本技術(shù)涉及制氫，具體是一種水電解制氫系統(tǒng)的氣液分離裝置。

背景技術(shù)：

1、電解水制氫是綠色制氫的重要方式，其中由于質(zhì)子交換膜(以下簡稱pem)電解水制氫具有系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率高、響應(yīng)速度快、可適應(yīng)可再生能源發(fā)電時的波動性等優(yōu)點，逐漸成為了成熟化產(chǎn)業(yè)。由于pem電解水制取氫氣和氧氣中含有少量水，需要采取重力分離、冷凝脫水、吸收吸附脫水等方法脫除氫氣和氧氣中的含水，以獲取純氫和純氧產(chǎn)品，但目前采取的氣液分離方案存在以下問題：

2、(1)氣液分離裝置設(shè)為兩級氣液分離器和一級冷凝器，分離設(shè)施占地較大，管路布置復(fù)雜，且分離效率較低；

3、(2)一級氣液分離器排出的純水溫度不滿足回電解槽的要求，通常還需要再設(shè)置換熱器冷卻至電解槽純水進(jìn)水溫度，且在純水排空氣液分離器前還需要采取措施額外補水，以保證容器處于液封狀態(tài)；

4、(3)氣液分離裝置中一級冷凝器的氣液混合物冷凝后的冷凝水隨氣體一同排去二級氣液分離器，既降低了氣液分離效率，冷凝水還無法得到有效的回收利用。

5、pem電解水制氫過程中，電解出的氫氣和氧氣中含有較多水分，需要進(jìn)行分離提純工藝，獲得純凈的氫氣和氧氣產(chǎn)品，然而目前的分離工藝不僅分離效率低，而且分離設(shè)施占地面積大，冷凝器中氣液混合物的冷凝純水回收困難，且由于一級氣液分離器中排出的純水得不到補充，純水溫度無法滿足電解槽需求，需要額外增加補水裝置保持一級氣液分離器儲水液位，設(shè)置換熱裝置保持回電解槽水溫恒定。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種水電解制氫系統(tǒng)的氣液分離裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的分離效率低、分離設(shè)施占地面積大等問題。

2、本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種水電解制氫系統(tǒng)的氣液分離裝置，包括依次連通的氫氣-水氣液分離器、氫氣冷凝分離器、氧氣冷凝分離器、氧氣-水氣液分離器，氫氣-水氣液分離器與氧氣-水氣液分離器連通。

4、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣-水氣液分離器上設(shè)置有氫氣-水混合物入口、氫氣-水氣液分離器純水出口、氫氣-水氣液分離器氫氣出口、氫氣-水氣液分離器冷凝回水入口；

5、氧氣-水氣液分離器上設(shè)置有氧氣-水混合物入口、氧氣-水氣液分離器純水出口、氧氣-水氣液分離器氧氣出口、氧氣-水氣液分離器冷凝回水入口；

6、氫氣冷凝分離器上設(shè)置有氫氣冷凝分離器氫氣入口、氫氣冷凝分離器冷凝回水出口、氫氣冷凝分離器氫氣出口、氫氣冷凝分離器冷水出口、氫氣冷凝分離器冷水入口；

7、氧氣冷凝分離器上設(shè)置有氧氣冷凝分離器氧氣入口、氧氣冷凝分離器冷凝回水出口、氧氣-水冷凝分離器氧氣出口、氧氣冷凝分離器冷水出口、氧氣冷凝分離器冷水入口；

8、氫氣-水氣液分離器冷凝回水入口與氫氣冷凝分離器冷凝回水出口連通，氫氣-水氣液分離器氫氣出口與氫氣冷凝分離器氫氣入口連通；

9、氫氣冷凝分離器冷水出口與氧氣冷凝分離器冷水出口連通，氫氣冷凝分離器冷水入口與氧氣冷凝分離器冷水入口連通；

10、氧氣-水氣液分離器氧氣出口與氧氣冷凝分離器氧氣入口連通，氧氣-水氣液分離器冷凝回水入口與氧氣冷凝分離器冷凝回水出口連通；

11、氫氣-水氣液分離器純水出口與氧氣-水氣液分離器純水出口連通。

12、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣-水混合物入口設(shè)置于氫氣-水氣液分離器的上部，氫氣-水氣液分離器純水出口設(shè)置于氫氣-水氣液分離器的下部；氧氣-水混合物入口設(shè)置于氧氣-水氣液分離器的上部，氧氣-水氣液分離器純水出口設(shè)置于氧氣-水氣液分離器的下部。

13、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣-水混合物入口內(nèi)部壁面設(shè)置有氫氣-水混合物入口擋板、氫氣-水流動擋板，氧氣-水混合物入口內(nèi)部壁面設(shè)置有氧氣-水混合物入口擋板、氧氣-水流動擋板。

14、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣冷凝分離器氫氣入口位于氫氣冷凝分離器的下部，氫氣冷凝分離器冷凝回水出口位于氫氣冷凝分離器的下部，氫氣冷凝分離器氫氣出口位于氫氣冷凝分離器的上部；

15、氧氣冷凝分離器氧氣入口位于氧氣冷凝分離器的下部，氧氣冷凝分離器冷凝回水出口位于氧氣冷凝分離器的下部，氧氣-水冷凝分離器氧氣出口位于氧氣冷凝分離器的上部。

16、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣冷凝分離器冷水入口的管道上設(shè)置有氫氣冷凝分離器冷水入口閥，氫氣冷凝分離器冷凝回水出口的管道上設(shè)置有氫氣冷凝分離器冷凝回水出口閥；氧氣冷凝分離器冷水入口的管道上設(shè)置有氧氣冷凝分離器冷水入口閥，氧氣-水氣液分離器冷凝回水入口的管道上設(shè)置有氧氣冷凝分離器冷凝回水出口閥。

17、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣-水氣液分離器上設(shè)置有氫氣-水氣液分離器液位計，氧氣-水氣液分離器上設(shè)置有氧氣-水氣液分離器液位計。

18、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣-水氣液分離器上設(shè)置有氫氣-水氣液分離器溫度計，氧氣-水氣液分離器上設(shè)置有氧氣-水氣液分離器溫度計；氫氣冷凝分離器上設(shè)置有氫氣冷凝分離器溫度計，氧氣冷凝分離器上設(shè)置有氧氣冷凝分離器溫度計。

19、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣-水氣液分離器氫氣出口連接有氫氣出口絲網(wǎng)捕霧器，氧氣-水氣液分離器氧氣出口連接有氧氣出口絲網(wǎng)捕霧器。

20、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，氫氣冷凝分離器內(nèi)設(shè)置有氫氣冷凝分離器換熱裝置，氧氣冷凝分離器內(nèi)設(shè)置有氧氣冷凝分離器換熱裝置。

21、本實用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

22、(1)通過設(shè)備支撐將氣體冷凝分離器固定在氣液分離器的頂部，并設(shè)置了冷凝回水口和氣體管口直接連通冷凝分離器和氣液分離器，保證了設(shè)備的布置緊湊，減少了繞行彎折的設(shè)備間連接管道，節(jié)省占地空間，設(shè)備間設(shè)置的直通對接管口，保證了液相流體在設(shè)備相連的冷凝回水口，氣相流體在設(shè)備相連的氣體管口內(nèi)自由流動，流體在設(shè)備間通過重力作用實現(xiàn)了二次分離，在氣液分離器的冷凝回水入口內(nèi)壁面設(shè)置的儲水擋板對氣液分離器的內(nèi)部氣相空間進(jìn)行了液封，保證氣體不會流入冷凝回水入口；

23、(2)氣體冷凝分離器內(nèi)部劃分為三部分，其中上層設(shè)置為空腔(占罐容1/2)，既能實現(xiàn)氣液混合物在氣體冷凝分離器的冷凝脫水，又能獲得良好的氣液重力分離效果，中層設(shè)置為氣體換熱裝置(占罐容1/4)，下層設(shè)置為空腔(占罐容1/4)，作為儲水功能；進(jìn)入氣體冷凝分離器的混合氣體在氣體冷凝分離器冷凝分離和重力分離的雙重分離作用下，氣體中所含冷凝水被有效分離出來，并經(jīng)過冷凝回水口回到氣液分離器儲存，最終通過氣液分離器的液體出口流出，實現(xiàn)了電解水產(chǎn)品氣中的攜液高效回收；

24、(3)在氫氣冷凝分離器、氧氣冷凝分離器冷水入口管道設(shè)置有自控調(diào)節(jié)閥門，根據(jù)氣體冷凝分離器的底部儲液溫度調(diào)節(jié)閥門開度，保證冷水流量滿足冷凝氣體的要求；在氫氣冷凝分離器、氧氣冷凝分離器的冷凝回水管道上設(shè)置有自控調(diào)節(jié)閥門，根據(jù)氫氣-水氣液分離器、氧氣-水氣液分離器的底部儲液溫度調(diào)節(jié)閥門開度，保證氫氣-水氣液分離器、氧氣-水氣液分離器的底部儲水溫度滿足回電解槽的溫度要求，減少了換熱裝置來保持回電解槽水溫，節(jié)約了設(shè)備成本。