5％的液氢。 
1.3 氦制冷氢液化循环 
   这种循环用氦作为制冷工质，由氦制冷循环提供氢冷凝液化所需的冷量。航天工业总公司101所1995 年从《瑞士林德公司》引进的300L／h氢液化装置采用氦制冷氢液化循环。 
（1）氦制冷循环 氦制冷循环是一个封闭循环，气体氦经单级螺杆式压缩机2，增压到约1.3MPa；通过粗油分离器3，将大部分油分离出去；氦气在水冷热交换器4中被冷却；氦中的微量残油由残油清除器6和活性炭除油器8彻底清除。干净的压缩氦气进入冷箱内的第一热交换器10，在此被降温至97K。通过液氮冷却的第二热交换器 11、低温吸附器13和第三热交换器15，氦气进一步降温到52K。利用两台串联工作的透平膨胀机14和21获 得低温冷量。从透平膨胀机21出来的温度为25K（20K）、压力为0.13MPa的氦气，通过处于氢浴23内、包围着最后一级正。仲氢转化器的冷凝盘管。从冷凝盘管出来的回流氦，以次流过热交换器22、19、16、15、和11的低压 通道，冷却高压氦和原料氢。复温后的氦气被压机吸人再压缩，进行下一循环。 
（2）氢循环来自纯化装置、压力大于1.1MPa的氢气，通过热交换器10和11被冷却到79K。以此温度，通过两个低 温纯化器9中的一个（一个工作的同时另一个再生），氢中的微量杂质将被吸附。离开纯化器以后，氢气进入 沉浸在液氮槽中的第一正一仲氢转化器12。离开该转化器时，温度约为79K，仲氢浓度为48％左右。 在其后的热交换器和转化器中，氢进一步降温并逐级进行正。仲氢转化，最后获得仲氢浓度）95％的液 态氢产品。 
1.4各种氢液化循环的比较 
   从氢液化单位能耗来看，以液氮预冷带膨胀机的液化循环最低，节流循环最高，氦制冷氢液化循环居中。 如以有液氮预冷带膨胀机的循环作为比较基础，节流循环单位能耗要高50％，氦制冷氢液化循环高25％。所以，从热力学观点来说，带膨胀机的循环效率最高，因而在大型氢液化装置上被广泛采用。节流循环，虽然效 率不高，但流程简单，没有在低温下运转的部件，运行可靠，所以在小型氢液化装置中应用较多。氦制冷氢液 化循环消除了处理高压氢的危险，运转安全可靠，但氦制冷系统设备复杂，故在氢液化当中应用不很多。 根据以上比较，氦制冷氢液化循环并不是最理想的，但航天工业总公司101所新近引进的300L／h氢液 化装置却采用这种循环，这主要是由我国的具体条件决定的。每小时300L的液氢产量，就工业生产来说，属于中小型装置。我国在中小型氢液化所需的膨胀机，尤其是透平膨胀机的研制方面，成果甚少而《瑞士林德公司》在中小型氦透平膨胀机研制方面，具有很强技术优势，其产品质量可靠、效率高。用它构成的氦制冷系统，运行平稳、可靠，运行控制实现全自动。所以利用这种氦制冷系统组成的氢液化系统，对我国目前的技术 发展状况是完全适宜的。通过一年多的调试、试生产证明，液化系统性能可靠、运行稳定、效率高。如能把与其配套的氢气生产、纯化和液氮供应等系统更加完善一些，这套装置不失为一套较理想的中小型氢液化装置。 
2 国内外液氢生产状况 
   不论是美国，欧洲，还是日本，对液氢的需求都是随宇航事业的发展而增加的。美国从50年代后期开始 以工业规模生产液氢，所生产的液氢除供应大型火箭发动机试研场和火箭发射基地以外，还供应大学、研究 所、液氢泡室、食品工业、化学工业、半导体工业、玻璃工业等部门。美国的工业规模氢液化设备，都是1957年 以后建成投产的，07l／d-17l／d的工厂6座，30l／d的4座，60l／d的：座。随着美国宇航工业的需要，1965一 1970年液氢生产达到了历史最高水平，日产液氢约220t。其后，由于美国宇航工业紧缩，液氢产量也随之有 所下降。目前，老的中小型设备已经停产，仅有几座大型设备在运行。 欧洲、日本，虽然都有工业规模生产装置，但其生产规模、液氢产量，尤其是产品价格，根本无法与美国相比。我国的情况还要差一些，目前仅有陕西兴平化肥厂的液氢生产装置和101所新建液氢生产装置可生产。兴平装置名义产量可达1200L／h，但开工生产率不足10％，因为产品仅供航天发射和氢。氧发动机研制试验用。而且工艺流程落后、生产设备陈；日，液氢价格异常昂贵，用户一次购量超过100m³售价为20000元／m³ 不足20m³时，价格竟高达50000元／m³。而且，每辆液氢铁路槽车要外加10万元的预冷费。 101所新建氢液化装置目前尚处试运行阶段，许多方面还不能下结论。但有两点似乎可以肯定：其一是氢液化工艺的技术水平提高了一大步；其二是液氢生产成本会有所降低，但不会降低很多。这主要是因为生 产规模小，原料氢生产工艺落后（电解水制氢）、生产成本高。 美国由于实现氢液化设备大型化的同时，政府还对设备提供全部贷款援助，而且规定设备偿还费与产品、产量无关。许多液氢生产厂又采用从废气中提取原料氢，所以液氢价格非常低廉，到70年代后期随着生 产规模的不断扩大，液氢价格已降到10-20美分／磅（15.6-31.2美元／m³）。 
3 结束语 
   目前，由于我国的工业尚欠发达，许多本该用氢的部门对氢，特别是液氢没有需求，这就

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