一种分离洗涤集成装置的制作方法

本发明涉及电解制氢，具体是指一种分离洗涤集成装置。

背景技术：

1、随着全球能源需求的快速转变，电解制氢作为可再生能源替代化石能源的优选方案，将带动电解水制氢需求爆发式增长。电解水制取氢气和氧气，是在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。电解时，由于纯水的电离度较小，导电能力低，所以为了增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气，一般在水溶液中添加酸性或碱性电解质，例如硫酸、氢氧化钠或氢氧化钾等。

2、在碱性水溶液进行电解获得的氢气、氧气的过程中，氢气和氧气会夹带一定量的碱液，造成了电解液的缺少和浪费，因此需要向碱性水溶液中补碱。另外，为了避免含有碱液的氢气或氧气损伤下游设备，还需要将氢气或氧气中的碱液去除。

3、因此，为了去除氢气或氧气中的碱液，同时向碱性水溶液中补碱，氢气或氧气的洗涤装置应运而生。现有的用于水电解制氢的氢氧洗涤器、分离器均为独立的设备，两者分开设置，之间通过诸多管线连接，氢氧混合气体经过分离器之后再进入洗涤器洗涤；如现有技术中：专利文献1(申请号:cn202222804250.3)一种碱性水电解制氢系统；专利文献2(申请号:cn202222483994.x)一种低压碱性电解水制氢装置；上述专利文献中均为常规的将气液分离器和洗涤器各自分离设计，其分离设计致使需要连接较多压力管道，管路布线复杂，而且设备采购成本较高。

4、其次，现有技术中的洗涤器如：专利文献3(申请号:cn201320625872.8)一种用于水电解制氢的氢氧洗涤器；其结构简单，虽然实现了对气体的洗涤，但是气体在其内部均布效果较差，致使洗涤效果差，并且洗涤后的气体容易夹带洗涤液到后续工艺设备内；又如：专利文献4(申请号:cn202210626286.9)其如文献3相类似采用进气口直插入洗涤液的形式，并且其洗涤液的液位控制需要根据液位计信号进行调节，无疑增加了操作人员的调节频次。

5、鉴于以上，有必要提出一种分离洗涤集成装置来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种分离洗涤集成装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种分离洗涤集成装置，包括分离器和洗涤器，所述洗涤器集成设置在分离器上，所述分离器为在长度方向延伸的压力容器，分离器的一端为气液混合入口端，另一端上部为气相出口端、下部为液相出口端，所述洗涤器设置于分离器出口端处；

3、所述分离器内设有提升内部气液湍动以及缓流效果的挡板结构，挡板结构在分离器内延长度方向对液相、气相进行折流导向流动；

4、所述洗涤器包括洗涤部和分离部，所述洗涤部为内置于分离器内部的非承压构件，所述分离部设置于洗涤部上侧使两者内部气相连通；所述洗涤部内设有持液结构，持液结构通过溢流的方式自动保持洗涤部内洗涤液液位高度；所述洗涤部上端设有与分离器上部空间相连通的洗涤进气管，洗涤部内部设有对由经洗涤进气管进入洗涤部内的气相在洗涤液内均相分布的均布结构；所述气相经洗涤部洗涤上升并经分离部除沫送出。

5、进一步的，所述持液结构包括液封筒、洗涤外筒，所述洗涤外筒呈套设在液封筒外壁状结构，所述液封筒底部四周设有与洗涤外筒相连通的液封界面，所述洗涤外筒与液封筒外壁之间形成保持液封筒内液位高度的溢流部，所述溢流部上端设有与分离器相连通的溢流口。

6、进一步的，所述均布结构设置于液封筒内，其包括导气筒、筛板，所述导气筒沿液封筒的轴线设置，所述导气筒上端为封闭端、下端为出气口，所述洗涤进气管一端与导气筒上端相连接，另一端贯穿液封筒设置，并且洗涤进气管在导气筒四周均布设有多个；所述筛板套设有导气筒的下端外周，筛板的外周与液封筒内壁相抵接；所述筛板使气相分割并均布在液封筒内实现均相上升。

7、进一步的，沿所述导气筒的轴线方向设置用于补充洗涤液的原料水管，原料水管下端连接设有导流罩，所述导流罩的内部用于向下方均匀喷出洗涤液，其外壁用于与气相碰撞接触使气相向四周均布流出；所述洗涤进气管沿导气筒的切线方向相连通，所述导气筒上端的封闭端设有倒置圆锥状的气相导流锥。

8、进一步的，所述液封筒底壁还设有挡圈，所述挡圈设置于液封筒内侧，挡圈高度不低于液封界面的上沿高度，挡圈形成对气相的折流。

9、进一步的，所述分离部包括分离管，所述分离管下端与液封筒上端相连通，并且分离管的直径大于液封筒直径使两者连接处形成台阶沿，分离管直径的扩大用于降低气相流速，所述分离部还包括丝网除沫器，所述丝网除沫器设置于分离管上端，分离管上端设有可拆式上端盖，上端该上设有气体出口管。

10、进一步的，所述挡板结构包括沿分离器长度方向上交替间隔设置的弓形板和中隔板，所述弓形板包括左右对称设置的左弓板和右弓板，所述左弓板、右弓板之间设有过流间隙，所述中隔板为面对过流间隙设置的挡板。

11、进一步的，所述分离器包括设置于气液混合入口端的气液混合进口管，所述气液混合进口管伸入分离器内部一端为盲端，气液混合进口管的下侧壁弧面延长度方向上均匀分布有分散孔。

12、进一步的，所述气液混合进口管为直管，并且气液混合进口管的盲端穿过弓形板的过流间隙设置。

13、进一步的，所述分离器下部连接设有液相出口管和平衡管，所述液相出口管位于液相出口端处。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、对于电解制氢产生的氢气(氧气)分离、洗涤采用集成装置，在集成设计的同时重点融入分离(洗涤)的分散性，集成化极大节约了资源及成本通过集成化设计，现有工艺流程将得到简化。

16、2、集成化设计优化了洗涤器与分离器之间管道，由现有技术中的五根简化为两根。

17、3、融入了绕流旋风设计，有效增强了分离、洗涤功能。

18、4、洗涤器部分，运用了气/液流体的特性原理，分界面布置并利用气液同时作用于洗涤筒，分散作用紧致巧妙效果显著。

19、5、持液结构利用连通器原理使液封筒内洗涤液的液位受溢流部控制，高效实现了气液分流的同时，实现对内部液位的自动控制。

20、6、洗涤器设计融入压力容器人孔接口，无需增加检修人孔，并可实现洗涤器拆卸维护或拆卸后进入分离器内检修作业。

技术特征：

1.一种分离洗涤集成装置，包括分离器(1)和洗涤器(2)，其特征在于，所述洗涤器(2)集成设置在分离器(1)上，所述分离器(1)为在长度方向延伸的压力容器，分离器(1)的一端为气液混合入口端，另一端上部为气相出口端、下部为液相出口端，所述洗涤器(2)设置于分离器(1)出口端处；

2.根据权利要求1所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，所述持液结构包括液封筒(6)、洗涤外筒(7)，所述洗涤外筒(7)呈套设在液封筒(6)外壁状结构，所述液封筒(6)底部四周设有与洗涤外筒(7)相连通的液封界面(8)，所述洗涤外筒(7)与液封筒(6)外壁之间形成保持液封筒(6)内液位高度的溢流部(9)，所述溢流部(9)上端设有与分离器(1)相连通的溢流口(10)。

3.根据权利要求2所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，所述均布结构设置于液封筒(6)内，其包括导气筒(11)、筛板(12)，所述导气筒(11)沿液封筒(6)的轴线设置，所述导气筒(11)上端为封闭端(13)、下端为出气口(14)，所述洗涤进气管(5)一端与导气筒(11)上端相连接，另一端贯穿液封筒(6)设置，并且洗涤进气管(5)在导气筒(11)四周均布设有多个；所述筛板(12)套设有导气筒(11)的下端外周，筛板(12)的外周与液封筒(6)内壁相抵接；所述筛板(12)使气相分割并均布在液封筒(6)内实现均相上升。

4.根据权利要求3所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，沿所述导气筒(11)的轴线方向设置用于补充洗涤液的原料水管(15)，原料水管(15)下端连接设有导流罩(16)，所述导流罩(16)的内部用于向下方均匀喷出洗涤液，其外壁用于与气相碰撞接触使气相向四周均布流出；所述洗涤进气管(5)沿导气筒(11)的切线方向相连通，所述导气筒(11)上端的封闭端(13)设有倒置圆锥状的气相导流锥(17)。

5.根据权利要求3所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，所述液封筒(6)底壁还设有挡圈(18)，所述挡圈(18)设置于液封筒(6)内侧，挡圈(18)高度不低于液封界面(8)的上沿高度，挡圈(18)形成对气相的折流。

6.根据权利要求2所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，所述分离部(4)包括分离管(19)，所述分离管(19)下端与液封筒(6)上端相连通，并且分离管(19)的直径大于液封筒(6)直径使两者连接处形成台阶沿(20)，分离管(19)直径的扩大用于降低气相流速，所述分离部(4)还包括丝网除沫器(21)，所述丝网除沫器(21)设置于分离管(19)上端，分离管(19)上端设有可拆式上端盖(22)，上端该上设有气体出口管(23)。

7.根据权利要求1所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，所述挡板结构包括沿分离器(1)长度方向上交替间隔设置的弓形板(24)和中隔板(25)，所述弓形板(24)包括左右对称设置的左弓板和右弓板，所述左弓板、右弓板之间设有过流间隙(26)，所述中隔板(25)为面对过流间隙(26)设置的挡板。

8.根据权利要求7所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，所述分离器(1)包括设置于气液混合入口端的气液混合进口管(27)，所述气液混合进口管(27)伸入分离器(1)内部一端为盲端(28)，气液混合进口管(27)的下侧壁弧面延长度方向上均匀分布有分散孔(29)。

9.根据权利要求8所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，所述气液混合进口管(27)为直管，并且气液混合进口管(27)的盲端(28)穿过弓形板(24)的过流间隙(26)设置。

10.根据权利要求1所述的一种分离洗涤集成装置，其特征在于，所述分离器(1)下部连接设有液相出口管(30)和平衡管(31)，所述液相出口管(30)位于液相出口端处。

技术总结
本发明公开了一种分离洗涤集成装置，包括分离器和洗涤器，洗涤器集成设置在分离器上，分离器为在长度方向延伸的压力容器，分离器的一端为气液混合入口端，另一端上部为气相出口端、下部为液相出口端，洗涤器设置于气相出口端处；分离器内设有提升内部气液湍动以及缓流效果的挡板结构，挡板结构在分离器内延长度方向对液相、气相进行折流导向流动；洗涤器包括洗涤部和分离部，洗涤部为内置于分离器内部的非承压构件，分离部设置于洗涤部上侧使两者内部气相连通；洗涤部内设有持液结构，持液结构通过溢流的方式自动保持洗涤部内洗涤液液位高度；洗涤部上端设有与分离器上部空间相连通的洗涤进气管。

技术研发人员：江荣方,梁勇,詹水华,孙惺惺
受保护的技术使用者：江苏双良氢能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16