CN220276644U - 一种水洗塔及气液分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水洗塔及气液分离系统，所述水洗塔包括：塔体，底部为通入待洗涤气体的气体入口，顶部为气体出口；填料层，填充于所述塔体内部，适于增加气液传质的接触面积；气体分布器，位于所述填料层正下方的塔体内部，适于将待洗涤气体进行均匀分布；液体分布器，设置在填料层上部的塔体内部，适于向下喷射液体以对待洗涤气体进行冷却、洗涤。本实用新型水洗塔内同时设置气体分布器与液体分布器，可大大改善塔内的气体分布与液体分布，避免气、液短路、偏流，大大地提高了气体的洗涤效果；水洗塔内设置填料层，可显著增加气液传质的接触面积，洗涤效果更好，可有效降低气体中的碱液夹带量。

Description

一种水洗塔及气液分离系统

技术领域

本实用新型涉及电解水制氢技术领域，具体涉及一种水洗塔及气液分离系统。

背景技术

碱水电解槽制氢是一种比较成熟的技术手段。碱水电解槽以大约30%KOH溶液为电解质，在直流电的作用下，将水电解为氢气和氧气。阴极析出的氢气和阳极析出的氧气分别夹带着碱液进入氢气分离器和氧气分离器。在氢气分离器中，氢气与夹带的碱水分离，分离后的氢气进入氢气洗涤器，用纯水对气体进行鼓泡式洗涤，去除夹带的少量碱液。在氧气分离器中，氧气与夹带的碱水分离，分离后的氧气进入氧气洗涤器，用纯水对气体进行鼓泡式洗涤，去除夹带的少量碱液。鼓泡洗涤后的氢气进入氢气纯化系统进行提纯。

目前的洗涤器是将气体管道插入水中，氢气或氧气从水中鼓泡通过时，气体中夹带的少量碱液被洗涤到水中。这种鼓泡式洗涤，由于气体分布不均匀，且洗涤时气液接触面积小，因此洗涤效果差，氢气和氧气仍会夹带少量碱液进入后续的纯化系统。这会导致纯化系统出现碱腐蚀及催化剂、吸附剂堵塞等问题，影响纯化系统运行的纯化性能与系统稳定性。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服目前的洗涤器洗涤效果差的缺陷，从而提供一种水洗塔及气液分离系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种水洗塔，包括：

塔体，底部为通入待洗涤气体的气体入口，顶部为气体出口；

填料层，填充于所述塔体内部，适于增加气液传质的接触面积；

气体分布器，位于所述填料层正下方的塔体内部，适于将待洗涤气体进行均匀分布；

液体分布器，设置在填料层上部的塔体内部，适于向下喷射液体以对待洗涤气体进行冷却、洗涤。

进一步优化技术方案，所述塔体的内部由下至上依次分设为接触段、冷却段和封头段；

所述填料层设置在接触段；所述冷却段设置有适于使得洗涤后气体通过并对洗涤后气体中的水汽进行冷却、冷凝的冷却器。

进一步优化技术方案，所述冷却器包括：

冷却器底板；

冷却器顶板；

若干换热管，分别间隔设置在冷却器底板和冷却器顶板之间，并与塔体的接触段和封头段相连通；

冷却器侧板，与冷却器底板、冷却器顶板以及若干换热管之间构成冷却介质存储腔，所述冷却介质存储腔与换热管之间互不连通；

冷却介质入口，与冷却介质存储腔相连通，适于向冷却介质存储腔通入冷却介质；

冷却介质出口，与冷却介质存储腔相连通，适于将经换热后的冷却介质排出。

进一步优化技术方案，所述冷却器侧板为塔体的一部分。

进一步优化技术方案，所述冷却器还包括：

排气口，与冷却介质存储腔相连通，适于在冷却器启动时将冷却介质存储腔内部气体排出；

放净口，与冷却介质存储腔相连通，适于在冷却器停机后将冷却介质存储腔内部冷却介质排空。

进一步优化技术方案，所述冷却器与塔体之间通过设备法兰连接。

进一步优化技术方案，所述气体分布器对填料层进行支撑。

进一步优化技术方案，所述封头段的内部设置有适于滤除洗涤后气体中的水雾的除沫器。

一种气液分离系统，包括：

气液分离装置，具有进气口、出气口和排液口；

所述的水洗塔，所述塔体的气体入口与气液分离装置的出气口相连接。

进一步优化技术方案，所述气液分离装置为碱水电解制氢系统中的氢气气液分离装置或氧气气液分离装置。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的一种水洗塔，采用水洗塔作为洗涤器，利用系统补水对氢气或氧气进行洗涤，水洗效果好，可有效降低气体中碱液的夹带。水洗塔内同时设置气体分布器与液体分布器，可大大改善塔内的气体分布与液体分布，避免气、液短路、偏流，大大地提高了气体的洗涤效果；水洗塔内设置填料层，可显著增加气液传质的接触面积，洗涤效果更好，可有效降低气体中的碱液夹带量。

2.本实用新型提供的一种水洗塔，在水洗塔上方集成氢气/氧气冷却器，利用冷却水或冷媒对气体进行降温，使气体中的水汽冷却、冷凝，降低气体出口的气体中的水汽含量。本实用新型通过液体分布器喷出的液体以及冷却器对气体分别进行两次冷却，进一步使得气体中的部分饱和水被充分冷凝成液态水。

3.本实用新型提供的一种水洗塔，气体从换热管的底部进入，并与冷却介质存储腔内部的冷却介质进行热交换后从换热管的顶部排出，进而有效地实现了对气体进行冷却、冷凝的效果。

4.本实用新型提供的一种水洗塔，封头段的内部设置有除沫器，减少气体中的水雾夹带。

5.本实用新型提供的一种水洗塔，集水洗、冷却、除雾等多个功能为一体，降低了投资与占地。

6.本实用新型提供的一种气液分离系统，将水洗塔用于对氢气或氧气进行洗涤，能够提高氢气/氧气的洗涤效果，尽可能地避免氢气/氧气夹带碱液进入后续的纯化系统。并且降低了氢气/氧气中的水汽含量，减轻了纯化系统的脱水负荷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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是本实用新型提供的一种水洗塔的结构示意图。

附图标记：

1、气体入口法兰，2、气体分布器，3、填料层，4、塔体，5、洗涤水入口，6、液体分布器，7、第一法兰，8、冷却介质入口，9、放净口，10、换热管，11、排气口，12、冷却介质出口，13、第二法兰，14、上封头，15、除沫器，16、气体出口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了一种水洗塔，包括塔体4、液体分布器6、填料层3和气体分布器2。

塔体4的底部为通入待洗涤气体的气体入口，顶部为气体出口16。塔体的内部由下至上依次分设为接触段、冷却段和封头段。

填料层3填充于接触段内部，适于增加气液传质的接触面积。水洗塔内部装填的填料可以有多种类型，包括但不限于拉西环、鲍尔环、θ环等。

气体分布器2，位于填料层3正下方的塔体内部，适于将待洗涤气体进行均匀分布。并且本实施例中的气体分布器2还能够对填料层3进行支撑。

液体分布器6设置在填料层3上部的塔体内部，适于向下喷射液体以对待洗涤气体进行冷却、洗涤。液体分布器6上设置有洗涤水入口5、喷射管路以及喷头，喷射管路水平布置，洗涤水入口5位于塔体外部。

上述一种水洗塔，水洗效果好，可有效降低气体中碱液的夹带。水洗塔内同时设置气体分布器2与液体分布器6，可大大改善塔内的气体分布与液体分布，避免气、液短路、偏流，大大地提高了气体的洗涤效果；水洗塔内设置填料层，可显著增加气液传质的接触面积，洗涤效果更好，可有效降低气体中的碱液夹带量。

为了进一步降低气体中的碱液夹带量，本实施例在冷却段处设置有冷却器，冷却器适于使得洗涤后气体通过并对洗涤后气体中的水汽进行冷却、冷凝。本实施例在水洗塔上方集成冷却器，利用冷却水或冷媒对气体进行降温，使气体中的水汽冷却、冷凝，降低气体出口的气体中的水汽含量。

冷却器为列管式换热器，冷却器包括冷却器底板、冷却器顶板、换热管10、冷却器侧板、冷却介质入口8和冷却介质出口12。换热管设置有若干个，分别竖直间隔设置在冷却器底板和冷却器顶板之间，并与塔体的接触段和封头段相连通。冷却器底板、冷却器顶板和冷却器侧板围设成冷却器壳体结构。冷却器侧板与冷却器底板、冷却器顶板以及若干换热管之间构成冷却介质存储腔，冷却介质存储腔与换热管之间互不连通。冷却介质入口8与冷却介质存储腔相连通，适于向冷却介质存储腔通入冷却介质。冷却介质出口12与冷却介质存储腔相连通，适于将经换热后的冷却介质排出。上述冷却器，气体从换热管的底部进入，并与冷却介质存储腔内部的冷却介质进行热交换后从换热管的顶部排出，进而有效地实现了对气体进行冷却、冷凝的效果。

冷却介质入口8输入的冷却介质为碱水电解制氢系统中的补水，利用系统补水对氢气与氧气进行洗涤。

作为一种进一步改进的实施方式，冷却器侧板为塔体的一部分，即本实施例利用塔体作为冷却器侧板，进而节省了冷却器的制作成本。

作为一种进一步改进的实施方式，冷却器还包括排气口11和放净口9。排气口11与冷却介质存储腔相连通，适于在冷却器启动时将冷却介质存储腔内部气体排出。放净口9与冷却介质存储腔相连通，适于在冷却器停机后将冷却介质存储腔内部冷却介质排空。排气口11设置在冷却器的高点位置，放净口9设置在冷却器的低点位置。

作为一种进一步改进的实施方式，冷却器与塔体之间通过设备法兰连接。更为具体地，冷却器底板通过第一法兰7与塔体可拆卸连接，冷却器顶板通过第二法兰13与塔体可拆卸连接。

作为一种进一步改进的实施方式，封头段的内部设置有除沫器15，除沫器15适于滤除洗涤后气体中的水雾，减少气体中的水雾夹带。除沫器的类型可以有多种形式，包括但不限于丝网除沫器、波纹板除沫器等。

液体分布器6的下方还可设置至少一块各种类型的塔板。

实施例2

一种气液分离系统，包括气液分离装置和实施例1的水洗塔。其中，气液分离装置具有进气口、出气口和排液口。水洗塔的塔体的气体入口与气液分离装置的出气口相连接。更为具体地，水洗塔的塔体底部设置有气体入口法兰1，气体入口法兰1与气液分离装置的气体出口法兰可拆卸连接。

气液分离装置为碱水电解制氢系统中的氢气气液分离装置或氧气气液分离装置。本实施例中的水洗塔用于对氢气或氧气进行洗涤，能够提高氢气/氧气的洗涤效果，尽可能地避免氢气/氧气夹带碱液进入后续的纯化系统。并且本实施例降低了氢气/氧气中的水汽含量，减轻了纯化系统的脱水负荷。

本实用新型的运行过程如下：

从气液分离装置出来的氢气/氧气通过气体入口法兰1进入水洗塔。气体分布器2兼做填料的支撑板。气体通过气体分布器2后均匀分布，然后自下而上通过填料层3。系统补水（纯水）从洗涤水入口5进入水洗塔，经液体分布器6后均匀的喷洒落下。纯水自上而下进入填料层3。在填料层内，气液两相在填料表面经过充分的接触与传质，气体中夹带的碱液进入水相，气体被洗涤干净。

洗涤后的液相溢流返回气液分离装置；洗涤后的气相则进入冷却器。通过冷却水对洗涤后的气体进行冷却。冷却水走壳程，从冷却介质入口8进入，并从冷却介质出口12排出。气体走管程，在冷却过程中，气体内的水汽会部分冷凝为液态水，在重力的作用下自流至气液分离装置。

冷却后的气体进入除沫器15，去除气体中可能夹带的水雾。除沫器15设置在上封头14内，上封头与冷却器通过第二法兰13相连。最终气体从气体出口16排出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种气液分离系统，其特征在于，包括：

气液分离装置，具有进气口、出气口和排液口；所述气液分离装置为碱水电解制氢系统中的氢气气液分离装置或氧气气液分离装置；

水洗塔，所述塔体的气体入口与气液分离装置的出气口相连接；

所述水洗塔，包括：

塔体，底部为通入待洗涤气体的气体入口，顶部为气体出口（16）；所述塔体的内部由下至上依次分设为接触段、冷却段和封头段；

填料层（3），填充于所述塔体内部，适于增加气液传质的接触面积；所述填料层（3）设置在接触段；所述冷却段设置有适于使得洗涤后气体通过并对洗涤后气体中的水汽进行冷却、冷凝的冷却器；

气体分布器（2），位于所述填料层（3）正下方的塔体内部，适于将待洗涤气体进行均匀分布；

液体分布器（6），设置在填料层（3）上部的塔体内部，适于向下喷射液体以对待洗涤气体进行冷却、洗涤；

所述冷却器为列管式换热器，所述冷却器包括：

冷却器底板；

冷却器顶板；

若干换热管，分别间隔设置在冷却器底板和冷却器顶板之间，并与塔体的接触段和封头段相连通；

冷却器侧板，与冷却器底板、冷却器顶板以及若干换热管之间构成冷却介质存储腔，所述冷却介质存储腔与换热管之间互不连通；所述冷却器侧板为塔体的一部分；

冷却介质入口（8），与冷却介质存储腔相连通，适于向冷却介质存储腔通入冷却介质；

冷却介质出口（12），与冷却介质存储腔相连通，适于将经换热后的冷却介质排出。

2.根据权利要求1所述的一种气液分离系统，其特征在于，所述冷却器还包括：

排气口（11），与冷却介质存储腔相连通，适于在冷却器启动时将冷却介质存储腔内部气体排出；

放净口（9），与冷却介质存储腔相连通，适于在冷却器停机后将冷却介质存储腔内部冷却介质排空。

3.根据权利要求1或2所述的一种气液分离系统，其特征在于，所述冷却器与塔体之间通过设备法兰连接。

4.根据权利要求3所述的一种气液分离系统，其特征在于，所述气体分布器（2）对填料层（3）进行支撑。

5.根据权利要求1或2所述的一种气液分离系统，其特征在于，所述封头段的内部设置有适于滤除洗涤后气体中的水雾的除沫器（15）。