【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解槽，特别涉及一种pem电解槽用氢气分离系统及其工艺。
技术介绍
1、质子交换膜电解槽（以下简称pem电解槽）是一种以纯水为原料，通过电解水制取氢气或氧气的设备，pem电解槽产出的阳极产出主要为氧气和水的混合物，阴极侧的产出主要为氢气和水的混合物，电解槽配套系统需要将阳极侧的氧气和水、阴极侧的氢气和水进行初步分离，对于阴极侧现有技术主要将氢气和水进行初步分离并将分离后的氢气进行冷却；将带压含氢的水进行闪蒸后排放，系统中的容器、管道在运行前，需要对其用高纯度氮气置换，且氮气一般需要一定的湿度，现有技术通常需要在系统中额外增加一个氮气增湿器。现有技术中pem电解槽用氢气分离系统还存在成本高，自动化程度低，系统运行不平稳的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种pem电解槽用氢气分离系统及其工艺，pem电解槽用氢气分离工艺包括氢气-水初步分离、氢气冷却、闪蒸、水封、氮气增湿、氮气置换，pem电解槽用氢气分离系统通过电控程序实现自动控制、使得系统运行更平稳，并能降低pem电解槽用氢气分离工艺系统的成本。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种pem电解槽用氢气分离系统，其中，包括pem电解槽和总程序控制器，所述pem电解槽连接气液分离器，所述气液分离器分别连接冷却器和水封罐，所述冷却器还连接水封罐，冷却器和水封罐连接的管道上设置凝液罐，所述水封罐分别连接注水罐、氮气罐和u型溢流液排出管；
4、
5、所述气液分离器上设置液位计，所述液位计连接液位控制器，所述液位控制器连接第一调节阀，所述总程序控制器和液位控制器连接，所述总程序控制器和第一调节阀连接。
6、优选的是，所述的pem电解槽用氢气分离系统，其中，所述气液分离器分别通过第一管道和第二管道连接水封罐，所述第一调节阀设置于第一管道上，所述第一调节阀两侧的第一管道上分别设置第一切断阀和第二切断阀，所述第二管道上设置第三切断阀。
7、优选的是，所述的pem电解槽用氢气分离系统，其中，所述冷却器连接下游装置，所述下游装置和冷却器连接的管道上依次设置压力变送器、第一程控阀和第二程控阀，所述压力变送器和第一程控阀均连接压力控制器，所述压力控制器连接总程序控制器，所述第二程控阀连接第一放空阻火器，所述第一放空阻火器连接第一放空管道。
8、优选的是，所述的pem电解槽用氢气分离系统，其中，所述冷却器和凝液罐连接的管道上设置第三程控阀，所述凝液罐和水封罐连接的管道上设置第四程控阀，所述第三程控阀和第四程控阀连接总程序控制器。
9、优选的是，所述的pem电解槽用氢气分离系统，其中，所述水封罐和注水罐连接的管道上设置第五程控阀，水封罐和氮气罐连接的管道上设置第六程控阀，第五程控阀和第六程控阀连接总程序控制器。
10、优选的是，所述的pem电解槽用氢气分离系统，其中，所述水封罐还连接第二放空阻火器，所述第二放空阻火器连接第二放空管道，所述水封罐和第二放空阻火器连接的管路上设置第七程控阀，第七程控阀连接总程序控制器。
11、优选的是，所述的pem电解槽用氢气分离系统，其中，所述u型溢流液排出管上设置第八程控阀，第八程控阀连接总程序控制器。
12、本申请还提供一种pem电解槽用氢气分离工艺，其中，氢气分离工艺通过pem电解槽用氢气分离系统进行氢气分离，pem电解槽用氢气分离工艺包括以下步骤：
13、步骤s1.将气液分离器和水封罐的安装高度安装至同一水平面上，打开第一调节阀、第一切断阀、第二切断阀和第五程控阀，通过注水罐向水封罐内注水，水封罐内的水流入气液分离器，当气液分离器的液位达到设定值时，关闭第五程控阀，注水结束；
14、步骤s2.将水封罐进入的氮气与水封罐内水接触，使干氮气变湿，完成氮气增湿和置换；
15、步骤s3.pem电解槽阴极出口为氢气和水的混合流体，混合流体经过管道进入气液分离器进行初步气液分离，打开第一程控阀和第二程控阀接通下游装置，气液分离后高温的氢气进入冷却器进行冷却，冷却后的氢气进入下游装置；打开第三程控阀，气液分离后冷却器内的冷凝水流进凝液罐，当凝液罐内的冷凝水存储一定时间，关闭第三程控阀，打开第四程控阀，将冷凝水排入水封罐底部；打开第一调节阀，气液分离器的水进入水封罐底部并进行闪蒸，之后通过液位计和液位控制器发出的信号调节第一调节阀的阀门开度，使得气液分离器内的液位处于某一刻度区间内，使得系统运行更平稳，水封罐的水达到设定值时，通过u型溢流液排出管排出系统。
16、优选的是，所述的pem电解槽用氢气分离工艺，其中，步骤s2中具体为：
17、步骤s21.打开第二程控阀接通至第一放空管道，关闭第五程控阀、第七程控阀、第八程控阀和第一程控阀，然后打开第六程控阀，氮气罐内的氮气通入水封罐，系统内的压力升高，当压力变送器检测到系统压力到达设定值时，关闭第六程控阀，开启第一程控阀，系统内的压力降低，降低至设定值时关闭第一程控阀；
18、步骤s22.重复步骤s21多次，完成置换流程。
19、优选的是，所述的pem电解槽用氢气分离工艺，其中，步骤s1中气液分离器的设定值为气液分离器储水容积的40-70%，步骤s3中凝液罐内的冷凝水存储时间为15-30min。
20、本专利技术的优点：
21、本专利技术的pem电解槽用氢气分离系统及其工艺，本专利技术的pem电解槽用氢气分离系统及其工艺，可实现氢气-水初步分离、氢气冷却、闪蒸、水封、氮气增湿、氮气置换功能；阀门采用气动或电动类阀门，可利用电动控制实现自动操作，体现了易操作性；系统中的水封罐集成了闪蒸、水封、排水、氮气增湿等多种工艺功能，可减少管道和设备，降低系统成本。
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1.一种PEM电解槽用氢气分离系统，其特征在于，包括PEM电解槽（1）和总程序控制器，所述PEM电解槽（1）连接气液分离器（2），所述气液分离器（2）分别连接冷却器（3）和水封罐（16），所述冷却器（3）还连接水封罐（16），冷却器（3）和水封罐（16）连接的管道上设置凝液罐（10），所述水封罐（16）分别连接注水罐（25）、氮气罐（26）和U型溢流液排出管（17）；
2.根据权利要求1所述的PEM电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述气液分离器（2）分别通过第一管道（27）和第二管道（28）连接水封罐（16），所述第一调节阀（20）设置于第一管道（27）上，所述第一调节阀（20）两侧的第一管道（27）上分别设置第一切断阀（21）和第二切断阀（22），所述第二管道（28）上设置第三切断阀（23）。
3.根据权利要求1所述的PEM电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述冷却器（3）连接下游装置（29），所述下游装置（29）和冷却器（3）连接的管道上依次设置压力变送器（4）、第一程控阀（24）和第二程控阀（6），所述压力变送器（4）和第一程控阀（24）均连接压力
4.根据权利要求1所述的PEM电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述冷却器（3）和凝液罐（10）连接的管道上设置第三程控阀（9），所述凝液罐（10）和水封罐（16）连接的管道上设置第四程控阀（11），所述第三程控阀（9）和第四程控阀（11）均连接总程序控制器。
5.根据权利要求1所述的PEM电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述水封罐（16）和注水罐（25）连接的管道上设置第五程控阀（13），水封罐（16）和氮气罐（26）连接的管道上设置第六程控阀（19），第五程控阀（13）和第六程控阀（19）均连接总程序控制器。
6.根据权利要求1所述的PEM电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述水封罐（16）还连接第二放空阻火器（30），所述第二放空阻火器（30）连接第二放空管道（31），所述水封罐（16）和第二放空阻火器（30）连接的管路上设置第七程控阀（12），第七程控阀（12）连接总程序控制器。
7.根据权利要求1所述的PEM电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述U型溢流液排出管（17）上设置第八程控阀（18），第八程控阀（18）连接总程序控制器。
8.一种PEM电解槽用氢气分离工艺，其特征在于，氢气分离工艺通过权利要求1-7任一项所述的PEM电解槽用氢气分离系统进行氢气分离，PEM电解槽用氢气分离工艺包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的PEM电解槽用氢气分离工艺，其特征在于，步骤S2中具体为：
10.根据权利要求8所述的PEM电解槽用氢气分离工艺，其特征在于，步骤S1中气液分离器（2）的设定值为气液分离器（2）储水容积的40-70%，步骤S3中凝液罐（10）内的冷凝水存储时间为15-30min。
...【技术特征摘要】
1.一种pem电解槽用氢气分离系统，其特征在于，包括pem电解槽（1）和总程序控制器，所述pem电解槽（1）连接气液分离器（2），所述气液分离器（2）分别连接冷却器（3）和水封罐（16），所述冷却器（3）还连接水封罐（16），冷却器（3）和水封罐（16）连接的管道上设置凝液罐（10），所述水封罐（16）分别连接注水罐（25）、氮气罐（26）和u型溢流液排出管（17）；
2.根据权利要求1所述的pem电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述气液分离器（2）分别通过第一管道（27）和第二管道（28）连接水封罐（16），所述第一调节阀（20）设置于第一管道（27）上，所述第一调节阀（20）两侧的第一管道（27）上分别设置第一切断阀（21）和第二切断阀（22），所述第二管道（28）上设置第三切断阀（23）。
3.根据权利要求1所述的pem电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述冷却器（3）连接下游装置（29），所述下游装置（29）和冷却器（3）连接的管道上依次设置压力变送器（4）、第一程控阀（24）和第二程控阀（6），所述压力变送器（4）和第一程控阀（24）均连接压力控制器（5），所述压力控制器（5）连接总程序控制器，所述第二程控阀（6）连接第一放空阻火器（7），所述第一放空阻火器（7）连接第一放空管道（8）。
4.根据权利要求1所述的pem电解槽用氢气分离系统，其特征在于，所述冷却器（3）和凝液罐（10）连接的管道上设置第三程控阀（9），所述凝液罐（10）和水封罐（16）连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆淼，袁东生，于德野，毛强，赵锋，郭显斌，
申请(专利权)人：无锡威孚高科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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