用于分离介质混合物的方法和分离设备与流程

相关申请的交叉引用

本专利申请要求德国专利申请de102019202657.5的优先权，其内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种用于分离介质混合物的方法和分离设备，并且涉及一种用于提供氢的方法和布置结构。

背景技术：

在化学处理过程中，诸如在氢载体介质的脱氢中，形成包含多种介质，特别是不同的介质和/或处于不同物质状态的介质，的介质混合物。介质的处理和进一步使用需要分离介质混合物中的介质。

us5,180,560a公开了一种用于使液态氢化物脱氢的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是更高效地进行介质混合物的分离，使得特别是在经济上相关的条件下进行分离是可能的。

该目的通过权利要求1、7、9和14的特征来实现。本发明的实质是，为了分离介质混合物，还发生热传递。特别地，发生了从介质混合物到热交换器介质的热传递。根据本发明，已经发现，由此可以以改善的方式分离介质混合物中的介质。介质混合物包含第一介质和第二介质。第一介质是氢气。第二介质是至少部分蒸汽态的。“蒸汽态的”特别是指第二介质是蒸发的液体，其由于冷凝作用而可以冷凝以产生液体。第二介质是氢载体介质，特别是液态有机氢载体介质，其也被称为液态有机氢载体(lohc)。第二介质特别地包含lohc蒸汽和/或夹带的lohc液滴。特别地，lohc可以可逆地载氢以及又卸荷氢。lohc的物理化学性质与常规液体燃料高度相似，这意味着可以使用对来自燃料物流部门的lohc进行运输的泵和油轮以及用于对其进行储存的容器。在有机液体中以化学键形式储存的氢能够在标准条件下进行长时间未加压储存，而不会显著损失氢。已知的lohc包括具有至少一个π电子系统的芳族化合物，所述芳族化合物在催化氢化作用下被转化成相应的饱和脂环族化合物。lohc的实例是：作为纯物质的二苄基甲苯和苄基甲苯；异构体混合物；或者这些物质彼此的混合物。lohc还可以是具有至少一个π电子系统的多环杂芳族化合物，所述多环杂芳族化合物通过氢化作用转化成相应的包含杂原子(诸如氮或氧)的饱和多环化合物。lohc特别地是n-乙基咔唑、n-丙基咔唑、n-异丙基咔唑、n-丁基咔唑或这些物质的混合物。lohc也可以是具有大量π共轭电子系统的低聚物或聚合物，它们通过氢化作用转化成相应的饱和化合物。为了释放氢，氢载体介质(即lohc)在存在催化剂的情况下通过供应热量而脱氢，从而lohc被转化成卸荷形式。在lohc的卸荷过程中，氢经由催化的脱氢反应从有机分子或有机分子的混合物中释放出来。这意味着，借助于催化的脱氢反应，经由反应容器中至少部分负荷的氢载体介质的物理转变来实现氢的释放。

热交换器介质是氢载体介质，特别是液态有机氢载体介质(lohc)。

特别地，用于第二介质和用于热交换器介质的氢载体介质是相同的。“相同”是指用于第二介质的物质系统和用于热交换器介质的物质系统是相同的。“相同”是指第二介质是处于至少部分卸荷状态的氢载体介质，其可以通过负荷(即氢化)而转化成处于至少部分负荷状态的氢载体介质。在该至少部分负荷状态下，氢载体介质是热交换器介质。“相同”还意味着，特别地，对于第二介质和对于热交换器介质，氢载体介质的负荷程度(也称为氢化程度)可以不同。

第二介质特别地是至少部分卸荷的氢载体介质(lohc^-)。至少部分卸荷的氢载体介质的负荷程度特别是至多50％，特别是至多40％，特别是至多30％，特别是至多20％，以及特别是至多10％。

热交换器介质特别地是至少部分负荷的氢载体介质(lohc⁺)。至少部分负荷的氢载体介质(lohc⁺)的负荷程度为至少50％，特别是至少60％，特别是至少70％，特别是至少80％，以及特别是至少90％。热载体介质特别地是液体。

介质混合物和热交换器介质被供给到分离设备的第一热交换器区段。热量从介质混合物传递到热交换器介质。结果，热交换器介质被加热并且第一介质被冷却。第二介质可以通过热传递被冷却，并且因此可以至少部分地冷凝。从介质混合物到热交换器介质的热传递特别地在分离设备中进行。特别地，第二介质的至少部分冷凝在分离设备中进行。特别地，第二介质的完全冷凝在分离设备中进行。冷凝物可以特别地被冷却。在第二介质被分离之后，第一介质特别地从分离设备中排出。冷凝的第二介质在分离设备中与第一气态介质分离。冷凝的第二介质和第一气态介质彼此分离地从分离设备中排出。从冷凝的氢载体介质中分离出氢气可以在分离设备中可靠地执行。分离出的介质可以经由第一介质排放开口以及经由第二介质排放开口从分离设备中彼此分离地排出，并且特别地借助于连接到这些开口的管线被递送用于进一步使用。

已经发现，介质混合物的分离与热量从介质混合物到热交换器介质的传递的组合使得能够实现改善的特别是更高效的介质混合物分离。对所需的工艺技术，特别是实施分离设备所需的基础设施，进行了简化，即缩减。减少了容器和外围部件且尤其是管线的数量。缩减了执行该方法的能量需求。这在执行该方法时节省了成本。缩减了分离设备所需的安装空间。该方法降低了故障率。该方法可以以不易受故障影响的稳健方式执行。

一种如权利要求2所述的方法使得能够将在第一热交换器区段中冷凝的第二介质直接用于在第二热交换器区段中的热传递。冷凝的第二介质可以以简化的方式从第一介质中分离出来并且被供给到分离设备的第二热交换器区段。

一种如权利要求3所述的方法使得能够对热交换器介质进行两阶段加热。该方法的执行是特别高效的。在第二热交换器区段中，第二介质(特别是大部分并且特别是完全)处于液态。

一种如权利要求4所述的方法使得能够紧凑地执行该方法和设计分离设备。特别地，可以首先在一个热交换器区段中加热热交换器介质，然后将其传递到不同的热交换器区段中。

一种方法，其中第二介质是载体介质，特别是氢载体介质，特别是至少部分卸荷的氢载体介质，该方法使得能够结合从脱氢反应器中分离介质混合物的方法。

一种如权利要求5所述的方法使得能够使用来自脱氢反应器的介质混合物，以用于在分离设备中分离。特别地，混合物供给温度高于260℃，特别是高于270℃，特别是高于280℃，特别是高于300℃。另外地或作为替代方案，该方法使得能够实现用于热交换器介质的高吸热能力。

一种如权利要求6所述的方法使得能够有利地(特别是直接地)使用从分离设备排出的第一介质。该方法附加地或替代地使得能够直接使用第二介质，该第二介质在工艺方面特别可靠。特别地，来自分离设备的第二介质可以被直接供给到储罐并暂时储存在该储罐中。特别地，第二介质排出温度足够低，使得可以将第二介质的直接传递(特别是在没有进一步的主动冷却的情况下)传递到产品罐中并储存在该产品罐中。

一种如权利要求7所述的方法使得根据本发明的分离方法与至少部分负荷的氢载体介质的脱氢作用能够直接组合，其中，在分离设备中对氢气与至少部分负荷的氢载体介质的介质混合物进行分离。

一种如权利要求8所述的方法是特别经济的。在分离设备中已预热的热交换器介质可以被直接供给到脱氢反应器中进行脱氢。可以将已预热的(特别是两次预热的)热交换器介质从第一热交换器区段或从第二热交换器区段导入脱氢反应器中。减少了这种方法的总能量输入。

一种如权利要求9所述的分离设备基本上具有根据本发明所述的分离方法的优点，在此引用该分离方法。在分离设备的第一热交换器区段中设置有热交换器介质流动管，热交换器介质流过该热交换器介质流动管。特别地，热交换器介质流动管具有至少一个管道，热交换器介质流过该至少一个管道。热交换器介质流动管特别地具有管道束，该管道束包括多个单独的管道，该多个单独的管道特别地以网格的形式布置，并且热交换器介质流过该管道束。

分离设备具有第一介质排出开口。第一介质排出开口特别地布置在第一热交换器区段壳体的上侧。分离出的氢气可以经由第一介质排放开口自动地(特别是与重力相反)从分离设备中排出。分离出的第一介质(特别是分离出的氢气)可以经由第一介质排出开口从分离设备中排出。

分离设备特别地具有第二介质排出开口，该第二介质排出开口特别地布置在第一热交换器区段壳体中。第二介质排出开口特别地布置在分离设备的下侧。经由第二介质排出开口，可以从分离设备中排出已经以液体形式供给到分离设备中的冷凝的第二介质和/或液态的第二介质。第二介质可以(特别是在第二热交换器区段中作为液体)用于对热载体介质进行额外加热。为此，可以将第二介质经由第二介质供给管线和第二介质供给开口直接从脱氢反应器中供给到第二热交换器区段。特别地，由于重力，第二介质可以作为液体通过第二介质排出开口从分离设备中排出。

在如权利要求10所述的分离设备中，已经在第一热交换器区段中冷凝的第二介质可以以简单的方式直接地且立即地从第一热交换器区段传递到第二热交换器区段中。必要的是，第一热交换器区段连接到第二热交换器区段。特别地，第一热交换器区段静液压地连接到第二热交换器区段。这意味着在第一热交换器区段与第二热交换器区段之间基本上没有压差。最大压差δp小于0.1bar，特别是小于0.05bar，以及特别是小于0.01bar。

特别地，介质混合物流动管是在热交换器介质流动管与第一热交换器区段壳体之间的第一中间空间。特别地，第一热交换器区段壳体被设计为圆柱形的形式，其中热交换器介质流动管被设计为管道束。

一种如权利要求11所述的分离设备使得介质混合物能够在第一热交换器区段中停留更长的时间。结果增加了释放速率，特别是第一介质从介质混合物中分离出来的速率。

特别地，至少一个第一流动转向元件在介质混合物供给开口与第一介质排出开口之间沿着介质混合物流动方向布置在介质混合物流动管中。第一流动转向元件强制介质混合物流在介质混合物流动管中形成流转向。特别地，第一流动转向元件被设计为折流板。特别地，设置有多个第一流动转向元件。介质混合物流动方向由介质混合物流入开口和第一介质排出开口限定。特别地，介质混合物流动方向被定向成基本上平行于(并且特别是平行于)分离设备的壳体纵向轴线。

所述至少一个流动转向元件使得能够实现特别有效的流动转向，特别是以介质混合物的蛇形流动形式。特别地，设置有多个流动转向元件。特别地，流动转向元件各自被相同地设计成具有通流区，该通流区包括介质混合物流动管的流动横截面面积的至多30％，特别是至多25％，特别是至多20％，以及特别是至多15％。有利的是，如果开口区布置在介质混合物通流动管的外围区域中，即布置在与第一热交换器区段壳体的内壁相邻的区域中。开口区也可以向内地(并且特别是居中地)布置在介质混合物流动管中。有利的是，如果开口区沿着第一热交换器区段壳体的纵向轴线彼此偏移地布置，该第一热交换器区段壳体预先确定介质混合物在介质混合物流动管中的流动方向。沿着介质混合物流动管流动的介质混合物强制形成流动转向，特别是形成(特别是水平定向的)之字形运动或蛇形流动。

一种如权利要求12所述的分离设备使得能够在第二热交换器区段中进行高效的流动转向。特别地，液态的第二介质被高效地引导通过至少一个第二流动转向元件，以改善热传递。特别地，设置有多个第二流动转向元件，该多个第二流动转向元件使得能够附加地改善(特别是蛇形的)流动转向，以改善热传递。

一种如权利要求13所述的分离设备使得能够进行有利的构造实施。

一种如权利要求14所述的布置结构使得能够实现脱氢反应器与分离设备的有利连接。特别地，可以设置多个介质供给管线，以便将至少部分卸荷的氢载体介质从脱氢反应器供给到分离设备中。特别地，设置有第一介质供给管线，该第一介质供给管线将脱氢反应器连接至第一热交换器区段，以用于传递介质混合物；并且设置有第二介质供给管线，该第二介质供给管线将脱氢反应器连接至第二热交换器区段，以用于供给液态卸荷氢载体介质作为第二介质。

一种如权利要求15所述的布置结构使得具有热交换器介质的分离设备能够可靠地变形。

根据第一替代方案——其中第二热交换器区段集成到第一热交换器区段壳体中——分离设备以特别紧凑的方式设计。

根据第二替代方案——其中第二热交换器区段集成到第二热交换器区段壳体中，该第二热交换器区段壳体连接到第一热交换器区段壳体——可以分开执行分离步骤和热传递处理。结果简化了各个步骤的处理方案。热交换器区段壳体通过至少一个第二介质连接管线连接在一起。第二介质连接管线使得能够将已经在第一热交换器区段中冷凝的第二介质直接供给到第二热交换器区段中。特别地，第二介质连接管线被设计为滴落通道。特别地，可以想到的是设置多个滴落通道。

附图说明

通过下面参考附图对两个示例性实施例的描述，本发明的有利配置、附加特征和特殊特性将变得显而易见。在图中：

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的具有分离设备的用于使至少部分负荷的氢载体介质脱氢的装备的示意图，

图2示出了穿过根据图1的分离设备的纵向截面，

图3示出了沿图2中的切割线iii-iii的截面图，

图4示出了组合式流动转向元件的视图，

图5示出了用于阐明热交换器区段的根据图1的装备的示意图，

图6示出了对热交换器区段的连接进行修改后的根据第二示例性实施例的分离设备的与图5对应的视图，

图7示出了根据第三示例性实施例的具有附加的热交换器区段的分离设备的与图5对应的视图，

图8示出了根据图7的分离设备的细节的示意图，

图9示出了根据第四示例性实施例的分离设备的与图1对应的视图。

具体实施方式

在下文中更详细阐明的示例性实施例的各个特性也可以单独地构成发明或形成本发明的主题的一部分。

在图1至图5中例示且整体标识为1的装备用于提供氢，特别是氢气。装备1包括脱氢反应器2，该脱氢反应器经由介质混合物管线3连接至分离设备4。

分离设备4具有第一热交换器区段5，该第一热交换器区段具有第一热交换器区段壳体6。在第一热交换器区段壳体6上布置有介质混合物供给开口7，介质混合物管线3连接到该介质混合物供给开口。介质混合物管线3是介质供给管线。

分离设备4还包括第二热交换器区段8，根据示出的示例性实施例，该第二热交换器区段集成到第一热交换器区段壳体6中。第一热交换器区段5和第二热交换器区段8彼此直接连接。在两个热交换器区段5、8之间没有设置空间上的间隔。两个热交换器区段5、8彼此静液压连接。

分离设备4以这样的方式布置，使得第一热交换器区段壳体6的壳体纵向轴线9基本上水平地定向。原则上可以将第一热交换器区段壳体6布置成相对于水平面倾斜一定角度，相对于水平面的倾斜角度小于10°，特别是小于5°，以及特别是小于1°。特别地，壳体纵向轴线9水平地定向。

第二热交换器区段8相对于竖直方向10布置在第一热交换器区段5的下方。第一热交换器区段5经由通孔55沿着竖直方向10连接至第二热交换器区段8。特别地，通孔55被定向成平行于壳体纵向轴线9。通孔55对应于第一热交换器区段5与第二热交换器区段8之间的虚拟分隔平面。通孔55在分隔平面的区域中对应于第一热交换器区段壳体6的横截面。特别地，通孔55在分隔平面中在第一热交换器区段壳体6的整个横截面上延伸。

在热交换器区段5、8的区域中，第一热交换器区段壳体6具有在垂直于壳体纵向轴线9的平面上呈圆形的横截面。该横截面也可以具有不同的横截面形状。在平行于壳体纵向轴线9的方向上，第一热交换器区段5和第二热交换器区段8的横截面是恒定的。

分配区段11(其例示在图1中的右侧)以及相反侧的收集区段12(其例示在图1中的左侧)布置在热交换器区段5、8的端侧处。分配区段11和收集区段12各自布置在热交换器区段5、8的相反端侧处。

在第一热交换器区段5上，在第一热交换器区段壳体6中设置有第一介质排出开口13。第一介质利用单元15经由第一介质排放管线14连接至第一介质排放开口13。根据示出的示例性实施例，第一介质利用单元15被设计为燃料电池并且特别地用于将氢气转化成电力。第一介质利用单元15可以具有空气供给管线(未示出)，以便能够供给燃料电池15中的氧化作用所需的空气。另外地或作为替代方案，可以提供单独的氧气供给。特别地，燃料电池15电连接至耗电器，特别是电网形式，特别是测量线。燃料电池15可以连接至用于散发在燃料电池15中产生的热量的热交换器(未示出)。

第一介质利用单元15也可以例如被设计为氢气燃烧器或氢气内燃机。

经由第一热交换器介质供给管线17连接至第一热交换器介质储存容器18的第一热交换器介质供给开口16在第一热交换器区段壳体6中布置在分配区段11中。

第一分配器单元19布置在分配区段11中，并且连接至第一热交换器介质供给开口16。第一分配器单元19连接至第一热交换器介质流动管20，该第一热交换器介质流动管布置在第一热交换器区段5中。第一热交换器介质流动管20包括多个第一热交换器管道21，热交换器介质可以流过该多个第一热交换器管道。第一热交换器介质流动管20被设计为管道束。第一热交换器管道21被布置成彼此间隔开。第一热交换器管道21各自被定向成平行于壳体纵向轴线9。在第一热交换器管道21之间形成有第一中间空间22。第一中间空间22形成介质混合物流动管23，该介质混合物流动管连接至介质混合物供给开口7。第一热交换器介质流动管20与介质混合物流动管23在空间上分离。排除了热交换器介质与介质混合物的混合。

在收集区段12中布置有第一收集单元24，该第一收集单元连接至第一热交换器介质流动管20，即连接至第一热交换器管道21。第一收集单元24连接至第一热交换器区段壳体6中的收集区段12上的第一热交换器介质排出开口25。第一热交换器介质排出开口25经由热交换器介质中间管线26连接至第二热交换器介质供给开口27。

第二热交换器介质供给开口27在第一热交换器介质供给开口26的下方布置在分配区段11中。将第二热交换器介质供给开口27连接至第二热交换器介质流动管29的第二分配器单元28连接至第二热交换器介质供给开口27。第二热交换器介质流动管29被设计为具有多个第二热交换器管道30的管道束。第二热交换器管道30被相同地设计，在第二热交换器区段8中彼此间隔开地布置，并且被定向成平行于壳体纵向轴线9。

在第二热交换器管道30之间形成第二中间空间31，该第二中间空间形成第二介质流动管32。

将第二介质流动管32连接至第二热交换器介质排出开口34的第二收集单元33在第一收集单元24的下方布置在收集区段12中。第二热交换器介质排出开口34经由第二热交换器介质返回管线35连接至脱氢反应器2。可以沿着第二热交换器介质返回管线35布置储存容器(未示出)，在该储存容器中临时储存来自分离设备4的热交换器介质。相应地，可以沿着热交换器介质中间管线26布置储存容器。

脱氢反应器2经由第二介质供给管线36连接至第二介质供给开口37。第二介质供给开口37布置在第一热交换器区段壳体6中的第二热交换器区段8上。第二介质供给开口37连接至第二介质流动管32。出于说明的目的未在图5中示出第二介质供给管线36。

在第二热交换器区段8上，第二介质排出开口38沿着壳体纵向轴线9布置在第一热交换器区段壳体6中，并且与第二介质供给开口37间隔开。第二介质排出开口38连接至第二介质流动管32。与第二介质储存容器40连接的第二介质排出管线39连接至第二介质排出开口38。

各自布置在第一热交换器区段壳体6上的相反端侧处的第一热交换器介质供给开口16和第一热交换器介质排出开口25限定了第一热交换器介质流动方向42，根据图1，该第一热交换器介质流动方向被定向成从右向左并且平行于壳体纵向轴线9延展。

相应地，根据图1，第二热交换器介质流动方向43被导向成从右向左并且由第二热交换器介质供给开口27和第二热交换器介质排出开口34限定，该第二热交换器介质供给开口和该第二热交换器介质排出开口布置在第一热交换器区段壳体6上的相反端侧处。第一热交换器介质流动方向32和第二热交换器介质流动方向43被定向成彼此平行。

介质混合物供给开口7和第一介质排出开口13限定了介质混合物流动方向44，根据图1，该介质混合物流动方向被定向成基本上从左向右，并且特别地被定向成平行于壳体纵向轴线9。介质混合物流动方向44被定向成与第一热交换器介质流动方向42相反。第一热交换器区段5以逆流模式操作。

第二介质流动方向45由第二介质供给开口37和第二介质排出开口38限定。第二介质流动方向45被定向成基本上平行于壳体纵向轴线9，并且根据图1被导向成从左向右。第二介质流动方向45被导向成与第二热交换器介质流动方向43相反。第二热交换器区段8以逆流模式操作。

第一热交换器区段5被设计为气体冷却器和/或冷凝器。

第二热交换器区段8被设计为液-液换热器。

将在下文中参考图2至图4更详细地阐明分离设备4，特别是第一热交换器区段5和第二热交换器区段8。

在热交换器区段5、8的各端侧处布置有封闭板41。封闭板41用于将第一热交换器区段5中的介质混合物流动管23相对于分配区段1和收集区段12封闭。特别地，介质混合物流动管23和第二介质流动管32被封闭板41封闭。

封闭板41均具有开口，第一热交换器管道21和第二热交换器管道30穿过该开口并连接至相应的分配器单元19、28或相应的收集单元24、33。第一热交换器管道21和第二热交换器管道30各自以密封的方式穿过封闭板41中的开口。

第一热交换器管道21和第二热交换器管道30在第一热交换器区段壳体6中被可靠地布置并保持在封闭板41中的开口中。

根据示出的示例性实施例，第一热交换器介质流动管20的管道束包括三十一个第一热交换器管道21，它们布置成第一行间距z1且第一列间距s1的规则网格。根据示出的示例性实施例：s1>z1,s1＝1.2·z1。第一列间距水平定向。第一行间距z1竖直定向，即沿着竖直方向10定向。

第一热交换器管道21具有外径da1和壁厚w1。以下条件成立：da1≤z1，da1<s1，特别地da1<0.9·s1，以及特别地da1<0.8·s1。根据示出的示例性实施例，第一热交换器管道21的第一外径为60mm。

第二介质流动管32具有总共六十八个第二热交换器管道30，该第二热交换器管道的具有4mm的第二外径da2。对于示出的示例性实施例，第二壁厚w2为0.5mm。相应地设置第二行间距z2和第二列间距s2。以下条件成立：s2>z2，特别地s2>1.5·z2，以及特别地s2>2·z2。

第一热交换器管道21或第二热交换器管道30的数量、布置结构和/或相应的大小可以根据相应的流动条件而变化地调整，并且特别是为了影响分离设备4中的流动条件。

沿着壳体纵向轴线9在第一热交换器区段5中设置有多个第一流动转向元件46。根据示出的示例性实施例，布置有十三个第一流动转向元件46。第一流动转向元件46用于使介质混合物的流动沿着介质混合物流动管23转向。第一流动转向元件46具有通孔47，第一热交换器管道21以密封的方式穿过该通孔。流动转向元件46被设计为折流板并且具有间隙区48，在该间隙区中流动转向元件46被切掉。在间隙区48中沿着介质混合物流动管23限定了用于介质混合物的减小的流动横截面。

相对于流动横截面，根据图4中示出的第一流动转向元件46的间隙区48布置在侧面，特别是左侧。第一流动转向元件46沿着介质混合物流动方向44以交替的方式布置，使得第一流动转向元件46的相应的间隙区48以横向交替的方式定向。结果，介质混合物被迫沿着介质混合物流管23成蛇形流动。这引致介质混合物在第一热交换器区段5中的停留时间更长，这附加地改善了热传递。

在第二热交换器区段8中沿着第二介质流动方向45布置有多个(在示出的示例性实施例中为十三个)第二流动转向元件49，它们对应地具有第二通孔50和第二间隙区51。

根据示出的示例性实施例，第一流动转向元件46和第二流动转向元件49被设计为呈一个整体的折流板。流动转向元件46、49的设计以特别高效且节省材料的方式执行。

由于流动转向元件46、49设计为呈一个整体的折流板，因此第一流元件46和第二流元件49的数量相同。也可以设置不同数量的第一流动转向元件46和第二流动转向元件49。特别地，可以想到的是，在两个折流板之间分离地布置第一流动转向元件46和/或第二流动转向元件49。也可以在两个折流板之间布置多个流动转向元件46、49。

特别地，可以想到的是，在每种情况下在两个相邻的折流板之间布置恰好一个第二流动转向元件49，这意味着总共设置了n个第一流动转向元件46和(2n-1)个第二流动转向元件49。

折流板各自布置成沿着介质混合物流动方向44、45间隔开，特别是均匀地间隔开。

特别地，第一间隙区48和第二间隙区51沿竖直方向10通过屏障区段52彼此分离。屏障区段52防止来自第二热交换器区段8的第二介质在流动转向元件46的区域中无意地从第二介质流动管32进入介质混合物流动管23中。

根据示出的示例性实施例，第一热交换器区段5布置在液位66上方。气体穿过第一热交换器区段5，并且所述第一热交换器区段5可以包括液体馏分，例如蒸汽和/或液滴。

第二热交换器区段8布置在液位66下方。第二热交换器区段8充满液体。

在下文中，将更详细地阐明提供氢的方法。

在脱氢反应器2中进行至少部分载氢的氢载体介质(lohc+)的催化脱氢作用。介质混合物经由介质混合物管线3从脱氢反应器2被供给到分离设备4。介质混合物包含作为第一气态介质的氢气(h2)以及作为第二介质的至少部分卸荷的氢载体介质(lohc-)。介质混合物中的第二介质的部分是不希望有的，并且旨在将其在分离设备4中分离出来。第二介质至少部分地以蒸汽形式和/或液滴形式存在于介质混合物中。

介质混合物以高于250℃的混合物供给温度供给到分离设备4。介质混合物沿着介质混合物流动方向44流过第一热交换器区段5，特别是流过介质混合物流动管23。介质混合物的主要流动方向是沿着介质混合物流动方向44，其中第一流动转向元件46强制形成蛇形流动方向。这增加了介质混合物在介质混合物流动管23中的停留时间。

在相反的方向上，即第一热交换器介质流动方向42，热交换器介质流过第一热交换器区段5，特别是沿着第一热交换器介质流动管20，即在第一热交换器管道21内。热交换器介质来自热交换器介质储存容器18，并且经由第一热交换器介质管线17被供给到第一分配器单元19。第一热交换器区段以逆流模式操作。进行从热介质混合物到热交换器介质的热传递。

特别地，热交换器介质是至少部分负荷的lohc(lohc⁺)。

经由从介质混合物到第一热交换器区段5中的热交换器介质的热传递，热交换器介质被加热，第一介质被冷却，并且第二蒸汽态介质至少部分地冷凝。可以想到的是，向第二介质的热传递引致对已经形成的第二介质的冷凝物进行额外的冷却。形成第二介质的冷凝物可以将冷凝的第二介质直接从第一混合物的介质混合物中分离出来。特别地，冷凝的第二介质可以向下滴落并且直接经由通孔55进入第二热交换器区段8中。第一热交换器区段5和第二热交换器8在空间上彼此直接连接，并且特别地，未提供两个热交换器区段5、8的空间间隔，上述事实意味着冷凝的第二介质可以直接地并且在重力作用下被供给到分离设备4的第二热交换器区段8。

由于第二介质因热传递而冷凝并且从介质混合物中滴落的事实，可进行可靠且有效的介质混合物纯化。特别地，冷凝的第二介质可以由于重力而直接从第一热交换器区段5滴落到第二热交换器区段8中。在此有利的是，第二热交换器区段8直接布置在第一热交换器区段5的下方。经由第一介质排出开口13，纯化的氢气可以从分离设备4排出，并被递送至第一介质利用单元15中以进一步利用。第一介质以小于40℃的第一介质排出温度从分离设备4排出。

由于热的介质混合物首先流过冷凝器和/或气体冷却器的事实，氢气被特别高效地冷却，并且第二介质，即lohc蒸汽，被特别有效地冷凝。特别地，例如通过外部冷却设备对第二介质的额外冷却是多余的。

在第一热交换器区段5中被加热的热交换器介质(lohc+)经由热交换器介质中间管线26被供给到第二热交换器区段8的第二热交换器介质供给开口27。来自热的、至少部分脱氢的氢载体介质(lohc-)和已经预热的热载体介质(lohc+)的热传递在第二热交换器区段8中进行。第二介质(lohc-)直接在第二热交换器区段8中冷却，该第二介质(lohc-)从脱氢反应器2经由第二介质供给管线36和第二介质供给开口37和/或直接从第一热交换器区段5供应至第二热交换器区段8。热量释放到热交换器介质(lohc+)中。为此，热交换器介质(lohc+)流过第二热交换器介质流动管29的第二热交换器管道30。在反流中，第二介质(lohc+)流过第二介质流动管32。特别有利的是，可以使用作为热交换器介质的至少部分负荷的氢载体介质(lohc+)，其在第一热交换器区段5和第二热交换器区段8中的两阶段加热之后可以经由第二热交换器介质返回管线35直接提供给脱氢反应器2以进行脱氢。在分离设备4中释放的热量直接用于预热所述至少部分负荷的氢载体介质，以用于随后在脱氢反应器2中进行的脱氢处理过程。这使得可以整合热量的有效利用，这另外减少了根据本发明的用于提供氢的方法的总能量消耗。可以在第二介质储存容器40中收集已经作为第二介质从释放的氢气流中分离出至少部分卸荷的lohc并且将其递送用于进一步的处理，即在负荷单元中进行再氢化。

冷却的第二介质以小于200℃的第二介质排出温度从分离设备4排出。

在小于30℃的第一热交换器供给温度下将热交换器介质供给到分离设备4。特别地，第一热交换器供给温度是室温。特别地，不需要对热交换器介质预热，该热交换器介质可以在稍后的时间直接用于脱氢反应器2中的脱氢。该方法的总能量消耗得以减少。

还可以想到的是，不仅对已经在分离设备4中被纯化的第一介质(即氢气)进行纯化，特别地还对其进行冷却。纯化和冷却的氢气可以例如被递送至压缩机(未示出)中进行压缩。

氢载体介质(lohc)可以在催化氢化和脱氢反应中可逆地负荷和卸荷。重复的负荷和卸荷可能引致lohc，其表现出，可能会损害氢化和脱氢反应的效率，即效率的程度，的不纯。为了确定lohc材料的质量，可相应地提供用于分析和分类从分离设备4经由第一介质排放管线14排放的氢气的功能。特别地，这尤其可以通过例如测量氢气中的杂质和/或测量释放的氢气量来实现，由此可以得出关于氢载体介质的质量的结论。

可以为一批氢载体介质分配老化指数，该老化指数可以特别是周期性地并且特别是在n个脱氢循环之后进行调节，其中n＝1、2、3、4、5、6、7、8、10、12、15、20，这取决于测量结果。还可以设想，在该方法中仅根据脱氢循环n和/或根据氢载体介质的寿命和/或根据氢载体介质的使用时间来调节氢载体介质的老化指数。该循环数或这些与时间有关的老化标准是可能的而无需分析氢气，并且尤其可以以不复杂且经济高效的方式进行。

下面参考图6描述本发明的第二示例性实施例。在构造上相同的部分被赋予与第一示例性实施例中相同的附图标记，据此对其进行描述。构造不同但功能相似的部分被赋予附有“a”的相同附图标记。

与第一示例性实施例相比的本质区别在于，来自第一热交换器介质储存容器18的冷热交换器介质经由第一热交换器介质供给管线17连接至第二热交换器区段8a。第二热交换器区段8a被设计为液-液换热器。第二热交换器介质排出开口34经由第二热交换器介质返回管线35连接至第一热交换器区段5a的第一热交换器介质供给开口16。

第一热交换器区段5a被设计为冷凝器和/或气体冷却器。第一热交换器介质排出开口25经由热交换器介质中间管线26连接至脱氢反应器2。

在热交换器介质的流体流方面，与第一示例性实施例相比，在根据图5的示例性实施例中的冷凝器和/或气体冷却器5a和液-液换热器8a以相反的顺序连接。

在根据图6的示例性实施例中，较高的热回收率是可能的，即，改善了从冷的、至少部分负载的氢载体介质(lohc+)到液态的、加热的、至少部分负载的氢载体介质(lohc-)的热传递。储存在液态lohc-中的热量可以直接用于加热(即预热)所述至少部分负荷的氢载体介质(lohc+)。这使得可以以紧凑的方式设计液-液换热器8a。分离装置4a总体上以紧凑的方式设计。

下面参考图7和图8描述本发明的第三示例性实施例。在构造上相同的部分被赋予与先前的示例性实施例中相同的附图标记，据此对其进行描述。构造不同但功能相似的部分被赋予附有“b”的相同附图标记。

与先前的示例性实施例相比的本质区别在于，提供了第三热交换器区段56，该第三热交换器区段经由第一热交换器介质管线17连接至第一热交换器介质储存容器18。第三热交换器区段56被设计为气体冷却器。气体冷却器56具有用于冷的、至少部分负荷的氢载体介质(lohc+)的供给开口57。第三热交换器区段56还具有排放开口58，用于排放已在气体冷却器50中加热的lohc+。

第三热交换器区段56布置在液位66上方。第三热交换器区段56基本上以与第一热交换器区段5b在构造上相同的方式设计。

在第三热交换器区段56中预热的lohc+经由第二热交换器区段8b中的连接管线59在第二热交换器供给开口27处被供给。根据第二示例性实施例，第二热交换器区段8b被设计为液-液换热器。第一热交换器区段5b经由第二热交换器介质返回管线35连接至第二热交换器区段8b。

第一热交换器区段5b被设计为预冷凝器，并且在第一热交换器介质排出开口25处经由热交换器介质中间管线26连接至脱氢反应器2。

介质排出开口13处的第一热交换器区段5b经由第一介质排出管线14连接至第三热交换器区段56。

与第一介质利用单元15连接的第二介质排出管线60连接至第三热交换器区段56。

第三热交换器区段56经由冷凝物管线61连接至第二热交换器区段8b。

在根据图7的示例性实施例中，组合了根据图5和图6的示例性实施例的与方法有关的优点。由于介质混合物已经在第一热交换器区段5b中预冷凝的事实，大部分第二介质已经从介质混合物中被分离出来。因此纯化的介质混合物经由第一介质排出管线14被供给到第三热交换器区段56。在气体冷却器56中，可以使用冷的lohc+实现对介质混合物的改善的气体冷却。预热的lohc+被供应给液-液换热器8b，其中，已经在第二热交换器区段8b中被另外预热的lohc+在第一热交换器区段5b中使用来用于介质混合物的预冷却和/或预冷凝。

分离设备4b的具体配置在图8中示意性地示出。第一热交换器区段5b和第三热交换器区段56在第一热交换器区段壳体6的上部壳体区中沿着壳体纵向轴线9依次布置。第一热交换器区段5b和第三热交换器区段56沿着壳体纵向轴线9通过不透水的分隔壁63彼此分离。分隔壁63仅在区域中在垂直于壳体纵向轴线9的平面中延伸。

另外，设置有通道开口，在该通道开口处布置有液滴去除器62。液滴去除器62被设计成筛目大小为20μm的编织金属丝网。液滴去除器62也可以被设计为金属纤维非织造材料。

经由介质混合物管线3供给到第一热交换器区段5b的介质混合物可以包含蒸汽形式和/或夹带在气体混合物中的液滴形式的lohc-。为了去除蒸汽和/或液滴，液滴去除器62布置在第一热交换器区段5b与第三热交换器区段56之间。特别地，具有液滴去除器62的通道开口构成第一介质排出管线14，该第一介质排出管线将第一热交换器区段5b与第三热交换器区段56连接。

冷凝物排放斜面设置在第三热交换器区段56中，并且用作冷凝物管线61。经由液滴去除器62从第一热交换器区段5b出来进入第三热交换器区段56的介质混合物仍然可以包含非常小的液滴，这些液滴经由冷凝物管线61被带入第二热交换器区段8b中。另外，形成在第三热交换器区段56中的lohc冷凝物可以经由冷凝物管线61进入第二热交换器区段8b。在纯化的介质混合物可以经由第二介质排放管线60离开第三热交换器区段56并且可以被供给到第一介质利用单元15之前，纯化的介质混合物必须穿过气溶胶分离器64，根据示出的示例性实施例，该气溶胶分离器具有筛目大小为0.1μm的金属纤维非织造材料。

分离设备4b使得介质混合物能够在第一热交换器区段5b中预冷凝。结果减少了介质混合物中蒸汽态lohc-的比例。液滴去除器62可靠地从介质混合物中去除液滴。

冷的lohc+可以吸收第三热交换器区段56中预冷凝氢气的大部分热量。这使得能够特别有效地冷却氢气。从分离设备4b排放的氢气具有最多比所供应的冷的lohc+的温度高达20°k的温度。

在液-液换热器8b中，实现了从lohc-到lohc+的改善的热回收。

第二热交换器区段8b具有用于液位66的装填水平监测的传感器65。传感器65也可以经由连通管道布置在第二热交换器区段8b的外部，特别是在分离设备4b的外部。填充水平可以例如借助于连续运行的传感器或借助于两步控制来监测。

特别地，传感器65特别是信号连接(特别是以有线或无线方式)至控制装置(未示出)。如果在第二热交换器区段8b中达到lohc-冷凝物的临界填充水平，则第二介质排出开口38打开，以便将lohc-的冷凝物从分离设备4b中排出并且例如排入第二介质储存容器40中。也可以执行连续控制，特别是借助于溢流中的两步控制。

分离设备4b的紧凑设计实现了特别有效的相分离，在该分离设备中，特别地，集成了三个热交换器区段5b、8b和56，并且在该分离设备中特别地包含冷凝残余物。

lohc-冷凝物中的气体部分和排出的氢气中的液滴部分进一步减少。

在示出的分离设备4b中，冷的lohc+以低于40℃的温度进行供给，并且由于多阶段热交换处理，在超过295℃的温度下从第一热交换器区段5b中排出。包含氢气和lohc-的介质混合物在超过200℃的温度下被供给到第一热交换器区段5b，并且在小于60℃的温度下在第三热交换器区段56的区段中离开分离设备4b。在分离设备4b中冷凝并且在第二热交换器区段8b的区域中收集的液化的lohc-可以在超过200℃的温度下从分离设备4b中排出。

下面参考图9描述本发明的第四示例性实施例。在构造上相同的部分被赋予与第一示例性实施例中相同的附图标记，据此对其进行描述。构造不同但功能相似的部分被赋予附有“c”的相同附图标记。

与第一示例性实施例相比的实质区别在于，除了第一热交换器区段壳体6c之外，分离设备4c还具有第二热交换器区段壳体53，在该第二热交换器区段壳体中以集成方式实现了第二热交换器区段8。

如在第一示例性实施例中那样，第一热交换器区段5和第二热交换器区段8也彼此静液压地连接。当第一热交换器区段壳体6c和第二热交换器区段壳体53在空间上彼此分离时，至少一个并且特别是多个第二介质连接管线54沿着沿着壳体纵向轴线9彼此间隔开地设置。第二介质连接管线54各自具有通孔55。第二介质可以通过通孔55从第一热交换器区段5流出并进入第二热交换器区段8。第二介质连接管线54被设计为竖直定向的落水管，其用作冷凝的第二介质的滴落通道。可以想到的是，第二介质连接管线54以漏斗形开口开通至第一热交换器区段壳体6c中，以便保证第二介质的冷凝物不带残余物地从第一热交换器区段5中排出并且进入第二热交换器区段8。

由于第一热交换器区段5和第二热交换器区段8在空间上分离，流动转向元件46和49也在空间上分离，这未在图9中详细示出。必要的是，第一流动转向元件46和第二流动转向元件49均分别具有分别用于热交换器管道21和30的通孔47和50。另外，流动转向元件46、49中的每一个具有相应的间隙区48或51，以便强制相应流体在第一热交换器区段5或第二热交换器区段8中的定向流动转向。