CN218047238U - 一种制氢系统中气液分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制氢系统中气液分离装置，其包括箱体，所述箱体空心设置，所述箱体内竖向连接有分隔板，所述分隔板将箱体内部分隔成气碱分离腔和洗涤腔，所述气碱分离腔内设置有碱溶液，所述洗涤腔内设置有洗涤液，所述洗涤液的水平面高于所述碱溶液的水平面，所述箱体上连接有进料管、碱水排管和补水管，所述碱水排管位于气碱分离腔的底部，所述补水管连通洗涤腔，所述分隔板上设置有输送管，所述输送管的进气端连通气碱分离腔的顶部，所述输送管的出气端位于洗涤液内，所述箱体的顶部设置有冷却装置，所述冷却装置的出口端设置有排气管，所述排气管上连接有汽水分离器。本实用新型提高了水和碱的回收效果。

Description

一种制氢系统中气液分离装置

技术领域

本实用新型涉及制氢技术领域，尤其是涉及一种制氢系统中气液分离装置。

背景技术

水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。

电解水制氢技术具有产物种类少、易分离、产品氢气纯度高、杂质少、零碳以及可现制现用等优点。

针对上述中的相关技术，发明人认为目前水电解制氢设备大部分都是撬装式设备，氢气分离、洗涤、冷却、气水分离环节均为分开独立进行，容器多，占用空间大，管道连接复杂，制氢设备冷却后的产生的水和碱不容易回收，设备运行过程中碱损失较大。

实用新型内容

为了提高水和碱的回收效果，本申请提供一种制氢系统中气液分离装置。

本申请提供一种制氢系统中气液分离装置采用如下的技术方案：

一种制氢系统中气液分离装置，包括箱体，所述箱体空心设置，所述箱体内竖向连接有分隔板，所述分隔板将所述箱体内部分隔成气碱分离腔和洗涤腔，所述气碱分离腔内设置有碱溶液，所述洗涤腔内设置有洗涤液，所述洗涤液的水平面高于所述碱溶液的水平面，所述箱体上连接有进料管、碱水排管和补水管，所述进料管的出料口高于所述碱溶液的水平面，所述碱水排管位于所述气碱分离腔的底部，所述补水管连通所述洗涤腔，所述分隔板上设置有输送管，所述输送管的进气端连通所述气碱分离腔的顶部，所述输送管的出气端位于所述洗涤液内，所述箱体的顶部设置有连通所述洗涤腔的冷却装置，所述冷却装置用于冷却洗涤后的氢气，所述冷却装置的出口端设置有排气管，所述排气管与所述冷却装置之间连接有将所述氢气与所述洗涤液分离的汽水分离器。

通过采用上述技术方案，从制氢设备中产出的氢气与碱水混合物从进料管进入气碱分离腔，较重的碱水掉落在碱溶液中，当碱溶液达到一定高度时，从碱水排管中流出，较轻的氢气进入输送管且排入洗涤液中，氢气以气泡的形式上升，直至脱离洗涤液，且进入冷却装置，冷却装置将氢气中洗涤液成分液化后，将氢气排入汽水分离器中，进一步将氢气中的洗涤液成分从氢气中分离，最后排出氢气，实现氢气与碱水分离的效果。碱水从进料管流入碱溶液中，当碱溶液达到一定高度时，从碱水排管中流出，实现了碱水的回收，冷却装置将氢气中的洗涤液成分液化后，洗涤液通过自重重新流入洗涤液内，实现了洗涤液的回收，提高了洗涤液和碱的回收效果。

可选的，所述输送管的出气端位于所述洗涤腔的底部。

通过采用上述技术方案，氢气从洗涤液的底部，以气泡的形式流出，增加了氢气与洗涤液的接触时间，使氢气中参杂的碱水成分尽可能地与洗涤液融合，提高了氢气的纯净度。

可选的，所述洗涤腔内连接有若干固定柱，若干所述固定柱均水平设置，且均位于所述洗涤液内，所述固定柱沿其长度方向连接有若干尖刺，所述尖刺的尖端朝向下方。

通过采用上述技术方案，氢气在洗涤液中以气泡的形式出现，有的气泡会比较大，内部蕴含的氢气较多，尖刺用于将气泡打碎，使氢气以较小的气泡形式出现，使更多的氢气与洗涤液接触，提高了氢气中参杂的碱水成分与洗涤液融合的效率。

可选的，若干所述固定柱沿着竖向方向设置成若干排，相邻两排所述固定柱两两交错设置。

通过采用上述技术方案，相邻两排固定柱两两交错设置，可以将氢气气泡尽可能多地打碎，使更多的氢气与洗涤液接触，进一步提高了氢气中参杂的碱水成分与洗涤液融合的效率。

可选的，所述分隔板上设置有溢流管，所述溢流管的一端连通所述洗涤腔，且高于所述洗涤液的水平面，另一端连通所述气碱分离腔的底部。

通过采用上述技术方案，溢流管用于将过多的洗涤液流入碱溶液中，使洗涤液与碱溶液融合，达到进一步回收洗涤液的效果。

可选的，所述箱体与冷却装置之间连接有连接台，所述连接台呈圆台型设置，所述连接台较大的一端连通所述箱体，较小的一端连通所述冷却装置。

通过采用上述技术方案，连接台呈圆台状设置，使同一时间有更多的参杂着洗涤液成分的氢气进入冷却装置中，使更多的氢气中的洗涤液成分被液化，提高了冷却装置的液化效率。

可选的，所述冷却装置为列管式换热器，所述冷却装置内的换热管一端连通所述连接台，另一端连通所述汽水分离器。

通过采用上述技术方案，工作人员利用列管式换热器的导热性好、占地面积小的特点，将列管式换热器安装在箱体上，并利用导热性好的换热管对参杂着洗涤液成分的氢气进行冷却，使氢气中的洗涤液成分能快速地被液化，使更加纯净的氢气排出冷却装置，提高了氢气中洗涤液成分的分离效率。

可选的，所述换热管内沿其长度方向连接有若干挡板，相邻两块所述挡板两两交错设置。

通过采用上述技术方案，挡板延长了氢气的流动路径，使氢气中的洗涤液成分尽可能地被液化，最后重新流入洗涤液中，提高了氢气中洗涤液成分的分离效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.从制氢设备中产出的氢气与碱水混合物从进料管进入气碱分离腔，较重的碱水掉落在碱溶液中，当碱溶液达到一定高度时，从碱水排管中流出，较轻的氢气进入输送管且排入洗涤液中，氢气以气泡的形式上升，直至脱离洗涤液，且进入冷却装置，冷却装置将氢气中洗涤液成分液化后，将氢气排入汽水分离器中，进一步将氢气中的洗涤液成分从氢气中分离，最后排出氢气，实现氢气与碱水分离的效果。碱水从进料管流入碱溶液中，当碱溶液达到一定高度时，从碱水排管中流出，实现了碱水的回收，冷却装置将氢气中的洗涤液成分液化后，洗涤液通过自重重新流入洗涤液内，实现了洗涤液的回收，提高了洗涤液和碱的回收效果；

2.溢流管用于将过多的洗涤液流入碱溶液中，使洗涤液与碱溶液融合，达到进一步回收洗涤液的效果；

3.挡板延长了氢气的流动路径，使氢气中的洗涤液成分尽可能地被液化，最后重新流入洗涤液中，提高了氢气中洗涤液成分的分离效率。

附图说明

图1是本申请实施例中一种制氢系统中气液分离装置的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中气液分离装置的俯视图。

图3是图2中A-A剖视图。

图4是图2中B-B剖视图

附图标记说明：1、箱体；11、气碱分离腔；12、洗涤腔；13、进料管；14、碱水排管；15、补水管；16、顶板；17、连接台；2、分隔板；21、输送管；22、溢流管；3、冷却装置；31、换热管；32、挡板；4、汽水分离器；41、排气管；5、固定柱；51、尖刺。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种制氢系统中气液分离装置。参照图1、图2和图3，一种制氢系统中气液分离装置包括箱体1，箱体1的顶部开口设置，箱体1内竖向固定连接有分隔板2，分隔板2将箱体1的内部分隔成气碱分离腔11和洗涤腔12，气碱分离腔11内设置有碱溶液，洗涤腔12内设置有洗涤液，洗涤液可以为水，洗涤液的水平面高于碱溶液的水平面。箱体1上连接有进料管13、碱水排管14和补水管15，进料管13连通气碱分离腔11，且高于碱溶液的水平面，碱水排管14连通气碱分离腔11的底部，碱水排管14上设置有电磁阀，补水管15连通洗涤腔12，且补水管15的高度高于洗涤液的水平面。分隔板2上固定连接有输送管21，输送管21的一端连通气碱分离腔11，且高于碱溶液的水平面，输送管21的另一端连通洗涤腔12，且位于洗涤液内。箱体1的开口处通过螺栓连接有顶板16，顶板16上连接有用于冷却氢气中洗涤液成分的冷却装置3，冷却装置3的出口处固定连接有汽水分离器4，汽水分离器4的出口处固定连接有排气管41。

从制氢设备中产出的氢气与碱水混合物从进料管13进入气碱分离腔11，较重的碱水掉落在碱溶液中，当碱溶液达到一定高度时，从碱水排管14中流出。较轻的氢气从输送管21排入洗涤腔12的洗涤液中，氢气以气泡的形式上升，直至脱离洗涤液，且进入冷却装置3，冷却装置3将氢气中的水分液化后，将氢气排入汽水分离器4中，进一步将氢气中的水分从氢气中分离，最后排出氢气，实现氢气与碱水分离的效果。碱水从进料管13流入碱溶液中，当碱溶液达到一定高度时，从碱水排管14中流出，实现了碱水的回收。冷却装置3将氢气中的水分液化后，水通过自重重新流入洗涤液内，实现了水的回收，提高了水和碱的回收效果。

参照图4，分隔板2上固定连接有溢流管22，溢流管22的一端连通洗涤腔12，且高于洗涤液的水平面，溢流管22的另一端连通气碱分离腔11，且位于碱溶液的底部。工作人员补充洗涤液时，洗涤液的水平面超过溢流管22，多余的洗涤液经溢流管22流入碱溶液中，直至洗涤液的水平面与溢流管22齐平，洗涤液与碱溶液融合，起到回收洗涤液的效果。

参照图3，输送管21设置有若干根，本实施例以五根为例，五根输送管21沿着分隔板2的宽度方向排列，输送管21的另一端设置在洗涤液的底部。氢气从洗涤液的底部，以气泡的形式流出，进一步增加了氢气与洗涤液的接触时间，使氢气中参杂的碱水成分尽可能地与洗涤液融合，提高了氢气的纯净度。

参照图3，洗涤腔12内固定连接有若干固定柱5，若干固定柱5均平行于分隔板2的宽度方向。若干固定柱5设置成若干排，相邻的两排固定柱5两两交错设置。固定柱5沿其长度方向固定连接有若干尖刺51，尖刺51的尖端朝向下方。

氢气在洗涤液中以气泡的形式出现，有的气泡会比较大，内部蕴含的氢气较多，尖刺51用于将气泡打碎，使氢气以较小的气泡形式出现，使更多的氢气与洗涤液接触，提高了氢气中参杂的碱水成分与洗涤液融合的效率。

参照图3，冷却装置3为列管式换热器，冷却装置3竖向设置。冷却装置3与顶板16之间连接有连接台17，连接台17呈圆台型设置，连接台17较大的一端连通箱体1，较小的一端连通冷却装置3。连接台17用于收集更多的氢气，提高了冷却装置3的液化效率。

参照图3，冷却装置3内的换热管31内沿其长度方向固定连接有若干挡板32，若干挡板32均倾斜设置，从箱体1至冷却装置3方向，挡板32与挡板32和换热管31的连接处之间的相对位置距离逐渐减小，相邻两块挡板32两两交错设置。

挡板32延长了氢气的流动行程，使氢气中的水分更容易被液化在换热管31内，提高了从氢气中分离水分的效率。

本申请实施例一种制氢系统中气液分离装置的实施原理为：从制氢设备中产出的氢气与碱水混合物从进料管13进入气碱分离腔11，较重的碱水掉落在碱溶液中，当碱溶液达到一定高度时，从碱水排管14中流出，较轻的氢气从输送管21流入洗涤腔12的洗涤液中，氢气以气泡的形式上升，在上升过程中碰撞尖刺51，使气泡破裂成较小气泡，直至氢气脱离洗涤液，且进入冷却装置3内，冷却装置3将氢气中的水分液化后，将氢气排入汽水分离器4中，进一步将氢气中的水分从氢气中分离，最后通过排气管41排出氢气，实现氢气与碱水分离的效果。碱水从进料管13流入碱溶液中，当碱溶液达到一定高度时，从碱水排管14中流出，实现了碱水的回收；冷却装置3将氢气中的水分液化后，水通过自重重新流入洗涤液内，当补充洗涤液，洗涤液的水平面高于溢流管22时，洗涤液从溢流管22流入碱溶液内，直至洗涤液与溢流管22齐平，实现了水的回收，提高了水和碱的回收效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种制氢系统中气液分离装置，其特征在于：包括箱体(1)，所述箱体(1)空心设置，所述箱体(1)内竖向连接有分隔板(2)，所述分隔板(2)将所述箱体(1)内部分隔成气碱分离腔(11)和洗涤腔(12)，所述气碱分离腔(11)内设置有碱溶液，所述洗涤腔(12)内设置有洗涤液，所述洗涤液的水平面高于所述碱溶液的水平面，所述箱体(1)上连接有进料管(13)、碱水排管(14)和补水管(15)，所述进料管(13)的出料口高于所述碱溶液的水平面，所述碱水排管(14)位于所述气碱分离腔(11)的底部，所述补水管(15)连通所述洗涤腔(12)，所述分隔板(2)上设置有输送管(21)，所述输送管(21)的进气端连通所述气碱分离腔(11)的顶部，所述输送管(21)的出气端位于所述洗涤液内，所述箱体(1)的顶部设置有连通所述洗涤腔(12)的冷却装置(3)，所述冷却装置(3)用于冷却洗涤后的氢气，所述冷却装置(3)的出口端设置有排气管(41)，所述排气管(41)与所述冷却装置(3)之间连接有将所述氢气与所述洗涤液分离的汽水分离器(4)。

2.根据权利要求1所述的一种制氢系统中气液分离装置，其特征在于：所述输送管(21)的出气端位于所述洗涤腔(12)的底部。

3.根据权利要求1所述的一种制氢系统中气液分离装置，其特征在于：所述洗涤腔(12)内连接有若干固定柱(5)，若干所述固定柱(5)均水平设置，且均位于所述洗涤液内，所述固定柱(5)沿其长度方向连接有若干尖刺(51)，所述尖刺(51)的尖端朝向下方。

4.根据权利要求3所述的一种制氢系统中气液分离装置，其特征在于：若干所述固定柱(5)沿着竖向方向设置成若干排，相邻两排所述固定柱(5)两两交错设置。

5.根据权利要求1所述的一种制氢系统中气液分离装置，其特征在于：所述分隔板(2)上设置有溢流管(22)，所述溢流管(22)的一端连通所述洗涤腔(12)，且高于所述洗涤液的水平面，另一端连通所述气碱分离腔(11)的底部。

6.根据权利要求1所述的一种制氢系统中气液分离装置，其特征在于：所述箱体(1)与冷却装置(3)之间连接有连接台(17)，所述连接台(17)呈圆台型设置，所述连接台(17)较大的一端连通所述箱体(1)，较小的一端连通所述冷却装置(3)。

7.根据权利要求6所述的一种制氢系统中气液分离装置，其特征在于：所述冷却装置(3)为列管式换热器，所述冷却装置(3)内的换热管(31)一端连通所述连接台(17)，另一端连通所述汽水分离器(4)。

8.根据权利要求7所述的一种制氢系统中气液分离装置，其特征在于：所述换热管(31)内沿其长度方向连接有若干挡板(32)，相邻两块所述挡板(32)两两交错设置。

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