本发明涉及氢气生产,具体涉及一种氢气干燥纯化装置。
背景技术:
1、电解水制氢通常是通过碱性水在电解槽中,90摄氏度的条件下进行水解,制得氢气与氧气。制得的氢气最终被作为燃料或者化工原料。
2、通过电解水制得的氢气中含有大量的水蒸气,需要被充分干燥之后才能被存储和使用。申请号为cn201610061561.1的中国发明专利公开了一种氢气纯化干燥装置及其工作方法,该装置中携带水汽的氢气先进入其中一个分子筛中,经加热后对分子筛进行再生,然后再进入冷凝器出水,最后进入另一个分子筛进行深度干燥。该装置虽然结构简化,但是分子筛的再生器温度非常高,直接通入冷凝器进行除水,大大增加了冷凝器的负荷。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的缺陷,本发明提供了一种氢气干燥纯化装置,具体是通过以下技术方案实现的:
2、一种氢气干燥纯化装置,包括内部安装有出水管和除水套的气水分离器,所述除水套的顶部通过集气罩固定安装在气水分离器的内腔顶部,且侧壁与气水分离器的内壁之间设有间隙,所述集气罩与气水分离器的顶部出气口连通,所述除水套设有夹层,所述气水分离器的外壁上安装有环形的连接管,所述连接管设有进氢管和若干与除水套相匹配的第一进气口,所述除水套上还固定安装有与夹层连通的第二进气管和第二出气管;所述顶部出气口通过第十五管路与冷凝器连接,所述冷凝器安装有第一出气管、冷气管,所述冷气管通过第十三管路与第二进气管连接,所述第一出气管通过第十一管路与第一混合器的第一端连接,所述第一混合器的第二端通过第四管路与第二出气管连接,第三端与分子筛模块连接,所述分子筛模块连接储罐。
3、所述冷凝器还按顺序依次通过汇集管、第十四管路与进水管连接,所述进水管安装在气水分离器内。
4、所述分子筛模块包括一端与第一混合器第三端连接的第五管路,所述第五管路的另一端与第三管路连接,所述第五管路通过第十六管路和第七管路分别连接第二吸附器和第一吸附器,所述第十六管路还通过第六管路与第三管路固定连接,所述第三管路与热交换器、第二管路、第一管路上的第二混合器按顺序连接,所述第一管路与进氢管连接;位于所述第七管路和第三管路之间的第五管路上安装有第二阀体,位于所述第十六管路和第七管路管之间的第五管路上安装有第三阀体,所述第六管路上安装有第四阀体,位于所述第五管路和第六管路之间的第十六管路上安装有第八阀体;所述第二吸附器通过第九管路与第十管路连接,所述第十管路一端连接储罐,另一端通过第三出气管连接第一吸附器,所述第九管路与第三出气管之间还安装有第八管路,所述第八管路上安装有加热器和第六阀体;位于所述第九管路与第三出气管之间的第十管路上安装有第五阀体,位于所述第十管路和第八管路之间的第九管路上还安装有第七阀体。
5、所述除水套包括壳体,所述壳体内设有中空的夹层,所述夹层内被两个隔板分隔为第一腔室和第二腔室,所述第二进气管与第一腔室连通,所述第二出气管与第二腔室连通;所述壳体内部还固定安装有若干中空的波纹板,所述波纹板的两端分别与第一腔室和第二腔室连通。
6、所述第十四管路上安装有膨大管。
7、所述冷凝器包括可拆卸连接在一起的上壳体和下壳体,所述第一出气管设在上壳体的第一端,所述下壳体内固定安装有安装框,所述安装框的顶部设有第二散热器、底部设有第一散热器,所述第一散热器与第二散热器之间通过导热胶安装有半导体制冷片,所述下壳体的第二端通过第一进气管与第十五管路连接,所述下壳体的第一端通过散热管与上壳体的第二端连接;所述冷气管安装在下壳体第二端。
8、所述第十三管路上安装有第十阀体。
9、所述上壳体的第二端还安装有补气管,所述补气管通过第十二管路与储罐连接,所述第十二管路上安装有第九阀体。
10、所述下壳体的底部靠近第一进气管的一端设有集水槽,所述集水槽与若干落水管固定连接,所述落水管远离集水槽的一端与汇集管的一端固定连接。
11、所述储罐上安装有第一温度传感器和压力传感器。
12、本发明技术方案,具有如下优点:
13、分子筛的高温再生气会先经过热交换器,进行初步降温,然后和新制备的氢气混合进入气水分离器,进行初步的出水和再次降温;从气水分离器出来的氢气进入冷凝器出水,经过冷凝器的氢气一部分直接进入吸附器中的分子筛,另一部分通入气水分离器,为气水分离器降温后再进入分子筛,如此大大降低了冷凝器的工作负荷;也能够减少进入分子筛的氢气的含水量,从而减少分子筛的再生次数,延长分子筛的寿命。同时也可以对废热进行充分利用。
14、冷凝器的冷凝水流入气水分离器进行统一回收,可以简化设备结构,整个结构更加紧凑。而且冷凝器不需要额外的水泵排水,更加节能。
1.一种氢气干燥纯化装置,其特征在于:包括内部安装有出水管(39)和除水套(402)的气水分离器(3),所述除水套(402)的顶部通过集气罩(401)固定安装在气水分离器(3)的内腔顶部,且侧壁与气水分离器(3)的内壁之间设有间隙,所述集气罩(401)与气水分离器(3)的顶部出气口连通,所述除水套(402)设有夹层,所述气水分离器(3)的外壁上安装有环形的连接管(6),所述连接管(6)设有进氢管(5)和若干与除水套(402)相匹配的第一进气口(37),所述除水套(402)上还固定安装有与夹层连通的第二进气管(403)和第二出气管(404);所述顶部出气口通过第十五管路与冷凝器(32)连接,所述冷凝器(32)安装有第一出气管(3210)、冷气管(325),所述冷气管(325)通过第十三管路(33)与第二进气管(403)连接,所述第一出气管(3210)通过第十一管路(30)与第一混合器(29)的第一端连接,所述第一混合器(29)的第二端通过第四管路(11)与第二出气管(404)连接,第三端与分子筛模块连接,所述分子筛模块连接储罐(27)。
2.根据权利要求1所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述冷凝器(32)还按顺序依次通过汇集管(34)、第十四管路(35)与进水管(38)连接,所述进水管(38)安装在气水分离器(3)内。
3.根据权利要求1所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述分子筛模块包括一端与第一混合器(29)第三端连接的第五管路(12),所述第五管路(12)的另一端与第三管路(10)连接,所述第五管路(12)通过第十六管路和第七管路(15)分别连接第二吸附器(25)和第一吸附器(18),所述第十六管路还通过第六管路(14)与第三管路(10)固定连接,所述第三管路(10)与热交换器(9)、第二管路(8)、第一管路(7)上的第二混合器按顺序连接,所述第一管路(7)与进氢管(5)连接;位于所述第七管路(15)和第三管路(10)之间的第五管路(12)上安装有第二阀体(13),位于所述第十六管路和第七管路(15)之间的第五管路(12)上安装有第三阀体(16),所述第六管路(14)上安装有第四阀体(17),位于所述第五管路(12)和第六管路(14)之间的第十六管路上安装有第八阀体(28);所述第二吸附器(25)通过第九管路(24)与第十管路(26)连接,所述第十管路(26)一端连接储罐(27),另一端通过第三出气管连接第一吸附器(18),所述第九管路(24)与第三出气管之间还安装有第八管路(19),所述第八管路(19)上安装有加热器(21)和第六阀体(22);位于所述第九管路(24)与第三出气管之间的第十管路(26)上安装有第五阀体(20),位于所述第十管路(26)和第八管路(19)之间的第九管路(24)上还安装有第七阀体(23)。
4.根据权利要求1所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述除水套(402)包括壳体(4021),所述壳体(4021)内设有中空的夹层,所述夹层内被两个隔板(4022)分隔为第一腔室和第二腔室,所述第二进气管(403)与第一腔室连通,所述第二出气管(404)与第二腔室连通;所述壳体(4021)内部还固定安装有若干中空的波纹板(4023),所述波纹板(4023)的两端分别与第一腔室和第二腔室连通。
5.根据权利要求2所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述第十四管路(35)上安装有膨大管(36)。
6.根据权利要求1所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述冷凝器(32)包括可拆卸连接在一起的上壳体(321)和下壳体(322),所述第一出气管(3210)设在上壳体(321)的第一端,所述下壳体(322)内固定安装有安装框(3215),所述安装框(3215)的顶部设有第二散热器(3211)、底部设有第一散热器(3218),所述第一散热器(3218)与第二散热器(3211)之间通过导热胶安装有半导体制冷片(3225),所述下壳体(322)的第二端通过第一进气管(329)与第十五管路连接,所述下壳体(322)的第一端通过散热管(323)与上壳体(321)的第二端连接;所述冷气管(325)安装在下壳体(322)第二端。
7.根据权利要求6所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述第十三管路(33)上安装有第十阀体。
8.根据权利要求6所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述上壳体(321)的第二端还安装有补气管(324),所述补气管(324)通过第十二管路(31)与储罐(27)连接,所述第十二管路(31)上安装有第九阀体。
9.根据权利要求6所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述下壳体(322)的底部靠近第一进气管(329)的一端设有集水槽(3219),所述集水槽(3219)与若干落水管(327)固定连接,所述落水管(327)远离集水槽(3219)的一端与汇集管(34)的一端固定连接。
10.根据权利要求6所述的氢气干燥纯化装置,其特征在于:所述储罐(27)上安装有第一温度传感器和压力传感器。