【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢，尤其涉及电解水制氢的气液分离塔及气液分离方法。
技术介绍
1、氢能以其来源广、可储存、燃烧值高和无碳排放等优点，被广泛用于电力、交通、钢铁、电子技术等领域。目前生产氢气有多种方式，但最环保绿色制氢的方式就是电解水制氢。
2、电解水制氢是通过电解槽，将水在电解液中进行电解后制取，电解槽制取氢后是以氢气(或氧气)和电解液一起排出，这就需要将氢气(或氧气)由电解液中排出，排出气体后的电解液经冷却降温后再进入电解槽进行电解制取氢气，达到电解液的循环利用。由电解液中分离出来的气体(氢气或氧气)内含有很多水分和少量杂质，这就需将分离出来的氢气进行处理，为得到较高纯度的氢气，分离出的气体通过一系列的气水分离机构，进一步将气体中的水分和气体带出来的电解液中的杂质分离出来，以往这些分离机构都是独立的单元体结构，它们之间要管道、阀门、控制点传感器连在一起，形成一个复杂气液分离系统，会增加系统的复杂性，使之加工制造安装成本大幅度提高，而且使电解水制氢的整个系统的压力降加大，使之最后氢气的收集中采用昂贵的氢气压缩机将氢气输送至氢气压力储罐中，提高了制造成本和运行成本。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种电解水制氢的气液分离塔，以解决以往电解水制氢系统中由于结构复杂的分离提纯系统带来的制造和运行维护成本高的缺陷，通过一体化的气液分离塔，完成气液分离并保证气体的压力满足储存要求。
2、本专利技术还提出
3、根据本专利技术第一方面实施例的电解水制氢的气液分离塔，包括从下向上依次连接的电解液冷却段、气液分离段、气体洗涤段、第一雾滴捕集段、气体干燥段、第二雾滴捕集段和气体排出段，所述电解液冷却段设置有相互换热的第一冷却流路和电解液流路，所述电解液流路形成有电解液排出口，所述电解液流路连通所述气液分离段，所述气液分离段设置有气液混合体进口，所述气体洗涤段设置有洗涤结构，所述气体洗涤段连通所述气液分离段与所述第一雾滴捕集段，所述气体干燥段设置有相换热的干燥流路和第二冷却流路，所述干燥流路连通所述第一雾滴捕集段和所述第二雾滴捕集段，所述第一雾滴捕集段与所述第二雾滴捕集段均设置有捕集填料，所述第二雾滴捕集段连通所述气体排出段，所述气体排出段设置有气体排出口。
4、根据本专利技术的一个实施例，所述电解液冷却段设置有第一壳体和形成所述第一冷却流路的冷却管，所述冷却管与所述第一壳体之间形成所述电解液流路，所述冷却管可拆卸连接于所述第一壳体，所述第一壳体设置有电解液回流口和所述电解液排出口，所述冷却管设置有相连通的冷却段、第一冷却介质进口和第一冷却介质排出口，所述冷却段位于所述第一壳体内，所述第一冷却介质进口和所述第一冷却介质排出口设置在所述第一壳体的外侧；
5、其中，所述冷却段包括螺旋管段，所述电解液回流口高于所述电解液排出口。
6、根据本专利技术的一个实施例，所述气液分离段包括第二壳体、连接于所述第二壳体的输送管和设置在所述第二壳体内的第一填料，所述输送管位于所述第二壳体内侧的一端连接有雾化喷头，所述雾化喷头朝向所述第一填料，所述输送管位于所述第二壳体外侧的一端设置所述气液混合体进口。
7、根据本专利技术的一个实施例，所述第二壳体内设置有溢流堰和支撑板，所述支撑板固定在所述第二壳体的底部，所述支撑板的上方设置所述第一填料，所述溢流堰的壁面连接于所述支撑板并围设出溢流空间，所述溢流堰的侧壁开设有溢流进口，所述溢流进口与所述第二壳体内的空间连通，所述溢流堰的下方设有溢流出口，所述溢流出口与所述气液分离段连通，所述溢流堰连接有排气管，所述排气管的下端与所述溢流空间连通，所述排气管向上延伸以使所述排气管的上端高于所述雾化喷头的喷淋区域。
8、根据本专利技术的一个实施例，所述溢流堰的顶部设置有导流板，所述导流板与所述排气管的下端连接，向远离排气管的方向，所述导流板斜向下倾斜。
9、根据本专利技术的一个实施例，所述气体洗涤段包括第三壳体和填充在所述第三壳体内的第二填料，所述洗涤结构包括连接于所述第三壳体的洗涤管，所述洗涤管的一端设置有洗涤液进口，所述洗涤管的另一端设置有洗涤喷头，所述洗涤液进口位于所述第三壳体的外侧，所述洗涤喷头位于所述第三壳体内。
10、根据本专利技术的一个实施例，所述气体干燥段包括第五壳体和位于所述第五壳体内的列管，所述列管内形成所述干燥流路，所述列管与所述第五壳体之间形成第二冷却流路，所述第五壳体设置有与所述第二冷却流路连通的第二冷却介质进口和第二冷却介质排出口；
11、和/或，所述第一雾滴捕集段与所述第二雾滴捕集段中的至少一个内的所述捕集填料包括丝网填料。
12、根据本专利技术的一个实施例，所述气液分离段设置有第一支撑搭耳，所述第一支撑搭耳与塔架固定连接，所述第一雾滴捕集段、所述气体干燥段与所述第二雾滴捕集段中的至少一个设置有第二支撑搭耳，所述第二支撑搭耳与所述塔架的导向柱沿高度方向滑动连接。
13、根据本专利技术的一个实施例，所述气体排出段设置有第二测温元件插入口、气体成分检测口、压力传感器接口与安全阀接口中的至少一种。
14、根据本专利技术第二方面实施例的基于如上任意一项所述的电解水制氢的气液分离塔的气液分离方法，包括：
15、控制所述气液混合体进口和所述电解液排出口打开，控制所述电解液冷却段的第一冷却流路通入第一冷却介质，气液混合体通过所述气液混合体进口通入所述气液分离段，基于所述气液分离段的下方连通所述电解液流路，所述气液混合体中的液体分离并落入下方的电解液流路并通过所述第一冷却流路中的第一冷却介质冷却降温，冷却后的电解液通过所述电解液排出口排出；
16、控制所述气体洗涤段的洗涤结构打开，所述气液混合体中的气体向上流动被洗涤结构洗涤，洗涤后的液体通过所述气液分离段落入所述电解液流路，洗涤后的气体通入所述第一雾滴捕集段，经过所述第一雾滴捕集段分离的气体进入所述干燥流路，经过所述第一雾滴捕集段分离的液体受重力作用向下落入所述电解液流路；
17、控制所述气体干燥段的第二冷却流路通入第二冷却介质，进入所述干燥流路的气体通过所述第二冷却介质降温，以使气体中的分子态水分析出并下落分离，干燥降温后的气体向上流动到所述第二雾滴捕集段，进入到所述第二雾滴捕集段的气体中的雾滴下落分离，所述第二雾滴捕集段分离的气体向上流动到所述气体排出段，
18、控制所述气体排出口打开，所述气体排出段的气体通过所述气体排出口排出到储气罐。
19、本专利技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
20、本专利技术实施例的电解水制氢的气液分离塔，包括从下向上依次连接的电解液冷却段、气液分离段、气体洗涤段、第一雾滴捕集段、气体干燥段、第二雾滴捕集段和气体排出段，提供了气液分离一体化的塔式结构，整个气液分离、冷却、提纯均在一体化的分离塔中完成，免去了连接管路、阀门、控制传感器件，由于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，包括从下向上依次连接的电解液冷却段、气液分离段、气体洗涤段、第一雾滴捕集段、气体干燥段、第二雾滴捕集段和气体排出段，所述电解液冷却段设置有相互换热的第一冷却流路和电解液流路，所述电解液流路形成有电解液排出口，所述电解液流路连通所述气液分离段，所述气液分离段设置有气液混合体进口，所述气体洗涤段设置有洗涤结构，所述气体洗涤段连通所述气液分离段与所述第一雾滴捕集段，所述气体干燥段设置有相换热的干燥流路和第二冷却流路，所述干燥流路连通所述第一雾滴捕集段和所述第二雾滴捕集段，所述第一雾滴捕集段与所述第二雾滴捕集段均设置有捕集填料，所述第二雾滴捕集段连通所述气体排出段，所述气体排出段设置有气体排出口。
2.根据权利要求1所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述电解液冷却段设置有第一壳体和形成所述第一冷却流路的冷却管，所述冷却管与所述第一壳体之间形成所述电解液流路，所述冷却管可拆卸连接于所述第一壳体，所述第一壳体设置有电解液回流口和所述电解液排出口，所述冷却管设置有相连通的冷却段、第一冷却介质进口和第一冷却介质排出口，所述冷却段位于
3.根据权利要求1所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述气液分离段包括第二壳体、连接于所述第二壳体的输送管和设置在所述第二壳体内的第一填料，所述输送管位于所述第二壳体内侧的一端连接有雾化喷头，所述雾化喷头朝向所述第一填料，所述输送管位于所述第二壳体外侧的一端设置所述气液混合体进口。
4.根据权利要求3所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述第二壳体内设置有溢流堰和支撑板，所述支撑板固定在所述第二壳体的底部，所述支撑板的上方设置所述第一填料，所述溢流堰的壁面连接于所述支撑板并围设出溢流空间，所述溢流堰的侧壁开设有溢流进口，所述溢流进口与所述第二壳体内的空间连通，所述溢流堰的下方设有溢流出口，所述溢流出口与所述气液分离段连通，所述溢流堰连接有排气管，所述排气管的下端与所述溢流空间连通，所述排气管向上延伸以使所述排气管的上端高于所述雾化喷头的喷淋区域。
5.根据权利要求4所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述溢流堰的顶部设置有导流板，所述导流板与所述排气管的下端连接，向远离所述排气管的方向，所述导流板向下倾斜。
6.根据权利要求1所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述气体洗涤段包括第三壳体和填充在所述第三壳体内的第二填料，所述洗涤结构包括连接于所述第三壳体的洗涤管，所述洗涤管的一端设置有洗涤液进口，所述洗涤管的另一端设置有洗涤喷头，所述洗涤液进口位于所述第三壳体的外侧，所述洗涤喷头位于所述第三壳体内。
7.根据权利要求1所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述气体干燥段包括第五壳体和位于所述第五壳体内的列管，所述列管内形成所述干燥流路，所述列管与所述第五壳体之间形成第二冷却流路，所述第五壳体设置有与所述第二冷却流路连通的第二冷却介质进口和第二冷却介质排出口；
8.根据权利要求1所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述气液分离段设置有第一支撑搭耳，所述第一支撑搭耳与塔架固定连接，所述第一雾滴捕集段、所述气体干燥段与所述第二雾滴捕集段中的至少一个设置有第二支撑搭耳，所述第二支撑搭耳与所述塔架的导向柱沿高度方向滑动连接。
9.根据权利要求1所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述气体排出段设置有第二测温元件插入口、气体成分检测口、压力传感器接口与安全阀接口中的至少一种。
10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的电解水制氢的气液分离塔的气液分离方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，包括从下向上依次连接的电解液冷却段、气液分离段、气体洗涤段、第一雾滴捕集段、气体干燥段、第二雾滴捕集段和气体排出段，所述电解液冷却段设置有相互换热的第一冷却流路和电解液流路，所述电解液流路形成有电解液排出口，所述电解液流路连通所述气液分离段，所述气液分离段设置有气液混合体进口，所述气体洗涤段设置有洗涤结构，所述气体洗涤段连通所述气液分离段与所述第一雾滴捕集段，所述气体干燥段设置有相换热的干燥流路和第二冷却流路，所述干燥流路连通所述第一雾滴捕集段和所述第二雾滴捕集段，所述第一雾滴捕集段与所述第二雾滴捕集段均设置有捕集填料，所述第二雾滴捕集段连通所述气体排出段，所述气体排出段设置有气体排出口。
2.根据权利要求1所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述电解液冷却段设置有第一壳体和形成所述第一冷却流路的冷却管，所述冷却管与所述第一壳体之间形成所述电解液流路，所述冷却管可拆卸连接于所述第一壳体，所述第一壳体设置有电解液回流口和所述电解液排出口，所述冷却管设置有相连通的冷却段、第一冷却介质进口和第一冷却介质排出口，所述冷却段位于所述第一壳体内，所述第一冷却介质进口和所述第一冷却介质排出口设置在所述第一壳体的外侧；
3.根据权利要求1所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述气液分离段包括第二壳体、连接于所述第二壳体的输送管和设置在所述第二壳体内的第一填料，所述输送管位于所述第二壳体内侧的一端连接有雾化喷头，所述雾化喷头朝向所述第一填料，所述输送管位于所述第二壳体外侧的一端设置所述气液混合体进口。
4.根据权利要求3所述的电解水制氢的气液分离塔，其特征在于，所述第二壳体内设置有溢流堰和支撑板，所述支撑板固定在所述第二壳体的底部，所述支撑板的上方设置所述第一填料，所述溢流堰的壁面连接于所述支撑板并围设出溢流空...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭文礼，郭晔恒，孔瑞蕾，王茉莉，
申请(专利权)人：河南恒聚新能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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