本申请涉及电解水制氢，特别涉及一种电解水制氢装置的氢气纯化系统及氢气纯化工艺。
背景技术：
1、电解水制氢时，从制氢分离系统出来的氢气还含有微量氧和大量水汽，因此，还需要进一步经过氢气纯化系统进行纯化处理。
2、目前的电解水制氢装置对氢气进行纯化处理时，氢气先经一个气液分离器进行气液分离，然后经脱氧器进行脱氧，然后经一个冷却器进行一次降温冷凝、然后经另一个气液分离器进行气液分离，接着再经一个气液分离器进行气液分离，再经另一个冷却器进行二次降温冷凝，然后经一个干燥器进行干燥，然后分两路，一路进入产品管路，一路作为再生气去对另一个干燥器内的干燥剂进行再生，各气液分离器分离出的废液即时地排到一个集水器中，由集水器进行定时排放。
3、目前的电解水制氢装置的氢气纯化系统设备数量多、占地面积大，二次降温冷凝过程产生的水随气体进入干燥器，增加了干燥器的负担，集水器定时排放过程伴随着氢气的排放和浪费。
4、有鉴于此，如何改进电解水制氢装置的氢气纯化系统，是需要本领域人员解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本申请提供一种电解水制氢装置的氢气纯化系统，所述氢气纯化系统包括一体式冷却器，所述一体式冷却器包括管壳、位于所述管壳内的换热管束、位于所述管壳上端的上组合封头、位于所述管壳下端的下组合封头、位于所述上组合封头内的分程隔板、设于所述上组合封头的c口和d口、设于所述管壳的冷却介质进口和冷却介质出口、设于所述下组合封头的排液口；
2、所述下组合封头的高度大于所述上组合封头的高度，所述换热管束包括第一程换热管和第二程换热管，所述上组合封头的内腔包括第一分腔和第二分腔，所述第一分腔和第二分腔由所述分程隔板隔开，所述第一分腔与第一程换热管上端连通，所述第二分腔与所述第二程换热管上端连通，所述d口与所述第一分腔连通，所述c口与所述第二分腔连通。
3、电解水制氢装置的氢气纯化系统的一种实施方式，所述氢气纯化系统包括脱氧器和一级冷却器，所述一级冷却器采用所述一体式冷却器，所述一级冷却器的所述d口与所述脱氧器的氢气出口连通，所述一级冷却器的第二分腔内设有除沫器。
4、电解水制氢装置的氢气纯化系统的一种实施方式，所述氢气纯化系统包括至少两个第一冷却器和至少两个干燥器，所述第一冷却器采用所述一体式冷却器，所述干燥器的数量与所述第一冷却器的数量相同，每个所述干燥器设有a口和b口，每个所述干燥器的a口分别与一个所述第一冷却器的d口连通，所述第一冷却器的第一分腔和第二分腔内均设有除沫器。
5、电解水制氢装置的氢气纯化系统的一种实施方式，所述氢气纯化系统包括多个阀件，所述多个阀件能够将所述第一冷却器的c口切换至与所述一级冷却器3的c口或者与另一个所述第一冷却器的c口连通，还能够将所述干燥器的b口切换至与产品管路连通或者与另一个所述干燥器的b口连通。
6、电解水制氢装置的氢气纯化系统的一种实施方式，所述下组合封头内设有下隔板，所述下隔板的上端与所述换热管束下端的下管板连接，所述下隔板的下端与所述下组合封头的壁部之间形成过流空间，所述第一程换热管下端和所述第二程换热管下端分别位于所述下隔板两侧。
7、电解水制氢装置的氢气纯化系统的一种实施方式，所述下组合封头设有上液位口和下液位口，用作液位计的测口，所述上液位口高于所述下液位口，所述下液位口高于所述排液口。
8、本申请还提供一种电解水制氢装置的氢气纯化工艺，在所述氢气纯化系统的一体式冷却器内对氢气进行降温、气液分离和将分离的液滴收集在所述一体式冷却器底部，氢气走所述一体式冷却器的管程，冷却介质走所述一体式冷却器的壳程。
9、氢气纯化工艺的一种实施方式，所述氢气纯化系统设有两个第一冷却器和两个干燥器，上一时间段，i干燥器处于干燥工况、ii干燥器处于再生工况，下一时间段，i干燥器处于再生工况、ii干燥器处于干燥工况，以此往复循环切换；干燥工况下的干燥器对氢气进行干燥，再生工况下的干燥器氢气对其干燥剂进行再生。
10、氢气纯化工艺的一种实施方式，所述氢气纯化系统设有三个第一冷却器和三个干燥器，上一时间段，i干燥器处于主干燥工况、ii干燥器处于再生工况、iii干燥器处于辅干燥工况，下一时间段，i干燥器处于再生工况、ii干燥器处于辅干燥工况、iii干燥器处于主干燥工况，再下一时间段，i干燥器处于辅干燥工况、ii干燥器处于主干燥工况、iii干燥器处于再生工况，以此往复循环切换；主干燥工况下的干燥器对从与一级冷却器的c口连通的第一冷却器出来的氢气进行干燥，再生工况下的干燥器氢气对其干燥剂进行再生，辅干燥工况下的干燥器对从与再生工况下的干燥器的a口连通的第一冷却器出来的氢气进行干燥。
11、氢气纯化工艺的一种实施方式，当液位计探测到所述下组合封头内的液位位于所述上液位口所在的高度时开启所述排液口，当液位计探测到所述下组合封头内的液位位于所述下液位口所在的高度时关闭所述排液口。
12、本申请具有以下技术效果：
13、（1）设备数量少、占地面积小。
14、（2）一体式冷却器利用惯性分离、重力分离和除沫器机械分离达到了较好的气液分离效果，而且使得冷凝产生的液滴或者顺着换热管向下流动直接进入下组合封头的内腔底部，或者被上部除沫器脱除后返回下组合封头的内腔底部而基本不会随气体进入干燥器，减小了干燥器的负担。
15、（3）一体式冷却器一方面采用双管程设计使得流速提高、管壁表面凝结液不会富集，再加上第一换热管程产生的冷凝液经气液分离后第二换热管程的管壁表面液体进一步减少，因此总体具有较高的换热效率；另一方面通过综合有效利用各级设备的连续降温除湿能力，可以减少一级冷却器和第一冷却器的换热面积。
16、（4）排液过程中在排液口处形成水封，避免了氢气随液流排出导致的氢气浪费。
17、（5）仅通过启闭不同的阀件就能够实现干燥器的工况切换，控制难度较低。
18、（6）在对氢气进行干燥的同时还进行干燥剂的再生，从而能够实现连续生产，具有较高的工作效率。
1.一种电解水制氢装置的氢气纯化系统，其特征在于，所述氢气纯化系统包括一体式冷却器，所述一体式冷却器包括管壳（12）、位于所述管壳（12）内的换热管束（13）、位于所述管壳（12）上端的上组合封头（17）、位于所述管壳（12）下端的下组合封头（18）、位于所述上组合封头（17）内的分程隔板（19）、设于所述上组合封头（17）的c口和d口、设于所述管壳（12）的冷却介质进口（20）和冷却介质出口（21）、设于所述下组合封头（18）的排液口（22）；
2.根据权利要求1所述的电解水制氢装置的氢气纯化系统，其特征在于，所述氢气纯化系统包括脱氧器（2）和一级冷却器（3），所述一级冷却器（3）采用所述一体式冷却器，所述一级冷却器（3）的所述d口与所述脱氧器（2）的氢气出口连通，所述一级冷却器（3）的第二分腔内设有除沫器（23）。
3.根据权利要求2所述的电解水制氢装置的氢气纯化系统，其特征在于，所述氢气纯化系统包括至少两个第一冷却器和至少两个干燥器，所述第一冷却器采用所述一体式冷却器，所述干燥器的数量与所述第一冷却器的数量相同，每个所述干燥器设有a口和b口，每个所述干燥器的a口分别与一个所述第一冷却器的d口连通，所述第一冷却器的第一分腔和第二分腔内均设有除沫器（23）。
4.根据权利要求3所述的电解水制氢装置的氢气纯化系统，其特征在于，所述氢气纯化系统包括多个阀件，所述多个阀件能够将所述第一冷却器的c口切换至与所述一级冷却器（3）的c口连通或者与另一个所述第一冷却器的c口连通，还能够将所述干燥器的b口切换至与产品管路连通或者与另一个所述干燥器的b口连通。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电解水制氢装置的氢气纯化系统，其特征在于，所述下组合封头（18）内设有下隔板（24），所述下隔板（24）的上端与所述换热管束（13）下端的下管板（16）连接，所述下隔板（24）的下端与所述下组合封头（18）的壁部之间形成过流空间，所述第一程换热管下端和所述第二程换热管下端分别位于所述下隔板（24）两侧。
6.根据权利要求1-4任一项所述的电解水制氢装置的氢气纯化系统，其特征在于，所述下组合封头（18）设有上液位口（25）和下液位口（26），用作液位计（10）的测口，所述上液位口（25）高于所述下液位口（26），所述下液位口（26）高于所述排液口（22）。
7.电解水制氢装置的氢气纯化工艺，基于权利要求1-6任一项所述的氢气纯化系统实现，其特征在于，在所述氢气纯化系统的一体式冷却器内对氢气进行降温、气液分离和将分离的液滴收集在所述一体式冷却器底部，氢气走所述一体式冷却器的管程，冷却介质走所述一体式冷却器的壳程。
8.根据权利要求7所述的电解水制氢装置的氢气纯化工艺，基于权利要求4所述的氢气纯化系统实现，其特征在于，所述氢气纯化系统设有两个第一冷却器和两个干燥器，上一时间段，i干燥器（7）处于干燥工况、ii干燥器（8）处于再生工况，下一时间段，i干燥器（7）处于再生工况、ii干燥器（8）处于干燥工况，以此往复循环切换；干燥工况下的干燥器对氢气进行干燥，再生工况下的干燥器由氢气对其内干燥剂进行再生。
9.根据权利要求7所述的电解水制氢装置的氢气纯化工艺，基于权利要求4所述的氢气纯化系统实现，其特征在于，所述氢气纯化系统设有三个第一冷却器和三个干燥器，上一时间段，i干燥器（7）处于主干燥工况、ii干燥器（8）处于再生工况、iii干燥器（9）处于辅干燥工况，下一时间段，i干燥器（7）处于再生工况、ii干燥器（8）处于辅干燥工况、iii干燥器（9）处于主干燥工况，再下一时间段，i干燥器（7）处于辅干燥工况、ii干燥器（8）处于主干燥工况、iii干燥器（9）处于再生工况，以此往复循环切换；主干燥工况下的干燥器对从与所述一级冷却器（3）的c口连通的第一冷却器出来的氢气进行干燥，再生工况下的干燥器由氢气对其内干燥剂进行再生，辅干燥工况下的干燥器对从与再生工况下的干燥器的a口连通的第一冷却器出来的氢气进行干燥。
10.根据权利要求7所述的电解水制氢装置的氢气纯化工艺，基于权利要求6所述的氢气纯化系统实现，其特征在于，当液位计（10）探测到所述下组合封头（18）内的液位位于所述上液位口（25）所在的高度时开启所述排液口（22），当液位计（10）探测到所述下组合封头（18）内的液位位于所述下液位口（26）所在的高度时关闭所述排液口（22）。
