采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明涉及從氫氣燃燒后的煙氣中制備工業(yè)氮?dú)獾姆椒ǎ瑢儆诘獨(dú)庵苽浞椒ā炯夹g(shù)領(lǐng)域】。采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒ǎㄒ韵虏襟E：(1)來(lái)自燃?xì)溴仩t的高溫?zé)煔庠趽Q熱器內(nèi)被來(lái)自水處理系統(tǒng)的軟化水降溫至40℃，被加熱后的軟化水輸送至鍋爐除氧系統(tǒng)，降溫后的煙氣先經(jīng)過(guò)水霧捕集器除水，形成的凝結(jié)水輸送至用水管網(wǎng)，煙氣再經(jīng)過(guò)送風(fēng)設(shè)備調(diào)整壓力后送入脫氧塔內(nèi)，在脫氧催化劑的作用下，再與按體積比加進(jìn)來(lái)的氫氣反應(yīng)生成水，從而脫除氧氣，脫氧后干基殘氧含量?jī)?yōu)選0.3％，脫氧后的煙氣即為氮?dú)?。本發(fā)明采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，整個(gè)工藝流程簡(jiǎn)單，制作成本低，具有占地面積小、使用壽命長(zhǎng)、操作穩(wěn)定、能源利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?br> 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從氫氣燃燒后的煙氣中制備工業(yè)氮?dú)獾姆椒?，屬于氮?dú)庵苽浞椒ā炯夹g(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)制氮?dú)庵饕?有三種方法:即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)及膜空分法。
[0003]深冷法的特點(diǎn)是:產(chǎn)氣量大(日產(chǎn)氣量最大可達(dá)上百萬(wàn)立方)，氮?dú)獾募兌雀?可達(dá)99.999%),并可連續(xù)工作，同一臺(tái)設(shè)備可生產(chǎn)氧氣(或液氧)、氮?dú)?或液氮)，不足之處是:深冷設(shè)備龐大復(fù)雜，占地面積大、不易操作管理、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、工程建設(shè)造價(jià)高。
[0004]分子篩空分法(PSA)與傳統(tǒng)的深冷法相比它具有如下優(yōu)點(diǎn):A.起動(dòng)速度較快:通常在開(kāi)機(jī)后30分鐘左右便可獲得合格的產(chǎn)品氮?dú)?，而深冷法則需6小時(shí)以上的啟動(dòng)時(shí)間；
B.隨時(shí)停機(jī):可根據(jù)需要隨時(shí)開(kāi)車和停機(jī)，即使停機(jī)數(shù)小時(shí)甚至幾天，都不會(huì)影響運(yùn)行工況；C.實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作:設(shè)備少，運(yùn)行正常后就可進(jìn)行自動(dòng)化及無(wú)人操作；D.裝置緊湊，占地面積小。不足之處是:切換周期頻繁，切換閥及繼電器壽命太短，可靠性較差。
[0005]膜空分法特點(diǎn)是:沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，體積比分子篩空分法(PSA)還小，運(yùn)行可靠，膜壽命長(zhǎng)，氣體分離過(guò)程無(wú)噪聲，無(wú)污染，不足之處是:對(duì)原料空氣的質(zhì)量要求比前二種嚴(yán)的多。
[0006]燃?xì)錈煔?以下以燃?xì)溴仩t為例)以氫氣為燃料，以空氣為助燃劑，其煙氣干基成份可控制氧含量在4 %以內(nèi)，其余主要成份為氮?dú)?，非常適合制取工業(yè)氮?dú)狻?br> [0007]目前燃?xì)溴仩t排煙溫度一般在150°C以上，而軟化水進(jìn)鍋爐前需除去水中的溶解氧，除氧方式以采用熱力法除氧為多數(shù)，故鍋爐自身要消耗一部分蒸汽，而燃?xì)溴仩t煙氣中的熱量沒(méi)有得到充分的利用，造成一定的浪費(fèi)。
[0008]在我國(guó)，水資源將越來(lái)越緊張。氫氣與氧氣燃燒后生成的純度較高的水被排到大氣中，沒(méi)有得到較好的利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、占地面積小、使用壽命長(zhǎng)、操作穩(wěn)定、熱能利用率高的采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒ā?br> [0010]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特殊之處在于包括以下步驟:
[0012](I)來(lái)自燃?xì)溴仩t的高溫?zé)煔庠趽Q熱器內(nèi)被來(lái)自水處理系統(tǒng)的軟化水降溫至20°C~60°C，被加熱后的軟化水輸送至鍋爐除氧系統(tǒng)，降溫后的煙氣先經(jīng)過(guò)水霧捕集器除水，形成的凝結(jié)水輸送至用水管網(wǎng)，煙氣再經(jīng)過(guò)送風(fēng)設(shè)備調(diào)整壓力后送入脫氧塔內(nèi)，在脫氧催化劑的作用下，再與按體積比加進(jìn)來(lái)的氫氣反應(yīng)生成水，從而脫除氧氣，脫氧后干基殘氧含量最低可達(dá)1.5PPm，脫氧后的煙氣即為氮?dú)猓籟0013](2)氮?dú)庠趽Q熱器內(nèi)與來(lái)自水處理系統(tǒng)的軟化水換熱，被加熱后的軟化水輸送至鍋爐除氧系統(tǒng)，而降溫后的氮?dú)鈩t經(jīng)水霧捕集器初步除水后，再經(jīng)干燥器進(jìn)一步除水，制得合格的工業(yè)氮?dú)?，最后?jīng)過(guò)壓縮機(jī)送至用戶。
[0014]所述煙氣是由燃燒氫氣而形成的，氫氣的純度為98.6%以上；
[0015]所述煙氣中的含氧量為≤4 % ;
[0016]所述高溫?zé)煔饨?jīng)換熱后降溫至30°C~50°C ；
[0017]所述送風(fēng)設(shè)備為羅茨鼓風(fēng)機(jī)；
[0018]所述降溫后的煙氣進(jìn)行脫氧時(shí)，采用一級(jí)脫氧塔或二級(jí)脫氧塔或多級(jí)脫氧塔；
[0019]所述氫氣與氧氣的體積比為2:1;
[0020]所述脫氧后干基殘氧含量為0.2^-0.8%;
[0021]所述換熱器為列管式換熱器或板式換熱器；
[0022]所述水霧捕集器為重力分離器或折流分離器或離心分離器或絲網(wǎng)分離器或填料分離器中的一種。
[0023]本發(fā)明采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，是以燃燒氫氣后形成的煙氣為原料，?jīng)過(guò)除水、脫氧等工藝最終制得工業(yè)氮?dú)?，在制備氮?dú)獾倪^(guò)程中又通過(guò)換熱器充分利用了煙氣中的熱量，整個(gè)工藝流程簡(jiǎn)單，制作成本低，具有占地面積小、使用壽命長(zhǎng)、操作穩(wěn)定、能源利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1:本發(fā)明的工藝流程圖；
[0025]圖中:1、鍋爐，2、換熱器，3、水霧捕集器，4、送風(fēng)設(shè)備，5、脫氧塔A，6、換熱器A，7、脫氧塔B，8、換熱器B，9、水霧捕集器，10、干燥器，11、壓縮機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所提供的方法，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
[0027]采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，包括以下步驟:
[0028](I)來(lái)自燃?xì)溴仩t的高溫?zé)煔庠趽Q熱器內(nèi)被來(lái)自水處理系統(tǒng)的軟化水降溫至40°C，被加熱后的軟化水輸送至鍋爐除氧系統(tǒng)，降溫后的煙氣先經(jīng)過(guò)水霧捕集器除水，形成的凝結(jié)水輸送至用水管網(wǎng)，煙氣再經(jīng)過(guò)送風(fēng)設(shè)備調(diào)整壓力后送入脫氧塔內(nèi)，在脫氧催化劑的作用下，再與按體積比加進(jìn)來(lái)的氫氣反應(yīng)生成水，從而脫除氧氣，脫氧后干基殘氧含量?jī)?yōu)選0.3%，脫氧后的煙氣即為氮?dú)猓?br> [0029](2)氮?dú)庠趽Q熱器內(nèi)與來(lái)自水處理系統(tǒng)的軟化水換熱，被加熱后的軟化水輸送至鍋爐除氧系統(tǒng)，而降溫后的氮?dú)鈩t經(jīng)水霧捕集器初步除水后，再經(jīng)干燥器進(jìn)一步除水，制得合格的工業(yè)氮?dú)猓詈蠼?jīng)過(guò)壓縮機(jī)送至用戶。
[0030]所述煙氣是由燃燒氫氣而形成的，氫氣為通過(guò)水銀法或離子膜法等氯堿制得的純度為98.6%以上的氫氣；
[0031]所述煙氣中的含氧量為<4%，對(duì)于不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的脫氧催化劑的不同要求，如果含氧量不在其要求的范圍內(nèi)，或一次脫氧達(dá)不到工業(yè)氮?dú)鈽?biāo)準(zhǔn)，可采取二級(jí)或多級(jí)脫氧的方式；煙氣脫氧包括加氫催化脫氧、化學(xué)吸收脫氧等方式，如果制得的氮?dú)鈨H用做保護(hù)氣或置換氣等質(zhì)量要求不嚴(yán)格的用途，還可使用碳燃燒脫氧法，這里優(yōu)選加氫催化脫氧；脫氧后干基殘氧含量最低可達(dá)1.5PPm,即百萬(wàn)分之1.5，但是在實(shí)際使用時(shí)無(wú)需達(dá)到如此嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，為了節(jié)約成本，此處的殘氧含量?jī)?yōu)選0.3%即可；
[0032]煙氣輸送包括各種氣體輸送設(shè)備，比如:離心式、液環(huán)式、往復(fù)式、螺桿式等等,這里優(yōu)選羅茨鼓風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)入口閥門(mén)的開(kāi)啟度來(lái)調(diào)節(jié)入口壓力，使燃燒室壓力符合相應(yīng)設(shè)備工藝要求，出口壓力符合脫氧催化劑生產(chǎn)廠家的工藝要求；
[0033]所述氫氣與氧氣的體積比為2:1;
[0034]所述換熱器為列管式換熱器；
[0035]所述水霧捕集器為絲網(wǎng)分離器。
[0036]以上方法制得的氮?dú)饪芍苯幼鰹槠胀üI(yè)氮?dú)猱a(chǎn)品或經(jīng)脫除氦氣、氬氣、二氧化碳等氣體制得純度更高的氮?dú)狻?br> [0037]本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明的內(nèi)容均為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從本實(shí)施例及現(xiàn)有技術(shù)獲得啟發(fā)，進(jìn)行變形得到其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該根據(jù)權(quán)利要求的保護(hù)范圍來(lái)確定。
【權(quán)利要求】
1.采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于包括以下步驟: (1)來(lái)自燃?xì)溴仩t的高溫?zé)煔庠趽Q熱器內(nèi)被來(lái)自水處理系統(tǒng)的軟化水降溫至20°c~60°C，被加熱后的軟化水輸送至鍋爐除氧系統(tǒng)，降溫后的煙氣先經(jīng)過(guò)水霧捕集器除水，形成的凝結(jié)水輸送至用水管網(wǎng)，煙氣再經(jīng)過(guò)送風(fēng)設(shè)備調(diào)整壓力后送入脫氧塔內(nèi)，在脫氧催化劑的作用下，再與按體積比加進(jìn)來(lái)的氫氣反應(yīng)生成水，從而脫除氧氣，脫氧后干基殘氧含量最低可達(dá)1.5PPm，脫氧后的煙氣即為氮?dú)猓? (2)氮?dú)庠趽Q熱器內(nèi)與來(lái)自水處理系統(tǒng)的軟化水換熱，被加熱后的軟化水輸送至鍋爐除氧系統(tǒng)，而降溫后的氮?dú)鈩t經(jīng)水霧捕集器初步除水后，再經(jīng)干燥器進(jìn)一步除水，制得合格的工業(yè)氮?dú)?，最后?jīng)過(guò)壓縮機(jī)送至用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述煙氣是由燃燒氫氣而形成的，氫氣的純度?8.6%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述煙氣中的含氧量?lt;4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述高溫?zé)煔饨?jīng)換熱后降溫至30°C~50°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述送風(fēng)設(shè)備為羅茨鼓風(fēng)機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述降溫后的煙氣進(jìn)行脫氧時(shí)，采用一級(jí)脫氧塔或二級(jí)脫氧塔或多級(jí)脫氧塔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述氫氣與氧氣的體積比為2:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述脫氧后干基殘氧含量?.20Z0~0.8%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述換熱器為列管式換熱器或板式換熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用燃?xì)錈煔庵苽涔I(yè)氮?dú)獾姆椒?，其特征在于所述水霧捕集器為重力分離器或折流分離器或離心分離器或絲網(wǎng)分離器或填料分離器中的一種。
【文檔編號(hào)】C01B21/02GK103539083SQ201310502690
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】潘慶光, 谷向英 申請(qǐng)人:潘慶光