2.目前加氢站在进行氢气加注前需要对氢气进行压缩，氢气压缩过程中会产生大量的热能，该部分热能的存在会影响加氢过程的效率及安全性，传统多级压缩过程会采取级间冷却的方式提高压缩效率。若直接对压缩后的氢气进行冷却则会导致这部分热量损失，造成能量的浪费，因此加氢站可以采用余热回收技术回收并利用这部分热量。
3.针对这一部分热量的回收已有相关专利：1、余热回收利用系统和加氢站(专利公开号为cn113790390a)，该专利使用余热回收系统将制氢机、氢气压缩机组件和加氢机产生的余热进行回收储存并将回收的余热用于制氢机的保温和加氢站其他系统供热。2、一种加氢站热量收集利用系统(专利公开号为cn114562676a)，该专利使用一种加氢站热能收集利用系统并利用循环水来对加氢站内各热生产模块生产的热量进行高效收集以便后续利用。3、一种节能型加氢系统及其方法(专利公开号为cn114562676a)，该专利通过在传统加氢站的基础上增设蓄热器单元，将氢气压缩机后端高温氢气及高温液压油的热量回收至蓄热器单元，在夏季工况下，蓄热器将该部分热量散发至环境，蓄热器充当预冷器吸收一部分高温氢气及高温液压油的热量，降低冷水机组的冷却能耗；在冬季工况下，蓄热器将该部分热量传递给液压油，辅助电加热器进行液压油的加热作业，在降低电加热器能耗的同时实现了节约冷却系统能耗的作用。
4.上述专利在应用方面，没有考虑热量来源和热量需求的耦合性，氢气压缩机产生废热不能被直接利用，可能需要蓄热或者考虑季节性需要，能量经过多种环节转化，前后端热量数量和品质不匹配，效率较低。而且在有机液态储氢技术中，经放氢装置得到的原始氢气压力较低(远低于气态槽罐车提供的压力)，需要经过多级压缩达到加氢站标准，而巨大的压缩比造成出口氢气剧烈的温升，据估算绝热指数k为1.3的情况下5倍压缩比温升可达130℃以上。
5.以往的技术方案利用级间冷却的废热时，由于级间冷却的废热温差极大(40℃～130℃)，不能有效利用废热全部潜能。主要表现为只能利用高于100℃以上的部分高品位热能，对中低品位热能直接排空；或者是经过换热将整体废热品质降低至中低品位(如50℃)后利用，浪费了50℃以上温度的高品位热能，而且级间冷却所能达到的最低温度往往取决于环境温度，在夏季时可能造成压缩机过热。上述特点决定了有机液态储氢耦合加氢站时较之传统高压储氢产生的废热更多，需要更高效更合理的热管理设计。同时在加氢站有机液体吸热放氢阶段存在稳定的热量需求，需热量、氢气流量和氢气压缩机废热存在线性耦合关系，可以尝试进行内部的热量集成和匹配。因此，现有技术亟待进一步改进和提高。

技术实现要素：

6.针对上述现有技术的不足，本发明的一个目的在于提出一种基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，解决脱氢反应需要寻求热源，成本高，氢气压缩过程中产生的废热无法得到有效利用的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
8.一种基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，包括依储存单元、脱氢反应单元、气液分离单元、压缩单元、热泵组及加氢机，所述储存单元包括富氢有机液体储罐和贫氢有机液体储罐。
9.富氢有机液体储罐通过换热单元与脱氢反应单元的入口相连，脱氢反应单元的出口经过换热单元与气液分离单元的入口相连。
10.压缩单元包括依次相连的多个氢气压缩机，首位次氢气压缩机的入口与气液分离单元相连，末位次氢气压缩机的出口通过高压储罐与所述加氢机的入口相连。
11.压缩单元将0.1mpa～0.2mpa的低压氢气通过多级压缩至40mpa的高压氢气，各氢气压缩机入口的氢气温度为30℃～40℃，其出口的氢气温度为120℃～140℃，绝热指数k为1.3，压缩比为2～4。
12.每个所述氢气压缩机的出口均相邻配置有一个级间冷却换热器，任意相邻两个氢气压缩机通过级间冷却换热器相连相通。
13.所述热泵组包括吸收式热泵和蒸汽压缩式热泵，吸收式热泵和蒸汽压缩式热泵采用复叠式结构相连。
14.吸收式热泵的一侧与各级间冷却换热器相连，其另一侧通过中间换热器与蒸汽压缩式热泵的一侧相连，蒸汽压缩式热泵的另一侧与脱氢反应单元相连并为其供热。
15.进一步地，所述气液分离单元具有两个出口，其中一个出口通过管路连接首位次氢气压缩机的入口，另一个出口与所述贫氢有机液体储罐管路连接。
16.进一步地，所述换热单元包括两个入口和两个出口，其中一个入口与富氢有机液体储罐管路连接，脱氢反应单元的入口与所述换热单元的一个出口管路连接。
17.脱氢反应单元的出口与所述换热单元的另一个入口管路连接，所述换热单元的另一个出口与气液分离单元的入口管路连接。
18.进一步地，所述级间冷却换热器包括壳体及三段导热管，壳体具有供高温氢气进入的入口端和供低温氢气排出的出口端。
19.三段导热管均设在壳体的内部，分别为第一导热管、第二导热管、第三导热管，第一、第二和第三段导热管沿氢气在壳体内的流动方向依次布置，各段导热管的入口和出口均伸至壳体外部。
20.工作状态下，各级间冷却换热器入口端的氢气温度为120℃～140℃，其出口端的氢气温度30℃～40℃，所述级间冷却换热器通过三段导热管与热泵组进行热交换。
21.进一步地，所述吸收式热泵包括吸收式热泵发生器和吸收式热泵蒸发器，第一导热管的入口和出口与吸收式热泵发生器相连，第三导热管的入口和出口与吸收式热泵蒸发器相连，各第一导热管以并联的方式接入吸收式热泵，各第三导热管也以并联的方式接入吸收式热泵。
22.所述蒸汽压缩式热泵包括压缩式热泵蒸发器，所述第二导热管的入口和出口与压
缩式热泵发生器相连，各所述第二导热管以并联的方式接入。
23.进一步地，所述吸收式热泵采用溴化锂/水第一类单效吸收式热泵，吸收式热泵发生器的工作温度为90℃～110℃，吸收式热泵的冷凝器和吸收器的工作温度为60℃～80℃，吸收式热泵蒸发器的工作温度为10℃～20℃，制热cop为1.6～1.8。
24.工作状态下，所述吸收式热泵的冷凝器与吸收器提供的60℃～80℃热源，与压缩式热泵蒸发器进行直接换热。
25.进一步地，级间冷却换热器的壳体入口端通入的高温氢气的温度为120℃～140℃，其出口端排出的低温氢气的温度为30℃～40℃。
26.所述第一导热管的入口的换热流体温度为100℃，其出口的换热流体温度为120℃。
27.所述第二导热管的入口的换热流体温度为55℃，其出口的换热流体温度为75℃。
28.所述第三导热管的入口的换热流体温度为10℃，其出口的换热流体温度为30℃。
29.进一步地，所述蒸汽压缩式热泵具有依次相连的两个螺杆压缩机，采用中间不完全冷却一次节流的二级压缩方式。
30.压缩式热泵蒸发器的工作温度为60℃～80℃，蒸汽压缩式热泵的中间冷却器的工作温度为110℃，蒸汽压缩式热泵的冷凝器的工作温度为160℃～180℃，cop为1.6～1.7，蒸汽压缩式热泵的冷凝器的为脱氢反应单元的脱氢反应提供热能。
31.进一步地，末位次氢气压缩机出口连接的级间冷却换热器与高压储罐之间设置有氢气分配单元，氢气分配单元可与所述加氢机相连，所述高压储罐的压力范围为35mpa～45mpa。
32.本发明的另一个目的在于提出一种基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统的工作方法。
33.一种基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统的工作方法，包括如下工作步骤：
34.步骤1,富氢有机液体储罐内存贮的富氢有机液体经过换热单元进行预热后，进入脱氢反应单元进行脱氢反应，反应产物进入所述换热单元，其具有的部分显热对经过换热单元的富氢有机液体预热。
35.冷却后的反应产物进入气液分离单元，气液分离单元将反应产物分离为氢气和贫氢有机液体，所述贫氢有机液体进入贫氢有机液体储罐中存储。
36.所述的脱氢反应单元为多孔介质固定床反应器，其工作温度范围为160℃～170℃，采用pd/al2o3多孔介质催化剂，并填充惰性物质al2o3。
37.步骤2，步骤1中制得的氢气进入首位次氢气压缩机,压缩单元将0.1mpa～0.2mpa的低压氢气经过多级压缩至40mpa的高压氢气，各级氢气压缩机入口的氢气温度为温度30℃～40℃，其出口的氢气温度为120℃～140℃。
38.氢气经过首位次氢气压缩机后升温，并经过相邻布置的级间冷却换热器降温，进入下一级氢气压缩机继续压缩，末位次氢气压缩机出口的级间冷却换热器对高压高温氢气降温后得到低温高压氢气，级间冷却换热器采用热泵组进行热交换的方式对经过其内部的高温氢气降温。
39.吸收式热泵与各级间冷却换热器进行热交换得到60℃～80℃的热源，与蒸汽压缩
式热泵进行热交换，所述蒸汽压缩式热泵与各级间冷却换热器直接进行热交换得到55℃～75℃的热源，蒸汽压缩式热泵内的高温换热流体经过两级压缩后，为脱氢反应单元提供160℃～180℃的高温热源。
40.步骤3，步骤1中制得的低温高压氢气进入高压储罐内部储存，高压储罐可为加氢机提供稳定的低温高压氢气输出。
41.通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：
42.本发明通过设置热泵组，将压缩单元中产生的废热进行收集，收集的热能可用于脱氢反应单元的脱氢反应中，极大提高了热能的利用效率。
43.通过将级间冷却换热器靠近热泵组一侧设置有三段导热管，实现对热量品位的阶梯式利用，100℃以上品位的热量作为吸收式热泵发生器热源，50℃～100℃品位的热量作为压缩式热泵蒸发器热源，50℃以下品位的热量作为吸收式热泵蒸发器热源。既能实现各品位热量的阶梯式高效利用，减少了不可逆损失，又降低了级间冷却所能达到的最低温度，有效降低了各级压缩机的平均工况温度。可以有效提高压缩机进气量，降低压缩机功耗，同时延长压缩机寿命。同时如上所述，吸收式热泵将级间冷却换热器在氢气压缩机侧的巨大温差(约40℃～130℃)转化为温差较小的热源输出(约60℃～80℃)，这一热源可以有效地被蒸汽压缩式热泵利用，实现了“级间冷却废热热源”与“热泵组工况”的合理匹配。
44.本发明的热泵组提供脱氢所需的热量，显著降低了加氢站对外界的高温热源的依赖，提高了单次运输有机液体至加氢站后可获得的有效氢气。有机液体脱氢过程与其后的加压过程是同时进行的，不需要储热环节，减少了热管理系统中存在的时空不匹配问题，简化了管理流程。
45.综合来看，该技术提高了运储氢效率，降低了输运成本，有效增加有机液体与加氢站耦合实施的可行性。本发明系统能量利用效率高、运行成本低、安全环保，适用于有机储氢液体加氢站的能效应用。
附图说明
46.图1是本发明基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统的结构示意图。
47.图2是本发明的换热单元温焓图。
48.图3是本发明的级间冷却换热器与其相关部分的冷却过程示意图。
49.图4是本发明的级间冷却换热器的冷热复合温焓图。
50.图5是本发明的蒸汽压缩式热泵温焓图。
51.图6是本发明的热泵组温焓图。
52.图中：1、储存单元；2、换热单元；3、脱氢反应单元；4、气液分离单元；5、热泵组；6、压缩单元；7、氢气分配单元；8、高压储罐；9、加氢机。
具体实施方式
53.下面结合附图对本发明进行详细说明：
54.实施例1，结合图1至图6，一种基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，包括依储存单元1、脱氢反应单元3、气液分离单元4、压缩单元6、热泵组5及加氢机9，所述储存单元1包括富氢有机液体储罐和贫氢有机液体储罐。富氢有机液体储罐通过换热单元2与脱氢
反应单元3的入口相连，脱氢反应单元3的出口经过换热单元2与气液分离单元4的入口相连。
55.所述换热单元2包括两个入口和两个出口，其中一个入口与富氢有机液体储罐管路连接，脱氢反应单元3的入口与所述换热单元2的一个出口管路连接。脱氢反应单元3的出口与所述换热单元2的另一个入口管路连接，所述换热单元2的另一个出口与气液分离单元4的入口管路连接。所述气液分离单元4具有两个出口，其中一个出口通过管路连接首位次氢气压缩机的入口，另一个出口与所述贫氢有机液体储罐管路连接。富氢有机液体经过预热后进行脱氢反应，得到的反应产物为氢气和贫氢有机液体。有机液体为n-乙基咔唑有机储氢液体。
56.换热单元2的作用是为富氢有机液体预热，换热单元2的介质热能来源于反应产物的部分显热，富氢有机液体流量750mol/h，换热单元温焓图见图2。脱氢反应单元3中的富氢有机液体吸热后发生脱氢反应，其脱氢反应所需的热源由所述热泵组5提供，脱氢反应单元3提供的氢气流量为100nm3/h。
57.脱氢反应单元3中的反应产物进入所述的换热单元2，反应产物所具有的部分显热被换热单元2用于预热富氢有机液体。冷却后的反应产物进入气液分离单元4，所述的气液分离单元4将其分离为氢气和贫氢有机液体，贫氢有机液体送至贫氢有机液体储罐中存储。所述氢气被泵送至压缩单6元进行压缩，获得加氢站所需的高压氢气供应。
58.压缩单元6包括依次相连的五个氢气压缩机，氢气压缩机优选采用氢气隔膜压缩机，首位次氢气压缩机的入口与气液分离单元4相连，末位次氢气压缩机的出口通过高压储罐8与所述加氢机9的入口相连。
59.优选地，末位次氢气压缩机出口连接的级间冷却换热器与高压储罐8之间设置有氢气分配单元7，氢气分配单元7可与所述加氢机9相连，所述的高压储罐和加氢机是传统气态高压加氢站的基本设备，所述高压储罐8的压力范围为35mpa～45mpa。
60.压缩单元6将0.2mpa的低压氢气通过五级压缩至40mpa的高压氢气，其各级压缩机出口的氢气压强压力分别为：0.6mpa，1.8mpa，5.4mpa，16.2mpa，40mpa。所述的氢气压缩机工作参数如下，各氢气压缩机入口的氢气温度为度40℃，其出口的氢气温度为140℃，绝热指数k为1.3，压缩比为3。所述的级间冷却换热器与热泵单元对接，进行冷热交换，换热器总热负荷约56mj/h。
61.每个所述氢气压缩机的出口均相邻配置有一个级间冷却换热器，级间冷却换热器负责冷却压缩机出口的高温氢气，任意相邻两个氢气压缩机通过级间冷却换热器相连相通。所述级间冷却换热器包括壳体及三段导热管，壳体具有供高温氢气进入的入口端和供低温氢气排出的出口端。级间冷却换热器的壳体入口端通入的高温氢气的温度为120℃～140℃，其出口端排出的低温氢气的温度为30℃～40℃。
62.三段导热管均设在壳体的内部，分别为第一导热管、第二导热管、第三导热管，第一、第二和第三段导热管沿氢气在壳体内的流动方向依次布置，各段导热管的入口和出口均伸至壳体外部。工作状态下，各级间冷却换热器入口端的氢气温度为120℃～140℃，其出口端的氢气温度30℃～40℃，所述级间冷却换热器通过三段导热管与热泵组5进行热交换。出于对热量管理的考虑，所述的压缩单元采用压缩比相近的五个氢气压缩机依次串联，以此实现氢气进口和出口温度相近，并且采用并联式布局的冷却方式，在多个氢气压缩机间
进行多段换热，综合考虑实现压力管理与热管理的耦合设计。
63.所述热泵组5包括吸收式热泵和蒸汽压缩式热泵，吸收式热泵的一侧与各级间冷却换热器相连，其另一侧通过中间换热器与蒸汽压缩式热泵的一侧相连，蒸汽压缩式热泵的另一侧与脱氢反应单元相连并为其供热。吸收式热泵和蒸汽压缩式热泵采用复叠式结构，负责对五级氢气压缩机级间高温氢气冷却，降低压缩机工作温度，同时将该部分热量转化为脱氢所需的160℃～180℃高温热源。
64.所述吸收式热泵包括吸收式热泵发生器和吸收式热泵蒸发器，第一导热管的入口和出口与吸收式热泵发生器相连，第三导热管的入口和出口与吸收式热泵蒸发器相连，各第一导热管以并联的方式接入吸收式热泵，各第三导热管也以并联的方式接入吸收式热泵。
65.所述第一导热管的入口的换热流体温度为100℃，其出口的换热流体温度为120℃。
66.所述第二导热管的入口的换热流体温度为55℃，其出口的换热流体温度为75℃。
67.所述第三导热管的入口的换热流体温度为10℃，其出口的换热流体温度为30℃。
68.蒸汽压缩机排气冷却过程示意图见图3，其温焓图见图4。
69.具体地，所述吸收式热泵采用溴化锂/水第一类单效吸收式热泵，吸收式热泵发生器的工作温度为110℃，吸收式热泵的冷凝器和吸收器的工作温度为70℃，吸收式热泵蒸发器的工作温度为20℃，制热cop为1.72。工作状态下，所述吸收式热泵的冷凝器与吸收器提供的70℃热源，与压缩式热泵蒸发器进行直接换热，70℃热源的热负荷约37mj/h。
70.压缩式热泵压焓图见图5，1-2为低压压缩；2-3为高压压缩；3-4为冷凝过程；4-5与7-2均为中间冷却器过程，4-5为中间冷却器中高压换热流体冷却过程；7-2为中间冷却器中中压换热流体蒸发过程；4-7为冷凝器中部分换热流体由高压至中压节流过程；5-6为冷凝器中部分换热流体由高压至低压节流过程；6-1为蒸发与加热过程。
71.所述蒸汽压缩式热泵包括压缩式热泵蒸发器，所述第二导热管的入口和出口与压缩式热泵发生器相连，各所述第二导热管以并联的方式接入。具体地，所述蒸汽压缩式热泵具有依次相连的两个螺杆压缩机，采用中间不完全冷却一次节流的二级压缩方式。选用高温换热流体为制冷剂r365mfc。
72.压缩式热泵蒸发器的工作温度为70℃，蒸汽压缩式热泵的中间冷却器的工作温度为110℃，蒸汽压缩式热泵的冷凝器的工作温度为170℃，cop为1.69，蒸汽压缩式热泵的冷凝器的为脱氢反应单元3的脱氢反应提供热能。高温换热流体经两级压缩会进入两相区，且排气压力不高，故需选用螺杆压缩机。
73.蒸汽压缩式热泵冷凝器所得高压换热流体液体中，部分液体经高压至中压的节流阀，进入中间冷却器进行蒸发；部分液体经中间冷却器冷却进入过冷状态，再经节流阀进入压缩式热泵蒸发器蒸发。压缩式热泵蒸发器热负荷为55.0mj/h，中间冷却器热负荷47.8mj/h，蒸汽压缩式热泵的冷凝器热负荷134.2mj/h，系统cop为1.69。蒸汽压缩式热泵的冷凝器释放的热量被导入脱氢反应单元作为脱氢的主要热源，所提供热源的热负荷约满足脱氢反应中60％的能量需要。热泵组的温焓图见图6。
74.实施例2，结合图1至图6，一种基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统的工作方法，包括如下工作步骤：
75.步骤1,富氢有机液体储罐内存贮的富氢有机液体经过换热单元2进行预热后，进入脱氢反应单元3进行脱氢反应，反应产物进入所述换热单元2，其具有的部分显热对经过换热单元2的富氢有机液体预热。
76.冷却后的反应产物进入气液分离单元4，气液分离单元4将反应产物分离为氢气和贫氢有机液体，所述贫氢有机液体进入贫氢有机液体储罐中存储。
77.有机液体为n-乙基咔唑有机储氢液体。
78.所述的脱氢反应单元3为多孔介质固定床反应器，其工作温度范围为160℃～170℃，采用pd/al2o3多孔介质催化剂，并填充惰性物质al2o3。
79.步骤2，步骤1中制得的氢气进入首位次氢气压缩机,压缩单元6将0.1mpa～0.2mpa的低压氢气经过五级压缩至40mpa的高压氢气，各级氢气压缩机入口的氢气温度为温度30℃～40℃，其出口的氢气温度为120℃～140℃。
80.氢气经过首位次氢气压缩机后升温，并经过相邻布置的级间冷却换热器降温，进入下一级氢气压缩机继续压缩，末位次氢气压缩机出口的级间冷却换热器对高压高温氢气降温后得到低温高压氢气，级间冷却换热器采用热泵组5进行热交换的方式对经过其内部的高温氢气降温。
81.吸收式热泵与各级间冷却换热器进行热交换得到60℃～80℃的热源，与蒸汽压缩式热泵进行热交换，所述蒸汽压缩式热泵与各级间冷却换热器直接进行热交换得到55℃～75℃的热源，蒸汽压缩式热泵内的高温换热流体经过两级压缩后，为脱氢反应单元3提供160℃～180℃的高温热源。
82.步骤3，步骤1中制得的低温高压氢气进入高压储罐8内部储存，高压储罐8可为加氢机9提供稳定的低温高压氢气输出。
83.本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
84.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
85.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
86.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，包括依储存单元、脱氢反应单元、气液分离单元、压缩单元、热泵组及加氢机，所述储存单元包括富氢有机液体储罐和贫氢有机液体储罐；富氢有机液体储罐通过换热单元与脱氢反应单元的入口相连，脱氢反应单元的出口经过换热单元与气液分离单元的入口相连；压缩单元包括依次相连的多个氢气压缩机，首位次氢气压缩机的入口与气液分离单元相连，末位次氢气压缩机的出口通过高压储罐与所述加氢机的入口相连；压缩单元将0.1mpa～0.2mpa的低压氢气通过多级压缩至40mpa的高压氢气，各氢气压缩机入口的氢气温度为30℃～40℃，其出口的氢气温度为120℃～140℃，绝热指数k为1.3，压缩比为2～4；每个所述氢气压缩机的出口均相邻配置有一个级间冷却换热器，任意相邻两个氢气压缩机通过级间冷却换热器相连相通；所述热泵组包括吸收式热泵和蒸汽压缩式热泵，吸收式热泵和蒸汽压缩式热泵采用复叠式结构相连；吸收式热泵的一侧与各级间冷却换热器相连，其另一侧通过中间换热器与蒸汽压缩式热泵的一侧相连，蒸汽压缩式热泵的另一侧与脱氢反应单元相连并为其供热。2.根据权利要求1所述基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，所述气液分离单元具有两个出口，其中一个出口通过管路连接首位次氢气压缩机的入口，另一个出口与所述贫氢有机液体储罐管路连接。3.根据权利要求1所述基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，所述换热单元包括两个入口和两个出口，其中一个入口与富氢有机液体储罐管路连接，脱氢反应单元的入口与所述换热单元的一个出口管路连接；脱氢反应单元的出口与所述换热单元的另一个入口管路连接，所述换热单元的另一个出口与气液分离单元的入口管路连接。4.根据权利要求1所述基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，所述级间冷却换热器包括壳体及三段导热管，壳体具有供高温氢气进入的入口端和供低温氢气排出的出口端；三段导热管均设在壳体的内部，分别为第一导热管、第二导热管、第三导热管，第一、第二和第三段导热管沿氢气在壳体内的流动方向依次布置，各段导热管的入口和出口均伸至壳体外部；工作状态下，各级间冷却换热器入口端的氢气温度为120℃～140℃，其出口端的氢气温度30℃～40℃，所述级间冷却换热器通过三段导热管与热泵组进行热交换。5.根据权利要求4所述基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，所述吸收式热泵包括吸收式热泵发生器和吸收式热泵蒸发器，第一导热管的入口和出口与吸收式热泵发生器相连，第三导热管的入口和出口与吸收式热泵蒸发器相连，各第一导热管以并联的方式接入吸收式热泵，第三导热管也以并联的方式接入吸收式热泵；所述蒸汽压缩式热泵包括压缩式热泵蒸发器，所述第二导热管的入口和出口与压缩式热泵发生器相连，各所述第二导热管以并联的方式接入。6.根据权利要求5所述基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，所述
吸收式热泵采用溴化锂/水第一类单效吸收式热泵，吸收式热泵发生器的工作温度为90℃～110℃，吸收式热泵的冷凝器和吸收器的工作温度为60℃～80℃，吸收式热泵蒸发器的工作温度为10℃～20℃，制热cop为1.6～1.8；工作状态下，所述吸收式热泵的冷凝器与吸收器提供的60℃～80℃热源，与压缩式热泵蒸发器进行直接换热。7.根据权利要求4所述基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，级间冷却换热器的壳体入口端通入的高温氢气的温度为120℃～140℃，其出口端排出的低温氢气的温度为30℃～40℃；所述第一导热管的入口的换热流体温度为100℃，其出口的换热流体温度为120℃；所述第二导热管的入口的换热流体温度为55℃，其出口的换热流体温度为75℃；所述第一导热管的入口的换热流体温度为10℃，其出口的换热流体温度为30℃。8.根据权利要求4所述基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，所述蒸汽压缩式热泵具有依次相连的两个螺杆压缩机，采用中间不完全冷却一次节流的二级压缩方式；压缩式热泵蒸发器的工作温度为60℃～80℃，蒸汽压缩式热泵的中间冷却器的工作温度为110℃，蒸汽压缩式热泵的冷凝器的工作温度为160℃～180℃，cop为1.6～1.7，蒸汽压缩式热泵的冷凝器的为脱氢反应单元的脱氢反应提供热能。9.根据权利要求1所述基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，末位次氢气压缩机出口连接的级间冷却换热器与高压储罐之间设置有氢气分配单元，氢气分配单元可与所述加氢机相连，所述高压储罐的压力范围为35mpa～45mpa。10.一种工作方法，采用如权利要求1至9任意一项所述的基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，其特征在于，包括如下工作步骤：步骤1,富氢有机液体储罐内存贮的富氢有机液体经过换热单元进行预热后，进入脱氢反应单元进行脱氢反应，反应产物进入所述换热单元，其具有的部分显热对经过换热单元的富氢有机液体预热；冷却后的反应产物进入气液分离单元，气液分离单元将反应产物分离为氢气和贫氢有机液体，所述贫氢有机液体进入贫氢有机液体储罐中存储；所述的脱氢反应单元为多孔介质固定床反应器，其工作温度范围为160℃～170℃，采用pd/al2o3多孔介质催化剂，并填充惰性物质al2o3；步骤2，步骤1中制得的氢气进入首位次氢气压缩机,压缩单元将0.1mpa～0.2mpa的低压氢气经过多级压缩至40mpa的高压氢气，各级氢气压缩机入口的氢气温度为温度30℃～40℃，其出口的氢气温度为120℃～140℃；氢气经过首位次氢气压缩机后升温，并经过相邻布置的级间冷却换热器降温，进入下一级氢气压缩机继续压缩，末位次氢气压缩机出口的级间冷却换热器对高压高温氢气降温后得到低温高压氢气，级间冷却换热器通过与热泵组进行热交换的方式对经过其内部的高温氢气降温；吸收式热泵与各级间冷却换热器进行热交换得到60℃～80℃的热源，与蒸汽压缩式热泵进行热交换，所述蒸汽压缩式热泵与各级间冷却换热器直接进行热交换得到55℃～75℃的热源，蒸汽压缩式热泵内的高温换热流体经过两级压缩后，为脱氢反应单元提供160℃～
180℃的高温热源；步骤3，步骤1中制得的低温高压氢气进入高压储罐内部储存，高压储罐可为加氢机提供稳定的低温高压氢气输出。

技术总结

本发明公开了基于有机液体高压供氢储氢的热量集成系统，包括依储存单元、脱氢反应单元、气液分离单元、压缩单元、热泵组及加氢机，所述储存单元包括富氢有机液体储罐和贫氢有机液体储罐。富氢有机液体储罐通过换热单元与脱氢反应单元的入口相连，脱氢反应单元的出口经过换热单元与气液分离单元的入口相连。压缩单元包括依次相连的多个氢气压缩机，首位次氢气压缩机的入口与气液分离单元相连，末位次氢气压缩机的出口通过高压储罐与所述加氢机的入口相连。本发明还公开了上述热量集成系统的工作方法。本发明通过设置热泵组对氢气压缩过程中产生的废热进行集成和匹配，并用于富氢有机液体的脱氢反应中，极大提高了热能的高效利用。用。用。