CN210366980U - 水汽分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水汽分离装置，包括壳体及设置在壳体上的高温气水通道、出气通道及排水结构，所述壳体包括水汽分离室、设在壳体底部的储液区及位于水汽分离室与储液区之间的内腔，所述高温气水通道与水汽分离室顶部相连通，所述水汽分离室包括两层不锈钢过滤结构，所述出气通道与内腔相连通，所述排水结构设置在储液区下方。在高温高压的条件下，通过在水汽分离装置的壳体内设置水汽分离室、储液区及内腔，混合气体通过高温气水通道进入水汽分离室分离水汽，凝结的水依靠重力落入储液区，二氧化碳及氢气进入内腔并通过出气通道排出壳体，从而实现混合气体的水汽分离。

Description

水汽分离装置

技术领域

本实用新型涉及氢气处理技术领域，尤其涉及一种氢气处理过程中的水汽分离装置。

背景技术

氢气作为一种可再生能源，其具有清洁、能量密度高、应用形式多等诸多优点。近年来，为减少化工生产中的能耗和降低成本，利用先进的甲醇蒸气重整──变压吸附技术制取纯氢气体，从而替代被称为“电老虎”的“电解水制氢”的工艺。

甲醇重整制氢主要是指甲醇与水在高温、高压下反应，生成氢气及二氧化碳的混合气体，再经过提纯制得纯氢气。在甲醇重整制氢的过程中，由于受高温高压等因素影响，部分水气化形成水蒸汽混入混合气体中，从而影响后续设备的正常使用。

为保证后续设备使用的可靠性及长寿性，需对制得的二氧化碳及氢气进行水汽的分离。目前，市面上的水汽分离装置大多数是在常温常压下进行水汽分离，由于高压下水汽凝结的温度大大超过常压下水汽的冷凝点，从而使水汽分离装置的耐高温、高压能力不足，无法应用于甲醇重整制氢过程中的水汽分离。

有鉴于此，确有必要对水汽分离装置进行改进，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种耐高压、高温的水汽分离装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种水汽分离装置，包括壳体及设置在壳体上的高温气水通道、出气通道及排水结构，所述壳体包括水汽分离室、设在壳体底部的储液区及位于水汽分离室与储液区之间的内腔，所述高温气水通道与水汽分离室顶部相连通，所述水汽分离室包括两层不锈钢过滤结构，所述出气通道与内腔相连通，所述排水结构设置在储液区下方。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，每层所述不锈钢过滤结构包括两侧竖直设置的不锈钢过滤网及连接两个竖直不锈钢过滤网且水平设置的不锈钢过滤网。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述排水结构为自动排水结构，其包括位于所述壳体底部的排水口、液位传感浮子及与液位传感浮子连接的阀针；当所述壳体内水位达到阀值时，所述液位传感浮子在水的浮力作用下带动阀针上升，所述阀针脱离排水口，当所述壳体内水位未达到阀值时，所述阀针塞在排水口内。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述液位传感浮子与阀针相互垂直连接，所述阀针的直径为0.1mm并可恰好容纳在排水口内。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述不锈钢过滤网包括若干层滤网。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述不锈钢过滤网密度不小于400目。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述壳体为不锈钢材料。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，氢气、二氧化碳及高温水汽在压力作用下自所述高温气水通道进入水汽分离室，并向两侧竖直设置的不锈钢过滤网扩散，其中水吸附在不锈钢过滤网上并在重力作用下落到储液区，氢气、二氧化碳则自出气通道排出。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述高温气水通道的进气口与出气通道的排气口分别位于壳体左右两侧。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述高温气水通道与分离室的连通处设置在壳体中间部位，所述排气通道与内腔的连通处偏向壳体右侧设置。

本实用新型的有益效果是：在高温高压的条件下，通过在水汽分离装置的壳体内设置水汽分离室、储液区及内腔，混合气体通过高温气水通道进入水汽分离室分离水汽，凝结的水依靠重力落入储液区，二氧化碳及氢气进入内腔并通过出气通道排出壳体，从而实现混合气体的水汽分离。

附图说明

图1为本实用新型水汽分离装置的结构示意图。

图2为本实用新型水汽分离装置的水汽分离步骤图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，水汽分离装置包括壳体1及设置在壳体1上的高温气水通道2、出气通道3及排水结构4，其主要用于甲醇重整制氢过程中所产生的混合气体的水汽分离。其中，混合气体包括气化后的水汽、二氧化碳及氢气。

壳体1包括水汽分离室11、储液区12及内腔13，水汽分离室11、储液区12及内腔13相互连通。同时，为了保证水汽分离装置的耐高温、高压性，壳体1采用不锈钢材料制成。

水汽分离室11包括两层不锈钢过滤结构111，其主要用于混合气体的水汽分离，从而使水汽凝结成水汽吸附在不锈钢过滤结构111上。同时，每层不锈钢过滤结构111包括两侧竖直设置的不锈钢过滤网及连接两个竖直不锈钢过滤网且水平设置的不锈钢过滤网，从而使不锈钢过滤网与壳体1围设成一个封闭水汽的空间，进而有效分离水汽。

此外，不锈钢过滤网包括若干层滤网且其密度不小于400目，多层滤网的设置有利于提高水汽分离的效果。同样地，可根据实际情况进行滤网的增减，以此来适应混合气体中水汽含量的不同。

储液区12设置在壳体1的底部，其主要用于临时存储从水汽分离室11分离的水。内腔13位于水汽分离室11与储液区12之间，其主要用于临时存储从水汽分离室11穿过的二氧化碳及氢气。

高温气水通道2与水汽分离室11顶部相连通，其主要用于水汽、二氧化碳及氢气的进入。高温气水通道2位于壳体1外的一端为进气口21，进气口21与壳体1外混合气体管道相连。此外，高温气水通道2与分离室11的连通处22设置在壳体1中间部位，从而有利于混合气体进入壳体后均匀扩散。

出气通道3与内腔13相连通，其主要用于二氧化碳及氢气的排出。出气通道3位于壳体1外的一端为排气口31，排气口31与壳体1外二氧化碳及氢气管道相连。此外，出气通道3与内腔13的连通处32偏向壳体1右侧设置，且高温气水通道2的进气口22与出气通道3的排气口32分别位于壳体1左右两侧。

排水结构4设置在储液区12下方，其主要用于对储液区12内水的排出。排水结构4包括排水口41、液位传感浮子42及阀针43，从而实现自动排水。排水口41位于壳体1底部，有利于最大程度地排出水。液位传感浮子42与阀针43相互垂直连接，有利于液位传感浮子42的均匀受力。阀针43的直径为0.1mm，有利于阀针43与排水口41的紧密结合，从而在壳体1内水位未达到阀值时，阀针42可恰好容纳在排水口41内。

如图2所示，水汽分离装置分离水汽的具体步骤为：

首先，氢气、二氧化碳及高温水汽在压力作用下自高温气水通道2持续进入水汽分离室11，并向两侧竖直设置的不锈钢过滤网扩散。

然后，水吸附在不锈钢过滤网上，并在重力作用下落到储液区12中进行临时存储；氢气及二氧化碳直接穿过两侧不锈钢过滤网进入内腔13。

最后，氢气及二氧化碳在后续进入的混合气体压力作用下自出气通道3排出。

同时，随着储液区12水的增多，水位逐渐上升。当壳体1内水位达到阀值时，液位传感浮子42在水的浮力作用下带动阀针43上升，阀针43脱离排水口41，水自动排出壳体1。水排出后，液位传感浮子42在重力的作用下下落并带动阀针43塞在排水口41内，从而完成排水结构4的整个自动排水过程。

综上所述，本实用新型提供一种水汽分离装置，包括壳体1及设置在壳体1上的高温气水通道2、出气通道3及排水结构4。为了使水汽分离装置在高温高压的条件下进行水汽分离，在壳体内设置水汽分离室11、储液区12及内腔13，混合气体通过高温气水通道2进入水汽分离室11分离水汽，凝结的水依靠重力落入储液区12，二氧化碳及氢气进入内腔13并通过出气通道3排出壳体1，从而实现混合气体的水汽分离。

本文使用的例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个特征相对于另一个特征的关系。可以理解，根据产品摆放位置的不同，空间相对位置的术语可以旨在包括除了图中所示方位以外的不同方位，并不应当理解为对权利要求的限制。另外，本文使用的描述词“水平”并非完全等同于沿着垂直于重力方向，允许有一定角度的倾斜。

另外，以上实施例仅用于说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种水汽分离装置，其特征在于：包括壳体及设置在壳体上的高温气水通道、出气通道及排水结构，所述壳体包括水汽分离室、设在壳体底部的储液区及位于水汽分离室与储液区之间的内腔，所述高温气水通道与水汽分离室顶部相连通，所述水汽分离室包括两层不锈钢过滤结构，所述出气通道与内腔相连通，所述排水结构设置在储液区下方。

2.根据权利要求1所述的水汽分离装置，其特征在于：每层所述不锈钢过滤结构包括两侧竖直设置的不锈钢过滤网及连接两个竖直不锈钢过滤网且水平设置的不锈钢过滤网。

3.根据权利要求1所述的水汽分离装置，其特征在于：所述排水结构为自动排水结构，其包括位于所述壳体底部的排水口、液位传感浮子及与液位传感浮子连接的阀针；当所述壳体内水位达到阀值时，所述液位传感浮子在水的浮力作用下带动阀针上升，所述阀针脱离排水口，当所述壳体内水位未达到阀值时，所述阀针塞在排水口内。

4.根据权利要求3所述的水汽分离装置，其特征在于：所述液位传感浮子与阀针相互垂直连接，所述阀针的直径为0.1mm并可恰好容纳在排水口内。

5.根据权利要求2所述的水汽分离装置，其特征在于：所述不锈钢过滤网包括若干层滤网。

6.根据权利要求2所述的水汽分离装置，其特征在于：所述不锈钢过滤网密度不小于400目。

7.根据权利要求1所述的水汽分离装置，其特征在于：所述壳体为不锈钢材料。

8.根据权利要求2所述的水汽分离装置，其特征在于：氢气、二氧化碳及高温水汽在压力作用下自所述高温气水通道进入水汽分离室，并向两侧竖直设置的不锈钢过滤网扩散，其中水吸附在不锈钢过滤网上并在重力作用下落到储液区，氢气、二氧化碳则自出气通道排出。

9.根据权利要求1所述的水汽分离装置，其特征在于：所述高温气水通道的进气口与出气通道的排气口分别位于壳体左右两侧。

10.根据权利要求1所述的水汽分离装置，其特征在于：所述高温气水通道与分离室的连通处设置在壳体中间部位，所述出气通道与内腔的连通处偏向壳体右侧设置。

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