一种气液分离器、基于该分离器的制氢装置及分离方法与流程

本发明涉及气液分离设备，具体为一种气液分离器、基于该分离器的制氢装置及分离方法。

背景技术：

1、在电解水制氢时，电解槽中会产生氢气和氧气两种产物，同时，氢气和氧气产物中都会混杂有一定的水蒸气，因此在电解水制氢装置中，需要对产生的氢气进行气液分离。

2、在公开号为cn117654228b的中国专利中，公开了一种气液分离器及电解水制氢系统，通过在分离罐的内部设置螺旋状冷介质流通管对冷介质进行输送，当气体进入分离罐内并向上浮动时，气体可以得到快速的降温，使气体中的水分凝聚成大的水滴从而与氢气分离。

3、在目前的工业化电解水制氢产业中，为了达到更好的经济效益，也会对副产物氧气进行提纯和收集，使用上述气液分离器在电解水制氢系统中进行气液分离时，不能同时对氢气和氧气进行收集，需要安装两个气液分离器分别对电解槽中产生的氢气和氧气进行提纯，而两个气液分离器分别组装占用的空间较大，给设备和管道的布置带来困难，同时，在电解水产生气体时，由于剧烈的反应效果，会在气液混合物中产生大量的微小气泡，这些气泡会混杂在水流之中，不能快速与水分开，可能随着水流直接从分离罐中排出，同时，当水体快速流动时，会导致水面上的空气压强降低，配合水的表面张力作用，能够‌使空气被吸入水流中形成气泡，由于上述装置没有控制液体的流速，可能出现气泡随液体一起流出气液分离器的情况，造成气体随水流一起排出的情况发生。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种气液分离器、基于该分离器的制氢装置及分离方法，具备同时对氢水混合物和氧水混合物进行气液分离、分离效率高等优点，解决了上述背景技术中提到的问题。

3、（二）技术方案

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、一种气液分离器，包括外罐体，所述外罐体的内部设置有内罐体，所述外罐体的一端固定安装有外罐气液输入管，所述内罐体的一端固定安装有内罐气液输入管，所述外罐体的上下两端分别固定安装有与其内部连通的外罐排气管和外罐排液管，所述内罐体的上下两端分别固定安装有与其内部连通的内罐排气管和内罐排液管，所述内罐气液输入管、内罐排气管和内罐排液管均贯穿外罐体延伸到外罐体的外部，所述外罐体和内罐体的内部均设置有缓流结构，所述缓流结构用于减缓气液混合物的流速，使得液体中混杂的微小气泡在液体排出外罐体和内罐体之前破裂，所述外罐体和内罐体的底部分别固定有外罐排污管和内罐排污管，所述外罐排污管和内罐排污管用于排出缓流结构中积存的液体，所述外罐体和内罐体的内部均固定安装有折流板，所述折流板分别设置在缓流结构的上方，用于过滤气液混合物中漂浮的小水珠，并使得水珠滑落时落到缓流结构的内部，所述内罐体设置为双层空心罐体，且其空心夹层内安装有冷却水管，所述冷却水管为气液分离器的内部降温，使得气液混合物中的水蒸气冷凝成为小水珠。

6、优选地，所述外罐气液输入管包括依次固定连接的外罐输入管连接部、外罐输入管倾斜部和外罐输入管出口，所述外罐输入管连接部贯穿外罐体的侧壁并延伸到外罐体的内部，所述外罐输入管倾斜部朝上的一侧均匀分布有外罐输入管分支出口，所述内罐气液输入管包括依次固定连接的内罐输入管连接部、内罐输入管倾斜部和内罐输入管出口，所述内罐输入管连接部贯穿外罐体和内罐体的侧壁并延伸到内罐体的内部，所述内罐输入管倾斜部朝上的一侧均匀分布有内罐输入管分支出口。

7、优选地，所述外罐输入管倾斜部的内部设置有外罐输入管气液挡块，所述内罐输入管倾斜部的内部设置有内罐输入管气液挡块，所述外罐输入管气液挡块固定安装在外罐输入管倾斜部内部远离外罐输入管分支出口的一侧，所述内罐输入管气液挡块固定安装在内罐输入管倾斜部内部远离内罐输入管分支出口的一侧。

8、优选地，位于外罐体内部的所述缓流结构包括外罐蓄水挡板和外罐缓流挡板，位于内罐体内部的所述缓流结构包括内罐蓄水挡板和内罐缓流挡板，所述外罐蓄水挡板和外罐缓流挡板分别固定安装在外罐体内底部的两侧，所述外罐蓄水挡板的高度不小于外罐缓流挡板的高度，所述外罐输入管出口的高度不大于外罐蓄水挡板的高度，所述外罐蓄水挡板设置在外罐体内部靠近外罐气液输入管的一侧，所述内罐蓄水挡板和内罐缓流挡板分别固定安装在内罐体内底部的两侧，所述内罐蓄水挡板的高度不小于内罐缓流挡板的高度，所述内罐输入管出口的高度不大于内罐蓄水挡板的高度，所述内罐蓄水挡板设置在内罐体内部靠近内罐气液输入管的一侧。

9、优选地，所述外罐体的内壁和内罐体的外壁之间通过分层支撑板固定连接，所述分层支撑板将外罐体的内部分隔为上下两个外罐腔室，上下两个外罐腔室之间设置有外罐连通口，所述外罐连通口设置在远离外罐气液输入管的一端，所述内罐体的内部通过隔离分层板分隔为上下两个内罐腔室，上下两个内罐腔室之间设置有内罐连通口，所述内罐连通口设置在远离内罐气液输入管的一端，所述分层支撑板和隔离分层板的上下两端均固定安装有折流板。

10、优选地，所述外罐连通口延伸到外罐缓流挡板远离内罐气液输入管的一侧，所述内罐连通口延伸到内罐缓流挡板远离外罐气液输入管的一侧。

11、优选地，所述外罐排污管设置在外罐蓄水挡板和外罐缓流挡板之间，所述内罐排污管设置在内罐蓄水挡板和内罐缓流挡板之间，所述内罐排污管贯穿外罐体的底壁延伸到外罐体的下方，所述外罐排污管和内罐排污管的下端均固定安装有排污阀。

12、优选地，所述冷却水管的两端分别固定连接有冷却水输入管和冷却水输出管，所述冷却水输入管和冷却水输出管均贯穿内罐体和外罐体的侧壁延伸到外罐体的外部，所述内罐体的罐壁和折流板均采用导热金属材料，且其内部填充有导热填充层，所述折流板均与内罐体的罐壁焊接固定。

13、本发明还公开了一种气液分离方法，具体步骤为：

14、将外罐气液输入管和内罐气液输入管分别与碱性水电解槽的氢侧出气管和氧侧出气管连接；

15、向冷却水管内循环通入冷却液，对内罐体的内外罐壁进行降温；

16、电解制氢产生的两种气液混合物分别从外罐气液输入管和内罐气液输入管进入外罐体和内罐体的内部，一部分水分落到外罐体和内罐体的底部直接成为水流，经过缓流结构减速使得水流中混杂的气泡破裂，从而使得水流中的气体向外罐排气管和内罐排气管的方向移动，而水分从外罐排液管和内罐排液管排出，另一部分混杂在气体中的水蒸气随着气体向外罐排气管和内罐排气管的方向移动；

17、气体通过折流板时，混杂的水蒸气在折流板上冷凝，使得气体与水分完成脱离，两种气体分别从外罐排气管和内罐排气管排出；

18、冷凝的水珠沿折流板和罐壁滑落到罐底，通过缓流结构后从外罐排液管和内罐排液管排出。

19、（三）有益效果

20、与现有技术相比，本发明提供了一种气液分离器、基于该分离器的制氢装置及分离方法，具备以下有益效果：

21、1、该气液分离器，通过在外罐体的内部设置内罐体，能够同时通入电解槽产生的两种气体的气液混合物进行气液分离，在使用制氢装置进行电解水制氢时，无需同时使用两个气液分离器分别对氢气和氧气进行脱水，使得制氢装置的占地更小、安装更加方便。

22、2、该气液分离器，通过设置缓流结构，液体通过气液输入管落入罐体的内部以后，需要积蓄一定深度的液体才能通过蓄水挡板的顶部向缓流挡板的方向流动，并且需要在蓄水挡板和缓流挡板之间蓄满水才能通过缓流挡板向排液管的方向流动，便于对液体进行减速，使得混杂在液体中的微小气泡在液体通过蓄水挡板和缓流挡板之间时逐渐破裂释放气体。

23、3、该气液分离器，通过设置蓄水挡板和缓流挡板，液体进入蓄水挡板和缓流挡板之间并流速降低时，水中的杂质颗粒逐渐沉淀，使得从排液管中排出的液体中的碱性成分降低，降低排液管堵塞的概率，避免排液速率降低，通过设置排污管和排污阀，便于将蓄水挡板和缓流挡板之间的水体排出。