一种变压吸附制氢脱氧系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种变压吸附制氢脱氧系统，包括位于变压吸附提浓工序与变压吸附提纯工序之间的脱氧结构，脱氧结构包括依次连接的脱氧塔、换热器、冷却器、气液分离器。脱氧塔包括串联的第一脱氧塔及第二脱氧塔，第一脱氧塔及第二脱氧塔内均设有若干个填充层，填充层用于对变压吸附提浓工序输出的提浓气脱氧及脱硫。填充层包括瓷球层、脱硫剂层、脱氧催化剂层，且各层之间设有钢丝网。脱硫剂层的填充剂为氧化锌，脱氧催化剂层的填充剂为金属催化剂，脱硫剂层用于对脱氧催化剂层内的金属催化剂进行保护，避免其在提浓气内硫化氢的影响下失活。脱氧结构具有结构简单、脱氧率高、系统运行安全度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种变压吸附制氢脱氧系统
本技术属于煤深加工
，具体涉及一种变压吸附制氢脱氧系统。
技术介绍
目前，在煤化工领域，荒煤气通过净化系统后，再通过变压吸附制氢系统的加压工序、预处理工序、氢气纯化工序将氢以外的杂质除去，从而获得浓度为99.99%的氢气。其中，荒煤气中含有一定量的氧气，经氢气纯化工序处理后，需要将氢气提纯气体内的氧气含量控制在0.01%以下。目前，多数企业的氢气纯化工序采用两段式氢气提浓工序对预处理工序输出的净化荒煤气进行提浓，第一段为变压吸附提浓工序，将氢含量提升到45-50％，第二段为变压吸附提纯工序，将氢含量提升到99.99％。第一段的变压吸附提浓工序进行提浓后，提浓气中氧的含量提高，此时若直接将提浓气输入变压吸附提纯工序，则会在变压吸附提纯工序中出现氧富集的现象，当氧浓度达到一定的程度时，可能会因气流摩擦发热或产生静电，在系统内发生闪爆，造成安全事故。有鉴于此，在保证氢气的含量并提高变压吸附制氢系统各个工序的设备的作业安全的基础上，有必要对现有技术中的变压吸附制氢系统予以改进。
技术实现思路
本技术的目的在于在对变压吸附制氢系统进行改进，在两段式氢气提浓工序之间设置脱氧结构，以便于将变压吸附提浓工序输出的提浓气中的氧含量控制在0.001%以下，确保变压吸附提纯工序中氢气提纯气中氢气提纯时的装置运行安全，使变压吸附制氢系统长周期平稳的运行，减少系统停机次数，提高系统运行工况的平稳度。实现本技术目的的技术方案如下：一种变压吸附制氢脱氧系统，包括位于变压吸附提浓工序与变压吸附提纯工序之间的脱氧结构，脱氧结构包括依次连接的脱氧塔、换热器、冷却器、气液分离器。脱氧塔包括串联的第一脱氧塔及第二脱氧塔，第一脱氧塔及第二脱氧塔内均设有若干个填充层，填充层用于对变压吸附提浓工序输出的提浓气脱氧及脱硫。填充层包括瓷球层、脱硫剂层、脱氧催化剂层，且各层之间设有钢丝网。脱硫剂层的填充剂为氧化锌，脱氧催化剂层的填充剂为金属催化剂，脱硫剂层用于对脱氧催化剂层内的金属催化剂进行保护，避免其在提浓气内硫化氢的影响下失活。本技术通过对第一脱氧塔及第二脱氧塔内填充层的设计，在保证脱氧催化剂层内金属催化剂活性的基础上，确保了提浓气内氧的去除率。本技术对多种脱氧催化剂及脱硫催化剂的理化特性分析和研究，通过采用脱硫催化剂及脱氧催化剂进行不同级配方法的设计，经实际装填运行试验，得到以下2种优选填充层的设置。进一步的，填充层的一种设置是，填充层由脱氧塔的上端至下端依次为瓷球层、脱硫剂层、脱氧催化剂层。进一步的，填充层的另一种设置是，填充层由脱氧塔的上端至下端依次为瓷球层、第一脱氧催化剂层、脱硫剂层、第二脱氧催化剂层。作为对上述脱氧结构的进一步改进，由于不同的金属催化剂，其反应空速、催化温度、激活温度、耐热性等均不同，因此，本技术的金属催化剂可以选择钯金，钯金为常规选择的贵金属催化剂型，使用方法较为成熟。金属催化剂也可以选择非贵金属催化剂，金属催化剂包括但不限于氧化铜、氧化锌，是一种新开发的催化剂型，其反应温度及催化温度均较钯金低，能够降低提浓气的脱氧成本，也能够确保变压吸附制氢系统的各个设备运行的安全性。作为对上述脱氧结构的进一步改进，第一脱氧塔的排气端连接有主管道，主管道上设有单向阀及第一氧浓度测量仪，且主管道上连通有第一支管道及第二支管道。第一支管道位于所述第一脱氧塔与第二脱氧塔之间，第一支管道上设有第一电磁阀。第二支管道位于第二脱氧塔与换热器之间，第二支管道上设有第二电磁阀。脱氧塔作业的原理是：第一脱氧塔处理来自变压吸附提浓工序的提浓气，将提浓气中的氧气及硫化氢除去后输出至主管道；主管道上第一氧浓度测量仪对主管道内的提浓气中的氧气进行测定，当氧气浓度＜0.1时，第一电磁阀开启，第二电磁阀关闭，提浓气直接输入换热器中进行后续处理；当氧气浓度≥0.1%时，第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启，提浓气输入第二脱氧塔中进行再次脱氧处理，再经第二脱氧塔输出至换热器中进行后续处理。本技术对脱氧结构进行设计，通过第一脱氧塔及第二脱氧塔联合处理，将变压吸附提浓工序输出的提浓气中的氧气除去，避免变压吸附提纯工序的设备中出现氧富集现象，提高系统运行的安全性。作为对上述脱氧塔的进一步改进，为了对经第二脱氧塔脱氧处理后输出的提浓气的氧浓度进行控制，在第二脱氧塔的排气管道上设有第二氧浓度测量仪及报警器。当排气管道上第二氧浓度测量仪测定氧气浓度＜0.1时，提浓气直接输入换热器中进行后续处理。当排气管道上第二氧浓度测量仪测定氧气浓度≥0.1时，会促使报警器会进行报警，作业人员采用相应的措施进行处理。作为对脱氧结构的进一步改进，为了提高脱氧结构的各个管道自动化控制程度，使脱氧结构还包括控制器，控制器与第一氧浓度测量仪、第一电磁阀、第二电磁阀、第二氧浓度测量仪、报警器电连接。通过控制器将第一氧浓度测量仪、第一电磁阀、第二电磁阀、第二氧浓度测量仪、报警器等各个阀门、仪器进行联动组合，以及时根据管道内氧浓度的大小及时将提浓气输入至换热器或第二脱氧塔中。作为对上述脱氧结构的进一步改进，一般来说，脱氧塔内填充层内的填充剂需要在一定的温度下才能激活剂起活，例如，对于金属催化剂，特别对于贵金属催化剂钯金来说，其是用来吸附处理提浓气中的氧，其起活温度为120℃，在使用一定周期后，其激活温度会达到150℃以上，起活温度达到220℃以上。因此，为了使脱氧塔内的填充剂能够正常且高效作用，在第一脱氧塔及第二脱氧塔还连接有蒸汽预热器，蒸汽预热器用于对第一脱氧塔及第二脱氧塔加热。作为对上述脱氧结构的进一步改进，第一脱氧塔及第二脱氧塔内还设有温度传感器，且蒸汽预热器与第一脱氧塔之间的管道上设有第三电磁阀，蒸汽预热器与第二脱氧塔之间的管道上设有第四电磁阀。温度传感器14、第三电磁阀、第四电磁阀均与控制器电连接。温度传感器能够实时检测第一脱氧塔和第二脱氧塔内的温度，当温度低时，控制器能够及时控制第三电磁阀开启，使得蒸汽预热器对第一脱氧塔或第二脱氧塔进行加热，确保提浓气中氧及硫的去除效率。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1.本技术通过对脱氧结构进行设计，通过第一脱氧塔及第二脱氧塔联合处理，将变压吸附提浓工序输出的提浓气中的氧气除去，避免变压吸附提纯工序的设备中出现氧富集现象，提高系统运行的安全性。2.通过本技术脱氧结构的设计，系统运行后，输入变压吸附提纯工序的提浓气中氧的含量＜0.1%，提浓气中氧的去除率>99%。附图说明图1为本技术中变压吸附制氢脱氧系统的脱氧结构的示意图；图2为本技术中脱氧结构的脱氧罐的一种示意图；图3为本技术中脱氧结构的脱氧罐的另一种示意图；其中，1.变压吸附提浓工序；2.变压吸附提纯工序；3.脱氧塔；31.第一脱氧塔；32.第二脱氧塔；4.换热器；5.冷却器；6.分离器；7.主管道；71.第一支管道；72本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压吸附制氢脱氧系统，包括位于变压吸附提浓工序（1）与变压吸附提纯工序（2）之间的脱氧结构，所述脱氧结构包括依次连接的脱氧塔（3）、换热器（4）、冷却器（5）、气液分离器（6），其特征在于：所述脱氧塔（3）包括串联的第一脱氧塔（31）及第二脱氧塔（32），所述第一脱氧塔（31）及所述第二脱氧塔（32）内均设有若干个填充层，所述填充层用于对所述变压吸附提浓工序（1）输出的提浓气脱氧及脱硫；/n所述填充层包括瓷球层（18）、脱硫剂层（19）、脱氧催化剂层（20），且各层之间设有钢丝网（21）；所述脱硫剂层（19）的填充剂为氧化锌，所述脱氧催化剂层（20）的填充剂为金属催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种变压吸附制氢脱氧系统，包括位于变压吸附提浓工序（1）与变压吸附提纯工序（2）之间的脱氧结构，所述脱氧结构包括依次连接的脱氧塔（3）、换热器（4）、冷却器（5）、气液分离器（6），其特征在于：所述脱氧塔（3）包括串联的第一脱氧塔（31）及第二脱氧塔（32），所述第一脱氧塔（31）及所述第二脱氧塔（32）内均设有若干个填充层，所述填充层用于对所述变压吸附提浓工序（1）输出的提浓气脱氧及脱硫；
所述填充层包括瓷球层（18）、脱硫剂层（19）、脱氧催化剂层（20），且各层之间设有钢丝网（21）；所述脱硫剂层（19）的填充剂为氧化锌，所述脱氧催化剂层（20）的填充剂为金属催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种变压吸附制氢脱氧系统，其特征在于：所述填充层由所述脱氧塔（3）的上端至下端依次为瓷球层（18）、脱硫剂层（19）、脱氧催化剂层（20）。


3.根据权利要求1所述的一种变压吸附制氢脱氧系统，其特征在于：所述填充层由所述脱氧塔（3）的上端至下端依次为瓷球层（18）、第一脱氧催化剂层（20-1）、脱硫剂层（19）、第二脱氧催化剂层（20-2）。


4.根据权利要求2或3所述的一种变压吸附制氢脱氧系统，其特征在于：所述金属催化剂为钯金，或所述金属催化剂包括但不限于氧化铜、氧化锌。


5.根据权利要求4所述的一种变压吸附制氢脱氧系统，其特征在于：所述第一脱氧塔（31）的排气端连接有主管道（7），所述主管道（7）上设有单向阀（8）及第一氧浓度测量仪（9），且所述主管道（7）上连通有第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋如昌，李亚军，宋涛，高玉安，张子东，高宏寅，
申请(专利权)人：陕西东鑫垣化工有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61