一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及国内钢铁冶金行业大规模冷轧、硅钢、镀锌线生产等领域，具体的涉及一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置及方法。主要技术方案如下：包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括连通的原料气入口、气水分离器、进口微量氧分析仪、质量流量控制器、程控阀门、催化脱氧器、脱氧干燥器、阀门水冷却器、产品气出口、氢气入口；所述的脱氧干燥器为两个以上。本发明专利技术对氮气中氢气含量超标进行控制，同时将其余杂质O2、H2O、CO2等深度脱除，解决了气体杂质影响钢铁行业产品质量稳定性，造成冷轧钢板、镀锌钢板等产品质量下降的问题。

Purification device and method for a large amount of nitrogen treatment in iron and steel industry

The invention relates to the field of large-scale cold rolling, silicon steel and galvanizing line production in domestic iron and steel metallurgy industry, in particular relates to a large amount of nitrogen purification device and method in iron and steel metallurgy industry. The following technical scheme: including mechanical device and control system; the mechanical device comprises a connected raw gas entrance, gas water separator, imported trace oxygen analyzer, mass flow controller, control valve, catalytic Deaerator and deoxidation drier, water cooler, gas outlet valve products, hydrogen deoxidation entrance; the drier for more than two. The invention of hydrogen in nitrogen content exceed the standard of control, while the remainder of O2, H2O, CO2 and other impurities removal, to solve the gas impurities on the stability of the product quality of iron and steel industry, caused the decline of cold rolled steel plate, galvanized steel plate product quality problems.

【技术实现步骤摘要】
一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置及方法
本专利技术属于国内钢铁冶金行业大规模冷轧、硅钢、镀锌线生产等领域，具体涉及钢铁冶金行业生产用保护气等方面，更具体的为一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置及方法。
技术介绍
目前，我国钢铁生产用氮气纯化采用最普遍的一种技术是前端加氢脱氧，后端干燥脱水。此项技术脱氧过程中会产生一定量的反应水，同时由于催化脱氧时采用过氢操作，脱氧效果完全依赖于加入的氢气量，故加氢必须过量，由此导致产品氮气中氢气含量严重超标，直接排放会产生安全隐患并对环境造成很大的危害；特别是过量的氢气在钢铁冷轧连续退火炉中会带来爆炸的危险，故传统工艺不能满足国内钢铁冷轧、硅钢、镀锌线等生产的需求。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置及方法，对氮气中氢气含量超标进行控制，同时将其余杂质O2、H2O、CO2等深度脱除，解决了气体杂质影响钢铁行业产品质量稳定性，造成冷轧钢板、镀锌钢板等产品质量下降的问题。本专利技术的技术方案如下：一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置，包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括连通的原料气入口、进口微量氧分析仪、质量流量控制器、程控阀门、催化脱氧器、脱氧干燥器、阀门水冷却器、产品气出口、氢气入口；所述的脱氧干燥器为两个以上；所述的催化脱氧器内设有加热系统和氧化催化剂；所述的脱氧干燥器内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的流量计、程控阀门、交流接触器、压力传感器、加温元件、报警装置。进一步的，所述的催化脱氧器还连接蒸汽加热器、水冷却器、气水分离器。进一步的，所述的脱氧干燥器为3个或4个。进一步的，所述的脱氧干燥器为4个，两个脱氧干燥器为一组，两组循环作为脱氧反应器和再生反应器使用。本专利技术同时请求保护利用所述装置进行氮气纯化的方法，包括催化加氢工序、干燥脱氧工序、再生工序；所述的催化加氢工序为：原料气经过原料气入口、进口微量氧分析仪、质量流量控制器进入催化脱氧器，在催化脱氧器中氧化催化剂的作用下原料气中的氧气与通入的氢气生成水被脱除；所述的干燥脱氧工序为：经降温后的原料气进入脱氧干燥器，在脱氧剂的作用下原料气中包括O2、H2O、CO2杂质被吸附；所述的脱氧干燥器为2个以上，且循环作为脱氧反应器和再生反应器，所述的脱氧干燥器通过程控阀门连接再生气入口；所述的再生工序为：脱氧干燥器内的脱氧剂在加热条件下，以通入再生气的方式进行再生，所述的脱氧剂可为市售的任何一种，优选为申请号为201410407743.0中公开的脱氧剂。进一步的，所述的再生气为氮气、氢气的混合物。进一步的，通入氢气的量通过以下公式计算得到：VH＝VN×([O]N/106)×2×δ；VH：氢气加入量(L/min)；VN：氮气流量(L/min)；[O]N：原料氧含量(ppm)；δ：加氢系数。控制系统会依据所检测的催化脱氧反应器出口的氢含量，自动微调加氢系数。根据催化加氢工序后检测的原料气中氢气含量值，对比程序内预先写入的一组氢气含量值和加氢系数，实时调整加氢系数确保加入的氢气不过量，避免由于氢气过量而带来的爆炸风险。加氢量控制：质量流量控制器以检测的氢气质量流量为依据，通过自动微调阀开度，控制加入的氢气量等于理论加氢量。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术提供一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置及方法，对氮气中氢气含量超标进行控制，并将其余杂质O2、H2O、CO2等深度脱除，解决了气体杂质影响钢铁行业产品质量稳定性，造成冷轧钢板、镀锌钢板等产品质量下降的问题，同时亦可解决氮气中氢气含量超标所带来的安全隐患，并将此隐患从根本上杜绝。纯化系统干燥脱氧工序采用两塔、三塔或四塔纯化流程，多个脱氧干燥器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续净化。(2)本专利技术脱氧剂吸附和再生具有以下特点：再生温度越高、再生压力越低，再生效果越好，从而产气指标越好。传统的无损再生方式，使用原料气进行带压再生，再生效果相对较差，无法更好的发挥脱氧剂的性能，提高产气纯度；传统的外加热形式，必须用气体携带热量将填料加热，再生气流量至少为15～25％。功率和气体损耗量大，造成不必要的浪费，而且也无法将填料加热到更高的温度。本专利技术的每台脱氧干燥器内均安装内电加热器。与传统的无损再生方式以及外加热方式相比，在保证了净化深度的同时，耗能少、再生气量省；采用内加热形式，直接加热脱氧剂，再生温度高，能源不浪费；通入再生的气体只需起到热量均衡和将再生产生的水携带出反应器即可，再生气量省。附图说明图1为实施例1的结构示意图；其中：11、催化脱氧器，12、脱氧干燥器A，13、脱氧干燥器B，14、阀门水冷却器A，15、阀门水冷却器B，16、氢气入口，17、原料气入口，18、冷却水入口，19、仪表气入口，100、冷却回水，110、废气排放口，120、产品气出口。图2为实施例2的结构示意图；其中：201、催化脱氧器，202、脱氧干燥器A，203、脱氧干燥器B，204、脱氧干燥器C，205、再生氢气流量计，206、再生气流量，207、阀门水冷却器A，208、阀门水冷却器B，209、阀门水冷却器C，210、伺服气入口，211、冷却水出口，212、原料气入口，213、产品气出口，214、分析气出口，215、氢气入口，216、冷却水入口。图3为实施例3的结构示意图；其中：301、蒸气加热器，302、催化脱氧器，303、水冷却器，304、气水分离器，305、脱氧干燥器A，306、脱氧干燥器B、307、脱氧干燥器C，308、脱氧干燥器D，309、阀门水冷却器A，310、阀门水冷却器B，311、产品气出口，312、分析气出口，313、氢气入口，314、低压蒸汽入口，315、原料气入口，316、冷却水入口，317、废气排放口，318、冷却回水出口、319、冷凝水出口。具体实施方式下面结合附图1-3对本专利技术做进一步说明：本专利技术的纯化方法由催化加氢工序(H)和两塔(W)、三塔(VV)或四塔脱氧干燥工序(VW)工序组成。原料氮气首先进入催化加氢工序，在加氢催化剂的作用下，将气体中的O2杂质与氢气作用，转化为H2O而去除；然后进入脱氧干燥工序深度脱除气体中的O2、H2O、CO2等杂质。脱氧干燥工序采用采用的脱氧剂脱除杂质有一定容量，当脱氧剂吸收杂质达到饱和后，可在高温下通入氮氢混合气对其进行活化再生。干燥脱氧工序根据纯化氮气流量的不同可分别采用两塔、三塔或四塔纯化流程。两塔流程一般应用于气体流量小于5000Nm3/h的工况，在两塔流程中其中一个脱氧干燥器工作(吸收杂质)，另一个脱氧干燥器则进行再生(或保压待用)，这样两个脱氧干燥器交替工作和再生，从而可实现对原料氮气的连续净化；三塔流程一般应用于气体流量大于5000Nm3/h且小于10000Nm3/h的工况，在三塔流程中采用两塔串联净化(吸收杂质)，另一塔活化再生的工艺，该工艺可解决大流量下或原料气中氧含量波动较为频繁工况下气体指标波动的难题；四塔流程一般应用于气体流量大于10000Nm3/h的工况，在四塔流程中，分为两组净化塔，每组两塔串联使用，一组塔工作净化，另一组塔活化再生，连续不间断净化气体和再生，每种流程具体分为以下步骤：1)催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置，其特征在于：包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括连通的原料气入口、进口微量氧分析仪、质量流量控制器、程控阀门、催化脱氧器、脱氧干燥器、阀门水冷却器、产品气出口、氢气入口；所述的脱氧干燥器为两个以上；所述的催化脱氧器内设有加热系统和氧化催化剂；所述的脱氧干燥器内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的流量计、程控阀门、交流接触器、压力传感器、加温元件、报警装置。

【技术特征摘要】
1.一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置，其特征在于：包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括连通的原料气入口、进口微量氧分析仪、质量流量控制器、程控阀门、催化脱氧器、脱氧干燥器、阀门水冷却器、产品气出口、氢气入口；所述的脱氧干燥器为两个以上；所述的催化脱氧器内设有加热系统和氧化催化剂；所述的脱氧干燥器内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的流量计、程控阀门、交流接触器、压力传感器、加温元件、报警装置。2.如权利要求1所述的一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置，其特征在于：所述的催化脱氧器还连接蒸汽加热器、水冷却器、气水分离器。3.如权利要求1所述的一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置，其特征在于：所述的脱氧干燥器为3个或4个。4.如权利要求1所述的一种钢铁冶金行业大处理量氮气纯化装置，其特征在于：所述的脱氧干燥器为4个，两个脱氧干燥器为一组，两组循环作为脱氧反应器和再生反应器使用。5.一种利...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐昀，朱玉秋，赵霖，高嵩，邱长春，刘皖南，郑晨达，
申请(专利权)人：大连中鼎化学有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21