CN110548379A - 针对含氧氩尾气的除杂质系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种针对含氧氩尾气的除杂质系统，设置于提纯系统之前，用于处理含氧气、碳氧化合物、氮气的作为原料气的氩尾气，针对含氧氩尾气的除杂质系统包括：用于催化去除原料气中至少部分氧气及部分碳氧化合物并输出脱化合物后的原料气的CO催化系统；用于进一步去除脱化合物后的原料气中由于原料气中氧气含量波动导致的未去除的剩余氧气并输出脱氧气后的原料气的氧化还原系统；用于去除脱氧气后的原料气中的水和二氧化碳并输出脱水脱碳后的原料气的吸附脱水脱碳系统。本发明的系统流程简单，比现有工艺少设置一套脱水系统，能够实现安全、高效、低能耗地脱除氩尾气中所含的氧气等杂质，便于后续提纯工艺进行。
Description
技术领域
本发明属于气体回收技术领域，具体涉及一种针对含氧氩尾气的除杂质系统。
背景技术
含有氩的工业尾气（氩尾气）需要进行回收以避免氩组分直排浪费。对氩尾气的处理首先要脱除各种杂质再进行提纯。现有的氩催化脱除氩尾气中含氧等杂质的方法，其工艺路线为：CO催化系统、脱CO2脱水系统、氧催化系统、脱水系统，存在流程复杂、配套设备多、操作温度高、安全性低、投资高、氧催化不彻底、能耗高的问题，难以达到令人满意的回收效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种流程简单、能耗低、运行稳定、系统安全性高的针对含氧氩尾气的除杂质系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种针对含氧氩尾气的除杂质系统，设置于提纯系统之前，用于处理含氧气、碳氧化合物、氮气的作为原料气的氩尾气，所述针对含氧氩尾气的除杂质系统包括：
用于催化去除所述原料气中至少部分氧气及部分碳氧化合物并输出脱化合物后的原料气的CO催化系统；
用于进一步去除所述脱化合物后的原料气中由于所述原料气中氧气含量波动导致的未去除的剩余氧气并输出脱氧气后的原料气的氧化还原系统；
用于去除所述脱氧气后的原料气中的水和二氧化碳并输出脱水脱碳后的原料气的吸附脱水脱碳系统。
优选的，所述CO催化系统包括依次连接的CO催化炉、回热器和冷却器。
优选的，所述CO催化系统还包括设置于所述CO催化炉之前的1#电加热器。
优选的，所述氧化还原系统包括交替进行氧化还原和再生的多个氧化还原炉。
优选的，所述氧化还原系统还包括用于为所述氧化还原炉提供再生气的氧化还原再生组件，所述氧化还原再生组件包括由所述提纯系统连接至所述氧化还原炉的第一氧化还原再生管路。
优选的，所述氧化还原再生组件还包括2#电加热器、由所述提纯系统经所述2#电加热器后连接至所述氧化还原炉的第二氧化还原再生管路。
优选的，所述第二氧化还原再生管路经过所述回热器后再经过所述2#电加热器。
优选的，所述吸附脱水脱碳系统包括交替进行吸附脱水脱碳和再生的多个吸附筒。
优选的，所述吸附脱水脱碳系统还包括用于为所述吸附筒提供再生气的脱水脱碳再生组件，所述脱水脱碳再生组件包括由所述提纯系统连接至所述吸附筒的第一脱水脱碳再生管路。
优选的，所述脱水脱碳再生组件还包括3#电加热器、由所述提纯系统经所述3#电加热器后连接至所述吸附筒的第二脱水脱碳再生管路。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的系统流程简单，比现有工艺少设置一套脱水系统，能够实现安全、高效、低能耗地脱除氩尾气中所含的氧气等杂质，便于后续提纯工艺进行。
附图说明
附图1为本发明的实施例一的示意图。
以上附图中：1、1#电加热器；2、CO催化炉；3、回热器；4、冷却器；5、1#氧化还原炉；6、2#氧化还原炉；7、2#电加热器；8、1#吸附筒；9、2#吸附筒；10、3#电加热器；11、提纯系统。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种针对含氧氩尾气的除杂质系统，用于处理作为原料气的氩尾气以脱除其中的杂质。氩尾气中主要为Ar，另含CO、O2、N2、CO2、H2O等杂质。
如附图1所示，该针对含氧氩尾气的除杂质系统，包括CO催化系统、氧化还原系统、吸附脱水脱碳系统，然后连接提纯系统11。
该针对含氧氩尾气的除杂质系统用于处理含氧气、碳氧化合物、氮气等杂质的作为原料气的氩尾气，经过滤压缩后的氩尾气/原料气送入该除杂质系统中进行处理。
CO催化系统用于催化去除原料气中至少部分氧气及部分碳氧化合物，并输出脱化合物后的原料气，脱化合物后的原料气中有CO剩余，CO不完全催化生成CO2，降低后续吸附脱水脱碳系统的CO2负荷。经过滤压缩后的原料气经过CO催化系统，在氩尾气中氧气含量稳定的情况下，能够将氩尾气中氧气的含量降低至1ppm以下，并去除部分CO。而在氩尾气中氧气含量剧烈波动时，CO催化系统无法将氧气的含量降低至1ppm以下，仅能去除大部分氧气。
CO催化系统包括通过连接管道和必要的阀门仪表等部件依次连接的CO催化炉2、回热器3和冷却器4，还可以包括设置于CO催化炉2之前的1#电加热器1。过滤压缩后的氩尾气/原料气连接至1#电加热器1的进口，1#电加热器1的出口与CO催化炉2的进口相连接，CO催化炉2的出口与回热器3的催化后气体进口相连接，回热器3的催化后气体出口与冷却器4的进口相连接，冷却器4的出口与氧化还原系统的进口相连接。CO催化利用氩尾气压缩热直接进行催化，1#电加热器1仅在设备初次启动时或氩尾气压缩热不够的情况下使用。
氧化还原系统用于进一步去除脱化合物后的原料气中由于原料气中氧气含量波动导致的未去除的剩余氧气，并输出脱氧气后的原料气。在原料气中氧气含量波动，导致CO催化系统无法将氧气的含量降低至1ppm以下时，脱化合物后的原料气经过氧化还原系统进一步脱除氧气，将氧气的含量降低至1ppm以下，使得脱氧气后的原料气中氧含量脱除至满足后续提纯系统11要求。
氧化还原系统包括交替进行氧化还原和再生的多个氧化还原炉，本实施例中设置两个氧化还原炉，分别为1#氧化还原炉5和2#氧化还原炉6，它们之间通过连接管道和必要的阀门仪表等部件实现连接。氧化还原系统还包括用于为氧化还原炉提供再生气的氧化还原再生组件。氧化还原再生组件包括由提纯系统11连接至氧化还原炉的第一氧化还原再生管路，还包括2#电加热器7、由提纯系统11经2#电加热器7后连接至氧化还原炉的第二氧化还原再生管路。第二氧化还原再生管路还可以经过回热器3后再经过2#电加热器7。
以1#氧化还原炉5工作，2#氧化还原炉6再生为例：经CO催化系统后的氩尾气与1#氧化还原炉5的进口相连接，1#氧化还原炉5的出口与吸附脱水脱碳系统的进口相连接；2#氧化还原炉6的再生用H2或后续提纯系统11来浓缩后含CO气体，H2或后续提纯系统11来浓缩后含CO气体经阀门控制在需要加热时，进入CO催化系统中的回热器3的再生气进口，利用催化后热量进行预热，回热器3的再生气出口与2#电加热器7的进口相连接，2#电加热器7用来进一步加热再生气体，2#电加热器7的出口与2#氧化还原炉6的再生气进口相连接，不需要加热时H2或后续提纯系统11来浓缩后含CO气体，经阀门控制直接送入2#氧化还原炉6的再生气进口。1#氧化还原炉5饱和后通过阀门切换至2#氧化还原炉6使用。在氩尾气中氧气含量剧烈波动时，还可以使用部分外供H2或CO气体作为氧化还原炉的再生气。正常使用下不用为此系统额外配备制氢设备，设备的安全性高。
吸附脱水脱碳系统用于去除脱氧气后的原料气中的水和二氧化碳，并输出脱水脱碳后的原料气。吸附脱水脱碳系统包括通过连接管道和必要的阀门仪表等部件实现连接而交替进行吸附脱水脱碳和再生的多个吸附筒。吸附筒视工艺需要设置，本实施例中设置两个切换使用的吸附筒，分别为1#吸附筒8和2#吸附筒9。吸附脱水脱碳系统还包括用于为吸附筒提供再生气的脱水脱碳再生组件。脱水脱碳再生组件包括由提纯系统11连接至吸附筒的第一脱水脱碳再生管路，还包括3#电加热器10、由提纯系统11经3#电加热器10后连接至吸附筒的第二脱水脱碳再生管路。氩尾气经过CO催化系统、氧化还原系统反应生成的CO2及H2O经过吸附脱水脱碳系统脱除后，送入提纯系统11进行精馏得到合格的高纯产品氩气。经吸附脱水脱碳系统后得到的脱水脱碳后的原料气中含有CO、N2等杂质。
本发明的方案中，CO催化系统操作温度低、能耗低；本发明的方案比现有的工艺少一套脱水系统，吸附脱水脱碳系统负荷比现有工艺低，氧化还原系统工艺简单操作方便，在氩尾气中氧含量波动时，也能够将氩尾气中氧含量降低至1PPM以下。本发明能够实现安全、高效、低能耗的催化脱除氩尾气中含氧等杂质。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种针对含氧氩尾气的除杂质系统，设置于提纯系统之前，用于处理含氧气、碳氧化合物、氮气的作为原料气的氩尾气，其特征在于：所述针对含氧氩尾气的除杂质系统包括：
用于催化去除所述原料气中至少部分氧气及部分碳氧化合物并输出脱化合物后的原料气的CO催化系统；
用于进一步去除所述脱化合物后的原料气中由于所述原料气中氧气含量波动导致的未去除的剩余氧气并输出脱氧气后的原料气的氧化还原系统；
用于去除所述脱氧气后的原料气中的水和二氧化碳并输出脱水脱碳后的原料气的吸附脱水脱碳系统。
2.根据权利要求1所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述CO催化系统包括依次连接的CO催化炉、回热器和冷却器。
3.根据权利要求2所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述CO催化系统还包括设置于所述CO催化炉之前的1#电加热器。
4.根据权利要求2所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述氧化还原系统包括交替进行氧化还原和再生的多个氧化还原炉。
5.根据权利要求4所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述氧化还原系统还包括用于为所述氧化还原炉提供再生气的氧化还原再生组件，所述氧化还原再生组件包括由所述提纯系统连接至所述氧化还原炉的第一氧化还原再生管路。
6.根据权利要求5所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述氧化还原再生组件还包括2#电加热器、由所述提纯系统经所述2#电加热器后连接至所述氧化还原炉的第二氧化还原再生管路。
7.根据权利要求6所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述第二氧化还原再生管路经过所述回热器后再经过所述2#电加热器。
8.根据权利要求1所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述吸附脱水脱碳系统包括交替进行吸附脱水脱碳和再生的多个吸附筒。
9.根据权利要求8所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述吸附脱水脱碳系统还包括用于为所述吸附筒提供再生气的脱水脱碳再生组件，所述脱水脱碳再生组件包括由所述提纯系统连接至所述吸附筒的第一脱水脱碳再生管路。
10.根据权利要求9所述的针对含氧氩尾气的除杂质系统，其特征在于：所述脱水脱碳再生组件还包括3#电加热器、由所述提纯系统经所述3#电加热器后连接至所述吸附筒的第二脱水脱碳再生管路。
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|---|---|---|---|---|
| CN115155303A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-11 | 太原理工大学 | 一种分别催化联合脱除烟气中o2和co的方法 |
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