CN217809692U - 一种卧立一体式氢气净化设备和制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卧立一体式氢气净化设备，包括：卧式气液分离器和立式气液洗涤器；卧式气液分离器包括：卧式分离器筒体，立式气液洗涤器包括：立式洗涤器筒体；卧式分离器筒体的侧壁连接于立式洗涤器筒体的侧壁；卧式分离器筒体和立式洗涤器筒体之间通过管道连通。本方案实现碱性电解水过程中氢气的气液分离、洗涤，一体式设计减少了管道连接硬件，可降低氢气泄露风险，设备的占地和投资更省，操作更加便利。本实用新型还公开了一种应用上述卧立一体式氢气净化设备的制氢系统。

Description

一种卧立一体式氢气净化设备和制氢系统

技术领域

本实用新型涉及碱性电解水制氢技术领域，特别涉及一种卧立一体式氢气净化设备和制氢系统。

背景技术

随着在“双碳”背景下，水电解制氢迎来了历史性机遇。目前，各种水电解制氢方法中，通过电解氢氧化钾溶液是最为成熟的工艺，且已经被广泛应用。应运而生的氢能获得空前利好，将在未来改变已有能源结构。

电解碱性水溶液的工艺具有工艺成熟，设备制造简单等特点，但工艺设备占地大，初期投资成本高也成为制约其进一步大规模发展的不利因素。通常情况下，在碱性水电解制氢工艺中使用的均为单体设备，即氢气随着碱液一起由电解槽流出，通过管道输送至一次氢气气液分离器中，经过气液分离后，再通过管道输送至洗涤器中洗去碱雾，最后再通过气液分离器二次分离后，得到粗氢。不可否认，该流程应用较为成熟，但它属于分步进行，所需设备至少为三台，分别为：一次气液分离器、洗涤器、二次气液分离。显而易见的，此种方法的先天不足在于，三台设备的占地、成本、运行操作难度均较高，特别是大规模应用中，此种弊端将更为明显。

实用新型内容

针对上述单体设备的先天不足，本实用新型提供了一种卧立一体式氢气净化设备，精简结构。

本实用新型还提供了一种应用上述卧立一体式氢气净化设备的制氢系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种卧立一体式氢气净化设备，包括：卧式气液分离器和立式气液洗涤器；

所述卧式气液分离器包括：卧式分离器筒体，所述立式气液洗涤器包括：立式洗涤器筒体；

所述卧式分离器筒体的侧壁连接于所述立式洗涤器筒体的侧壁；所述卧式分离器筒体和所述立式洗涤器筒体之间通过管道连通。

优选地，所述卧式分离器筒体的侧壁焊接或者法兰连接于所述立式洗涤器筒体的侧壁下部。

优选地，所述卧式气液分离器还包括：卧式丝网除雾器和气体出气管，所述立式气液洗涤器还包括：溢流管；

所述卧式丝网除雾器设置于所述卧式分离器筒体，所述气体出气管的一端连接于所述卧式丝网除雾器，另一端伸入所述立式洗涤器筒体的内腔底部；

所述立式洗涤器筒体的中部开设有洗涤液溢流口，所述溢流管的一端连接于所述洗涤液溢流口，另一端伸入所述卧式分离器筒体的内腔底部。

优选地，所述卧式丝网除雾器设置于卧式分离器筒体的顶壁。优选地，所述卧式气液分离器还包括：卧式分离器封头；

所述卧式分离器封头固定于所述卧式分离器筒体的进口端，所述卧式分离器封头开设有气液混合物进口；

所述卧式分离器筒体的出口端侧壁连接于所述立式洗涤器筒体的侧壁下部。

优选地，所述卧式气液分离器还包括：防冲挡板；

所述防冲挡板对应所述卧式分离器筒体的气液混合物进口设置；

和/或，所述卧式分离器筒体的出口端底部开设有卧式容器排水口。

优选地，所述立式气液洗涤器还包括：上封头；

所述上封头连接于所述立式洗涤器筒体的顶部，所述上封头开设有成品气体出口。

优选地，所述立式气液洗涤器还包括：立式丝网除雾器；

所述立式丝网除雾器设置于所述立式洗涤器筒体的上半部。

优选地，所述立式气液洗涤器还包括：下封头；

所述下封头连接于所述立式洗涤器筒体的底部，所述下封头开设有洗涤水出口。

和/或，所述立式洗涤器筒体的中上部开设有去离子水进口。

一种制氢系统，其特征在于，包括如上述的卧立一体式氢气净化设备。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的卧立一体式氢气净化设备，即将传统的气液分离、洗涤等合为一体，可有效降低设备占地面积，节省管道安装材料，减少泄露风险，同时，充分利用物理和化工原理，降低运行期间操作难度，最终达到降本、增效的目的。本实用新型还提供了一种制氢系统，由于采用了上述的卧立一体式氢气净化设备，因此也就相应具有如上所述的全部的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的卧立一体式氢气净化设备的结构示意图。

其中，P1-1为卧式分离器封头，P1-2为立式洗涤器上封头，P1-3为立式洗涤器下封头，P2为卧式分离器筒体，P3-1为卧式丝网除雾器，P3-2为立式丝网除雾器，P4为防冲挡板，P5为立式洗涤器筒体，P6为气体出气管，P7 为溢流管，N1为气液混合物进口，N2为卧式容器排水口，N3为成品气体出口，N4为去离子水进口，N5为洗涤水出口，N6为洗涤液溢流口。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种卧立一体式氢气净化设备，该设备主要用于碱性水电解制氢过程中从电解槽生产的氢气的气液分离、洗涤工序。当对氢气净化设备的占地、硬件成本有要求时，该设备的优势将更为明显。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的卧立一体式氢气净化设备，包括：卧式气液分离器和立式气液洗涤器；

卧式气液分离器包括：卧式分离器筒体P2，立式气液洗涤器包括：立式洗涤器筒体P5；

卧式分离器筒体P2的侧壁连接于立式洗涤器筒体P5的侧壁，使两者之间的配合紧凑和简洁，降低面积，减少管道；卧式分离器筒体P2和立式洗涤器筒体P5之间通过管道连通。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的卧立一体式氢气净化设备，可以实现碱性电解水过程中氢气的气液分离、洗涤，通过卧式气液分离器和立式气液洗涤器的一体式设计，减少了管道连接硬件，可有效降低氢气泄露风险，设备的占地和投资更省，操作更加便利。

具体的，如图1所示，卧式分离器筒体P2的侧壁焊接或者法兰连接于立式洗涤器筒体P5的侧壁下部，可以精简设备的装配结构，高低设置以便于实现碱液的溢流。

进一步的，卧式气液分离器还包括：卧式丝网除雾器P3-1和气体出气管 P6，立式气液洗涤器还包括：溢流管P7；

卧式丝网除雾器P3-1设置于卧式分离器筒体P2，气体出气管P6的一端连接于卧式丝网除雾器P3-1，另一端伸入立式洗涤器筒体P5的内腔底部；

立式洗涤器筒体P5的中部开设有洗涤液溢流口N6，溢流管P7的一端连接于洗涤液溢流口N6，另一端伸入卧式分离器筒体P2的内腔底部。工作原理，氢气随着碱液一起由电解槽流出，通过管道输送至卧式分离器筒体P2中，由卧式丝网除雾器P3-1气液分离后经过输送至立式洗涤器筒体P5中洗去碱雾；立式洗涤器筒体P5中的液体过多时，通过洗涤液溢流口N6和溢流管P7 返回卧式分离器筒体P2。

作为优选，卧式丝网除雾器P3-1设置于卧式分离器筒体P2的顶壁，便于气体向上流动输送至立式气液洗涤器中。

具体的，卧式气液分离器还包括：卧式分离器封头P1-1；

该卧式分离器封头P1-1固定于卧式分离器筒体P2的进口端，卧式分离器封头P1-1开设有气液混合物进口N1；气液混合物通过该口进入设备卧式分离器筒体P2；

卧式分离器筒体P2的出口端侧壁连接于立式洗涤器筒体P5的侧壁下部。本方案使卧式分离器筒体P2的出口端靠近立式洗涤器筒体P5，进一步拉近两者之间的距离，结构更加紧凑。

如图1所示，卧式气液分离器还包括：防冲挡板P4；

该防冲挡板P4对应卧式分离器筒体P2的气液混合物进口N1设置。气液混合物通过卧式分离器封头P1-1进入设备，在经防冲挡板P4消能后进行分离。

在本实施例中，卧式分离器筒体P2的出口端底部开设有卧式容器排水口 N2，以满足排水要求；且该卧式容器排水口N2远离卧式分离器筒体P2的进口端，而靠近立式洗涤器筒体P5，便于排水管线集中布设。

具体的，立式气液洗涤器还包括：上封头P1-2；

该上封头P1-2连接于立式洗涤器筒体P5的顶部，上封头P1-2开设有成品气体出口N3，用于粗氢的排出。

为了更好地满足净化效果，立式气液洗涤器还包括：立式丝网除雾器 P3-2；其结构可以参照图1所示；

该立式丝网除雾器P3-2设置于立式洗涤器筒体P5的上半部。则在立式洗涤器筒体P5内洗去碱雾后，再通过立式丝网除雾器P3-2二次分离，得到粗氢，由成品气体出口N3排出。

进一步的，立式气液洗涤器还包括：下封头P1-3；

该下封头P1-3连接于立式洗涤器筒体P5的底部，下封头P1-3开设有洗涤水出口N5。

作为优选，立式洗涤器筒体P5的中上部开设有去离子水进口N4，以便对于其中的气体进行洗涤。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

图1中，卧式分离器封头P1-1通过焊接固定在卧式气液分离段的筒体P2 上，其上设置气液混合物进口N1，气液混合物通过N1口进入设备，在经防冲挡板P4消能后进行分离；与此同时，为了满足分离效果和排水要求，卧式分离器筒体P2上设置卧式丝网除雾器P3-1和卧式容器排水口N2。卧式筒体上的卧式丝网除雾器P3-1后段连接一根气体出气管P6，通过管道将氢气输送至立式气液洗涤器中。

立式气液洗涤器中，上封头P1-2、下封头P1-3分别连接至立式洗涤器筒体P5上，在立式洗涤器筒体P5上分别开设去离子水进口N4和洗涤液溢流口 N6，溢流后的碱液可通过溢流管P7回流至卧式气液分离器中，在上封头P1-2 上开设成品气体出口N3，在下封头P1-3上开设洗涤水出口N5。为了更好地满足净化效果，在立式洗涤器筒体上半部设置立式丝网除雾器P3-2。

本实用新型还提供了一种制氢系统，包括如上述的卧立一体式氢气净化设备，因此也就相应具有如上所述的全部的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型公开了一种卧立一体式氢气净化设备，可以对碱性电解水的产物氢气进行气液分离和洗涤净化操作，通过将多种功能合为一体，有效降低设备占地面积，充分利用设备高度优势，完成气液分离和洗涤操作，减少中间管路连接，避免泄露，且操作简单，在保持原有效率不变的情况下，有效降低固件投资成本。本实用新型还公开了一种应用上述卧立一体式氢气净化设备的制氢系统。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，包括：卧式气液分离器和立式气液洗涤器；

所述卧式气液分离器包括：卧式分离器筒体(P2)，所述立式气液洗涤器包括：立式洗涤器筒体(P5)；

所述卧式分离器筒体(P2)的侧壁连接于所述立式洗涤器筒体(P5)的侧壁；所述卧式分离器筒体(P2)和所述立式洗涤器筒体(P5)之间通过管道连通。

2.根据权利要求1所述的卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，所述卧式分离器筒体(P2)的侧壁焊接或者法兰连接于所述立式洗涤器筒体(P5)的侧壁下部。

3.根据权利要求1所述的卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，所述卧式气液分离器还包括：卧式丝网除雾器(P3-1)和气体出气管(P6)，所述立式气液洗涤器还包括：溢流管(P7)；

所述卧式丝网除雾器(P3-1)设置于所述卧式分离器筒体(P2)，所述气体出气管(P6)的一端连接于所述卧式丝网除雾器(P3-1)，另一端伸入所述立式洗涤器筒体(P5)的内腔底部；

所述立式洗涤器筒体(P5)的中部开设有洗涤液溢流口(N6)，所述溢流管(P7)的一端连接于所述洗涤液溢流口(N6)，另一端伸入所述卧式分离器筒体(P2)的内腔底部。

4.根据权利要求3所述的卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，所述卧式丝网除雾器(P3-1)设置于卧式分离器筒体(P2)的顶壁。

5.根据权利要求1所述的卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，所述卧式气液分离器还包括：卧式分离器封头(P1-1)；

所述卧式分离器封头(P1-1)固定于所述卧式分离器筒体(P2)的进口端，所述卧式分离器封头(P1-1)开设有气液混合物进口(N1)；

所述卧式分离器筒体(P2)的出口端侧壁连接于所述立式洗涤器筒体(P5)的侧壁下部。

6.根据权利要求1所述的卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，所述卧式气液分离器还包括：防冲挡板(P4)；

所述防冲挡板(P4)对应所述卧式分离器筒体(P2)的气液混合物进口(N1)设置；

和/或，所述卧式分离器筒体(P2)的出口端底部开设有卧式容器排水口(N2)。

7.根据权利要求1所述的卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，所述立式气液洗涤器还包括：上封头(P1-2)；

所述上封头(P1-2)连接于所述立式洗涤器筒体(P5)的顶部，所述上封头(P1-2)开设有成品气体出口(N3)。

8.根据权利要求7所述的卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，所述立式气液洗涤器还包括：立式丝网除雾器(P3-2)；

所述立式丝网除雾器(P3-2)设置于所述立式洗涤器筒体(P5)的上半部。

9.根据权利要求1所述的卧立一体式氢气净化设备，其特征在于，所述立式气液洗涤器还包括：下封头(P1-3)；

所述下封头(P1-3)连接于所述立式洗涤器筒体(P5)的底部，所述下封头(P1-3)开设有洗涤水出口(N5)；

和/或，所述立式洗涤器筒体(P5)的中上部开设有去离子水进口(N4)。

10.一种制氢系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的卧立一体式氢气净化设备。

Images