[发明专利]一种利用低温法回收电解水制氢副产氧气的装置及方法

说明书

一种利用低温法回收电解水制氢副产氧气的装置及方法，用于解决绿色电解水制氢系统中副产氧气的浪费问题。本发明所述装置包括：氧气纯化系统、加压及换热系统、循环气体压缩及膨胀制冷系统，本发明回收方法为首先对电解水制氢副产氧气进行纯化净化以除去氧气中的氢气、一氧化碳、二氧化碳、水等杂质，然后将纯净氧气进行液化、加压及换热，得到所需要压力的产品氧气及液氧，整个过程中冷量由循环气体膨胀制冷系统提供。本发明系统间高度耦合，适用于不同压力条件下的副产氧气的回收，适应范围宽广，还可有效回收氧气，提升绿色电解水制氢的综合效益，降低绿氢制备成本，实现安全高效节能的目的。

技术领域

本发明涉及气体分离技术，具体涉及一种利用低温法回收电解水制氢副产氧气的装置及方法，属于制氢氧技术领域。

背景技术

绿氢能源作为一种清洁能源越来越多的应用于市场中，利用风光水等可再生能源发电所产生的绿电资源结合绿色电解水项目制取绿氢是具有良好发展前景的方法。在电解水制取氢时，其阴极副产物氧气常常被直接放空处理，从安全性跟经济性上都欠妥。如何绿色环保回收绿电电解水制氢副产品氧气并合理利用是目前绿色电解水制氢工艺上一个急需解决的问题，有利于经济性的利用和推广绿氢技术。

利用深冷法空分设备生产高压氧气和液氧是目前市场最通用的做法，也是最经济的方法，即便如此，JB/T 8693-2015 《大中型空气分离设备》5.3产品性能要求对于基本性能参数中规定的氧气压力不高于3.0MPaG的制氧单耗在0.599-0.65KW.h/m³之间。

因此，设计一种安全高效的利用低温法回收绿色电解水制氢副产氧气的方法及装置，以便将绿色电解水制氢废弃放空的副产品氧气转化为用户其他装置所需要的高压氧气或液氧，变废为宝，大大降低用户所需高压氧气和液氧的制氧单耗，降低用户整体的碳排放，成为所属技术领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种利用低温法回收电解水制氢副产氧气的装置及方法，解决绿色电解水制氢工艺中副产品氧气的浪费问题，同时降低用户的整体碳排放，实现高效节能的目的，为实现上述目的，本发明采用的如下技术：

一种利用低温法回收电解水制氢副产氧气的装置，所述电解水制氢副产氧气装置包括氧气纯化系统，加压及换热系统，循环气体压缩及膨胀制冷系统；所述氧气纯化系统包括氧自过热器，氧加热器，氧气净化器，冷水机组，氧气纯化器，阀门及各装备之间连通用的直管段，用于获得纯净的氧气。其中氧自过热器的氧气输入端连接于电解水制氢系统的氧气输出端，氧自过热器的氧气输出端连接于氧加热器的氧气输入端。氧加热器的氧气输出端连接于氧气净化器的氧气输入端，氧气净化器的净化氧气输出端连接于冷水机组的氧气输入端，冷水机组的氧气输出端连接于氧气纯化器的氧气输入端，氧气纯化器输出端纯化后氧气通过管道送入加压及换热系统。

作为优选：所述加压及换热系统包括板式换热器及保冷箱，低温液氧泵，所述循环气体压缩及膨胀制冷系统包括气体压缩系统和膨胀制冷系统；压缩系统包括气体增压机，用于获得压缩气体；膨胀制冷系统包括至少一台增压透平膨胀机，膨胀机增压端、冷却器、膨胀机膨胀端。