CN220714863U - 多腔式氢气分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多腔式氢气分离器，它包括呈竖直设置的分离器罐体，在分离器罐体的上端部安装有氢气排出口，在分离器罐体的下端部安装有下部排水口，在分离器罐体的下端侧面安装有混合氢气进口，在对应氢气排出口与混合氢气进口之间的分离器罐体内自上而下设有至少2组呈间隔设置的换热管，每组换热管的上端与下端均安装有管板，管板的外圆与分离器罐体的内圆固定，相邻两组换热管上的相邻两块管板之间形成缓冲腔，在对应每组换热管位置的分离器罐体上安装有冷却介质进口与冷却介质出口，在对应缓冲腔的分离器罐体上安装有侧向排水口。本实用新型提高了分离效率的同时还增加了系统运行的安全性。

Description

多腔式氢气分离器

技术领域

本实用新型涉及一种制氢分离器，本实用新型具体公开了一种多腔式氢气分离器。

背景技术

在制氢集成装置中，氢分离器一般会选择一个普通的气液分离器 ，正如专利CN116116146A所述橇装结构中的气液分离器，该分离器结构简单、经济性好，为单一腔体容器，能满足大多数工况。但是如果换热量大，只能通过增加腔体容器容积来实现，对空间要求大。

为了提高分离效率，通常也会在气液分离器内增加内件，最常见的是增加盘管，这样可以引入换热介质，通过冷热介质温度传递，提高分离效率。这种结构有个弊端，就是多了一个盘管部件，盘管往往是非标定制，制造工艺复杂，而且太小的分离器内部盘管也不好安装；太大的分离器，盘管的固定又是一个问题。盘管的支撑件会给分离器内部液相介质造成涡流，不利于液位平稳，不利于系统控制。

可利用常规的列管式换热器结构，换热管采用标准规格，这样只需要调整换热管的数量或长度来满足换热量，制造工艺简单。但是列管式换热器常为两个管箱、一个壳体，对于换热来说，氢气工作温度会有变化，对于氢气这种密度最低的气体，很容易带来压力的变化，对系统的稳定和工作的安全性都有不利影响。

化工工艺方面，通常会选择多个设备串联，逐级换热来实现工艺要求。但是这样会带来制造成本的上升，并且设备串联也会带来更多的管路，使集成复杂化。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种分离效率高、运行更加安全、结构简单且制造方便的多腔式氢气分离器。

按照本实用新型提供的技术方案，所述多腔式氢气分离器，它包括呈竖直设置的分离器罐体，在分离器罐体的上端部安装有氢气排出口，在分离器罐体的下端部安装有下部排水口，在分离器罐体的下端侧面安装有混合氢气进口，在对应氢气排出口与混合氢气进口之间的分离器罐体内自上而下设有至少2组呈间隔设置的换热管，每组换热管的上端与下端均安装有管板上，管板的外圆与分离器罐体的内圆固定，相邻两组换热管上的相邻两块管板之间形成缓冲腔，在对应每组换热管位置的分离器罐体上安装有冷却介质进口与冷却介质出口，在对应缓冲腔的分离器罐体上安装有侧向排水口。

作为优选，在自上而下的方向上，换热管的内径以及壁厚呈逐级增大设置。

作为优选，与每组换热管对应的冷却介质进口位于冷却介质出口的下方。

在对应氢气排出口与混合氢气进口之间的分离器罐体内自上而下设有2-3组呈间隔设置的换热管。

本实用新型提高了分离效率的同时还增加了系统运行的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的多腔式氢气分离器，如图1所示，它包括呈竖直设置的分离器罐体1，在分离器罐体1的上端部安装有氢气排出口2，在分离器罐体1的下端部安装有下部排水口3，在分离器罐体1的下端侧面安装有混合氢气进口4，在对应氢气排出口2与混合氢气进口4之间的分离器罐体1内自上而下设有至少2组呈间隔设置的换热管5，每组换热管5的上端与下端均安装有管板6上，管板6的外圆与分离器罐体1的内圆固定，每组换热管5对应的上、下两块管板6之间形成独立的换热腔，相邻两组换热管5上的相邻两块管板6之间形成缓冲腔，在对应每组换热管5位置的分离器罐体1上安装有冷却介质进口7与冷却介质出口8，在对应缓冲腔的分离器罐体1上安装有侧向排水口9。

在自上而下的方向上，换热管5的内径以及壁厚呈逐级增大设置。

与每组换热管5对应的冷却介质进口7位于冷却介质出口8的下方。

在对应氢气排出口2与混合氢气进口4之间的分离器罐体1内自上而下设有2-3组呈间隔设置的换热管5。

工作时，从冷却介质进口7接入冷媒介质、从冷却介质出口8接出冷媒介质，初始介质（氢气和水蒸气的混合物）从混合氢气进口4接入位于最下方的管板6的下方的分离器罐体1内，初始介质进入换热管5内，冷媒介质通过换热管5的管壁对初始介质进行冷却，液化大部分的水蒸气，液化水通过换热管5的内壁流到位于最下方的管板6的下方的分离器罐体1内，液化水积累一定的体积后，打开下部排水口3排出液化水。

剩余介质（氢气和少量水蒸气的混合物）上行并通过换热管5进入缓冲腔进行缓冲，相对均匀缓冲分布后，继续上行并进入上一级换热管5，从冷却介质进口7接入、从冷却介质出口8接出的冷媒介质通过换热管5的管壁对剩余介质进行冷却，液化部分水蒸气，液化水通过换热管5的内壁流到缓冲腔，液化水积累一定的体积后，打开侧向排水口9排出液化水。

如此自下而上对氢气进行逐级冷却，每一级冷却后均会液化一部分的水蒸气，最终气体通过氢气排出口2接出。

本实用新型中，对应于不同换热腔内的换热管5可以单独设置，包括数量、规格大小、布置方式甚至是材质。

本实用新型的分离器罐体1内自上而下设有至少2组呈间隔设置的换热管5，通过提高换热效率来增加分离效率。

本实用新型通过设置换热腔与缓冲腔，相邻两个换热腔之间设置缓冲腔，然后逐层、分段式换热，然后分别引入冷却介质进口7与冷却介质出口8，这样能细化介质走向，减少冷媒介质温度变化对氢气体积的影响，降低分离器罐体1内部压力波动，降低系统控制波动，让系统控制快速响应。

本实用新型在工作时只选用一种冷媒介质时，可以通过不同的冷却介质进口7独立进入不同的换热腔，减少冷媒介质的温度流失，保证换热效率。也以根据具体工艺，选用多种冷媒介质进行分段换热，这样有利于稳定工况环境，提高分离效率的同时还增加了系统运行的安全性。

本实用新型还具有结构简单、制造方便的优点。

Claims (4)

1.一种多腔式氢气分离器，其特征是：它包括呈竖直设置的分离器罐体（1），在分离器罐体（1）的上端部安装有氢气排出口（2），在分离器罐体（1）的下端部安装有下部排水口（3），在分离器罐体（1）的下端侧面安装有混合氢气进口（4），在对应氢气排出口（2）与混合氢气进口（4）之间的分离器罐体（1）内自上而下设有至少2组呈间隔设置的换热管（5），每组换热管（5）的上端与下端均安装有管板（6），管板（6）的外圆与分离器罐体（1）的内圆固定，相邻两组换热管（5）上的相邻两块管板（6）之间形成缓冲腔，在对应每组换热管（5）位置的分离器罐体（1）上安装有冷却介质进口（7）与冷却介质出口（8），在对应缓冲腔的分离器罐体（1）上安装有侧向排水口（9）。

2.如权利要求1所述的多腔式氢气分离器，其特征是：在自上而下的方向上，换热管（5）的内径以及壁厚呈逐级增大设置。

3.如权利要求1所述的多腔式氢气分离器，其特征是：与每组换热管（5）对应的冷却介质进口（7）位于冷却介质出口（8）的下方。

4.如权利要求1所述的多腔式氢气分离器，其特征是：在对应氢气排出口（2）与混合氢气进口（4）之间的分离器罐体（1）内自上而下设有2-3组呈间隔设置的换热管（5）。