CN220265276U - 一种氢气洗涤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于洗涤器技术领域，特别涉及一种氢气洗涤装置。其技术方案为：一种氢气洗涤装置，包括洗涤器，洗涤器的下端连接有氢气进口均布装置和液相洗涤液进口管，液相洗涤液进口管位于氢气进口均布装置上侧，洗涤器的上部连接有气相洗涤液进口管，气相洗涤液进口管伸出洗涤器的一端连接有喷淋装置，洗涤器的下部还连接有冷却换热盘管，洗涤器的中段连接有溢流管，溢流管位于冷却换热盘管上侧，洗涤器的上端设置有封头，封头上连接有氢气出口管。本实用新型提供了一种洗涤效率的氢气洗涤装置。

Description

一种氢气洗涤装置

技术领域

本实用新型属于洗涤器技术领域，特别涉及一种氢气洗涤装置。

背景技术

氢气是稀有金属冶炼及硬质合金加工等工艺过程中必不可少的动力气体和原料气体，在采用水电解制氢过程中产生一些杂质气体混合在氢气中。氢气中的杂质气体对后续工艺系统有一定的影响，特别是质子交换膜氢燃料电池汽车用氢品质要求较高，需要对氢气进行净化洗涤。

电解水制氢产生的氢气纯度无法满足质子交换膜氢燃料电池汽车用氢品质要求，通常需要通过氢气洗涤装置对氢气进行洗涤，目前多采用填料式洗涤塔。填料式洗涤塔主要是在洗涤器内设置填料层，顶部布置洗涤液喷淋装置，氢气通过进气管道从底部直接进气，然后氢气自下而上通过填料层，在填料层内与洗涤液进行吸收传质，实现氢气洗涤纯化的目的。填料式洗涤塔可根据工艺需要采用多级喷淋，多级填料层的方式。

现有填料式洗涤塔较容易出现填料堵塞和损坏，需定期进行检查、更换，其运行维护成本较高；另氢气从底部直接通过管道进入洗涤器后，氢气与洗涤液混合不均，氢气洗涤效果不佳，且顶部喷淋装置存在喷淋死区；采用填料塔洗涤，一般氢气出口温度相对较高，还需在系统中增设冷却换热设备，其系统复杂；填料塔内氢气阻力损失较大，影响后端氢气压缩机增压效果。

本实用新型提出一种新型立式洗涤装置，氢气通过在洗涤器底部的均布装置进入，洗涤液通过切向管道进入，氢气自下而上进入洗涤器液相空间，与洗涤液充分混合，强化洗涤传质动力，提高氢气一次洗涤效率。在洗涤器液相空间内置有冷却换热盘管，用于冷却氢气，降低了氢气出口温度，相较于外置式冷却换热设备，系统简单。在洗涤器气相空间布置喷淋雾化装置，使洗涤液充分雾化成伞状，经过一次洗涤后的氢气从下部进入，穿过伞状雾化层，进行氢气的二次洗涤，无喷淋死区问题，且相对于填料塔具有阻损小的特点。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种洗涤效率的氢气洗涤装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种氢气洗涤装置，包括洗涤器，洗涤器的下端连接有氢气进口均布装置和液相洗涤液进口管，液相洗涤液进口管位于氢气进口均布装置上侧，洗涤器的上部连接有气相洗涤液进口管，气相洗涤液进口管伸出洗涤器的一端连接有喷淋装置，洗涤器的下部还连接有冷却换热盘管，洗涤器的中段连接有溢流管，溢流管位于冷却换热盘管上侧，洗涤器的上端设置有封头，封头上连接有氢气出口管。

本实用新型的氢气进口均布装置能将氢气均匀通入洗涤器内，氢气自下而上进入洗涤器的液相空间，液相洗涤液管通入液相洗涤液，氢气能与液相洗涤液充分接触，提高氢气洗涤效率。

在洗涤器的液相空间内置冷却换热盘管，用于冷却氢气，降低了氢气出口温度，相较于外置式冷却换热设备，系统简单。

在洗涤器气相空间布置喷淋雾化装置，使洗涤液充分雾化成伞状，经过一次洗涤后的氢气从下部进入，穿过伞状雾化层，进行氢气的二次洗涤，无喷淋死区问题，且相对于填料塔具有阻损小的特点。

作为本实用新型的优选方案，所述氢气进口均布装置包括进气母管，进气母管伸出洗涤器的一端设置有氢气进口，进气母管上连接有进气支管，进气支管上设置有若干氢气进气小孔。进气母管上连接若干氢气支管，氢气支管上设置若干氢气进气小孔，从而所有氢气进气小孔在洗涤器内充分分散开，提高氢气与液相洗涤液的接触效果。

作为本实用新型的优选方案，所有进气支管的流通面积之和为进气母管的流通面积的1.25～1.5倍。

作为本实用新型的优选方案，所述进气支管上的所有氢气进气小孔的流量面积之和为进气支管流通面积的1.25～1.5倍。

作为本实用新型的优选方案，所述氢气进气小孔分布在进气支管下侧。氢气进气小孔分别位于进气支管的中心线两侧30°方向和底部正下方，避免出口氢气吹刷邻近管壁和洗涤器的内壁。

作为本实用新型的优选方案，所述冷却换热盘管的下端连接有冷却换热进口管，冷却换热盘管的上端连接冷却水出口管，冷却水出口管和冷却水进口管均连接于洗涤器上。

作为本实用新型的优选方案，所述液相洗涤液进口管的中心线与洗涤器的中心错开。液相洗涤液进口管与洗涤器的筒体焊接，液相洗涤液进口管与洗涤器的筒体为切向连接方式，使进入的洗涤液在洗涤器的液相空间形成旋流扰动，提高氢气与洗涤液的接触时间和传质动力。

作为本实用新型的优选方案，所述液相洗涤液进口管的中心线与洗涤器的中心线的间距比冷却换热盘管的布管半径大50～250mm。当洗涤液切向进入洗涤器时，可避免洗涤液高速冲刷冷却换热盘管，降低冷却换热盘管由于液体冲刷破损导致的泄露风险。

作为本实用新型的优选方案，还包括洗涤液管，洗涤液管分成两路后分别连接液相洗涤液进口管和气相洗涤液进口管。该洗涤装置采用液相洗涤和气相洗涤结合方式，可根据氢气处理量需要，单独开启气/液相洗涤液进口阀，控制洗涤液用量，节省了运维成本。

作为本实用新型的优选方案，所述氢气出口管内或封头的下部内设置有除沫丝网。氢气出口管设置在洗涤器的封头上，便于洗涤处理后的氢气排出。在氢气出口管内或洗涤器的封头下部布置有除沫丝网，将上升氢气中携带的小液滴粘附分离，然后氢气从氢气出口排出。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型的氢气进口均布装置能将氢气均匀通入洗涤器内，氢气自下而上进入洗涤器的液相空间，液相洗涤液管通入液相洗涤液，氢气能与液相洗涤液充分接触，提高氢气洗涤效率。

2.在洗涤器的液相空间内置冷却换热盘管，用于冷却氢气，降低了氢气出口温度，相较于外置式冷却换热设备，系统简单。

3.在洗涤器气相空间布置喷淋雾化装置，使洗涤液充分雾化成伞状，经过一次洗涤后的氢气从下部进入，穿过伞状雾化层，进行氢气的二次洗涤，无喷淋死区问题，且相对于填料塔具有阻损小的特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型部分结构的俯视图；

图3是氢气进口均布装置的结构示意图；

图4是进气支管的剖视图。

图中：1-手孔；2-氢气出口管；3-除沫丝网；4-喷淋装置；5-洗涤器；6-冷却水出口管；7-冷却水进口管；8-氢气进口均布装置；9-第一支撑角钢；10-进气支管；11-进气母管；12-氢气进口；13-液相洗涤液进口管；14-冷却换热盘管；15-溢流管；16-第二支撑角钢；17-第二U型螺栓；18-气相洗涤液进口管；19-氢气进气小孔；20-液相洗涤液控制阀；21-气相洗涤液控制阀；22-封头；23-第一U型螺栓；24-洗涤液管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例的氢气洗涤装置，包括洗涤器5，洗涤器5的下端连接有氢气进口均布装置8和液相洗涤液进口管13，液相洗涤液进口管13位于氢气进口均布装置8上侧，洗涤器5的上部连接有气相洗涤液进口管18，气相洗涤液进口管18伸出洗涤器5的一端连接有喷淋装置4，洗涤器5的下部还连接有冷却换热盘管14，洗涤器5的中段连接有溢流管15，溢流管15位于冷却换热盘管14上侧，洗涤器5的上端设置有封头22，封头22上连接有氢气出口管2。

如图3所示，所述氢气进口均布装置8包括进气母管11，进气母管11伸出洗涤器5的一端设置有氢气进口12，进气母管11上连接有进气支管10，进气支管10上设置有若干氢气进气小孔19。进气母管11上连接若干氢气支管，氢气支管上设置若干氢气进气小孔19，从而所有氢气进气小孔19在洗涤器5内充分分散开，提高氢气与液相洗涤液的接触效果。

其中，所有进气支管10的流通面积之和为进气母管11的流通面积的1.25～1.5倍。相邻进气支管10的间距为100～150mm，同时进气支管10在洗涤器5中均匀布置。

氢气进气小孔19直径为4～6mm，每组氢气进气小孔19的间距为80～120mm。进气支管10上的所有氢气进气小孔19的流量面积之和为进气支管10流通面积的1.25～1.5倍。

如图4所示，每组氢气进气小孔19的数量为三个，分布在进气支管10下侧。每组的三个氢气进气小孔19分别位于进气支管10的中心线两侧30°方向和底部正下方，避免出口氢气吹刷邻近管壁和洗涤器5的内壁。

在洗涤器5的筒体内壁上设置有第一支撑角钢9，第一支撑角钢9通过第一U型螺栓23与进气支管10连接，确保进气支管10的稳定与安全。

如图1和图2所示，所述冷却换热盘管14的下端连接有冷却换热进口管，冷却换热盘管14的上端连接冷却水出口管6，冷却水出口管6和冷却水进口管7均连接于洗涤器5上。冷却换热盘管14的材料为304不锈钢；冷却换热盘管14的管径为DN25～DN50；冷却换热盘管14布置直径为300～1000mm；冷却换热盘管14旋向倾斜角度4°～5.5°。在冷却换热盘管14上方、洗涤器5的筒体内壁设置有第二支撑角钢16，第二支撑角钢16通过第二U型螺栓17与冷却换热盘管14连接固定。

所述液相洗涤液进口管13的中心线与洗涤器5的中心错开，即液相洗涤液进口管13与洗涤器5的筒体为切向连接方式。液相洗涤液进口管13与洗涤器5的筒体焊接，液相洗涤液进口管13与洗涤器5的筒体为切向连接方式，使进入的洗涤液在洗涤器5的液相空间形成旋流扰动，提高氢气与洗涤液的接触时间和传质动力。

更进一步，所述液相洗涤液进口管13的中心线与洗涤器5的中心线的间距比冷却换热盘管14的布管半径大50～250mm。当洗涤液切向进入洗涤器5时，可避免洗涤液高速冲刷冷却换热盘管14，降低冷却换热盘管14由于液体冲刷破损导致的泄露风险。

本实用新型还包括洗涤液管24，洗涤液管24分成两路后分别连接液相洗涤液进口管13和气相洗涤液进口管18。洗涤液管24连接液相洗涤液进口管13的一段上设置有液相洗涤液控制阀20，洗涤液管24连接气相洗涤液进口管18的一段上设置有气相洗涤液控制阀21。该洗涤装置采用液相洗涤和气相洗涤结合方式，可根据氢气处理量需要，单独开启气相洗涤液控制阀21或液相洗涤液进口阀，控制洗涤液用量，节省了运维成本。

更进一步，所述封头22内设置有除沫丝网3。氢气出口管2设置在洗涤器5的封头22上，便于洗涤处理后的氢气排出。在氢气出口管2内或洗涤器5的封头22下部布置有除沫丝网3，将上升氢气中携带的小液滴粘附分离，然后氢气从氢气出口排出。

在正常工况工作时，冷却换热盘管14需完全浸没在洗涤液中，在正常液位上方设置洗涤液溢流管15。

气相洗涤液进口管18与洗涤器5的筒体焊接连接，在洗涤器5内部设置有喷淋装置4，洗涤液通过喷淋装置4实现洗涤液的雾化。喷淋装置4的安装高度应能使洗涤液充分雾化，喷淋装置4距离洗涤器5内洗涤液正常液位0.75DN～1.25DN；其中DN为洗涤器5内径。喷淋装置4的数量根据氢气洗涤处理量核算确定，喷淋装置4应均匀布置在洗涤器5内。

经液相洗涤液后的氢气，在洗涤器5内向上通过喷淋装置4雾化后的伞状液膜，使氢气二次洗涤，进一步降低氢气杂质含量，满足工艺系统的要求。

氢气出口管2设置在洗涤器5的封头22上，便于洗涤处理后的氢气排出。在氢气出口管2内或洗涤器5的封头22下部布置有除沫丝网3，将上升氢气中携带的小液滴粘附分离，然后氢气从氢气出口排出。

在封头22的端部设置有手孔1，用于装卸除沫丝网3装置，便于安装与更换。

工作过程：氢气通过洗涤器5底部的进气母管11进入，经过均布的进气支管10，在进气支管10上设置一定数量氢气进气小孔19，使氢气能均匀进入洗涤器5的液相空间。氢气洗涤液通过液相洗涤液进口管13进入洗涤器5，液相洗涤液进口管13为切向布置，使洗涤器5内液体产生旋转扰流，强化洗涤传质动力，提高氢气洗涤效率。洗涤液与底部进入的氢气充分混合，进行一次洗涤。同时在洗涤器5的液相空间设置有冷却换热盘管14，通过外部制冷获得的冷却水(7～10℃)进入冷却换热盘管14，对氢气进行冷却，降低氢气出口温度35℃。氢气经过液相洗涤和冷却后进入洗涤器5的气相空间。在洗涤器5的气相空间布置喷淋装置4，使进入的洗涤液充分雾化成伞状。此时，经过一次洗涤后的氢气从液相自下而上进入气相空间，穿过伞状雾化层，进行氢气的二次洗涤，进一步降低出口氢气杂质，提高氢气处理效率。洗涤液管24连接液相洗涤液进口管13的一段上设置有液相洗涤液控制阀20，洗涤液管24连接气相洗涤液进口管18的一段上设置有气相洗涤液控制阀21，根据氢气处理量控制洗涤液进口方式和进液量，可实现节省洗涤液用量目的。当洗涤器5内部的液位超过正常工作液位时，可通过溢流管15口回流洗涤液槽中。

综上，本实用新型的氢气进口均布装置8能将氢气均匀通入洗涤器5内，氢气自下而上进入洗涤器5的液相空间，液相洗涤液管24通入液相洗涤液，氢气能与液相洗涤液充分接触，提高氢气洗涤效率。

在洗涤器5的液相空间内置冷却换热盘管14，用于冷却氢气，降低了氢气出口温度。常规氢气洗涤器5氢气出口温度40～45℃，本实用新型的洗涤器5内部设置有冷却换热盘管14，用于冷却进入的氢气，降低氢气出口温度35℃，其系统简单，运行维护方便。

在洗涤器5气相空间布置喷淋雾化装置，使洗涤液充分雾化成伞状，经过一次洗涤后的氢气从下部进入，穿过伞状雾化层，进行氢气的二次洗涤，无喷淋死区问题，且相对于填料塔具有阻损小的特点。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢气洗涤装置，其特征在于：包括洗涤器(5)，洗涤器(5)的下端连接有氢气进口均布装置(8)和液相洗涤液进口管(13)，液相洗涤液进口管(13)位于氢气进口均布装置(8)上侧，洗涤器(5)的上部连接有气相洗涤液进口管(18)，气相洗涤液进口管(18)伸出洗涤器(5)的一端连接有喷淋装置(4)，洗涤器(5)的下部还连接有冷却换热盘管(14)，洗涤器(5)的中段连接有溢流管(15)，溢流管(15)位于冷却换热盘管(14)上侧，洗涤器(5)的上端设置有封头(22)，封头(22)上连接有氢气出口管(2)。

2.根据权利要求1所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：所述氢气进口均布装置(8)包括进气母管(11)，进气母管(11)伸出洗涤器(5)的一端设置有氢气进口(12)，进气母管(11)上连接有进气支管(10)，进气支管(10)上设置有若干氢气进气小孔(19)。

3.根据权利要求2所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：所有进气支管(10)的流通面积之和为进气母管(11)的流通面积的1.25～1.5倍。

4.根据权利要求2所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：所述进气支管(10)上的所有氢气进气小孔(19)的流量面积之和为进气支管(10)流通面积的1.25～1.5倍。

5.根据权利要求2所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：所述氢气进气小孔(19)分布在进气支管(10)下侧。

6.根据权利要求1所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：所述冷却换热盘管(14)的下端连接有冷却换热进口管，冷却换热盘管(14)的上端连接冷却水出口管(6)，冷却水出口管(6)和冷却水进口管(7)均连接于洗涤器(5)上。

7.根据权利要求1所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：所述液相洗涤液进口管(13)的中心线与洗涤器(5)的中心错开。

8.根据权利要求7所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：所述液相洗涤液进口管(13)的中心线与洗涤器(5)的中心线的间距比冷却换热盘管(14)的布管半径大50～250mm。

9.根据权利要求1所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：还包括洗涤液管(24)，洗涤液管(24)分成两路后分别连接液相洗涤液进口管(13)和气相洗涤液进口管(18)。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种氢气洗涤装置，其特征在于：所述氢气出口管(2)内或封头(22)的下部内设置有除沫丝网(3)。