CN114380419A - 一种利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统及方法，通过水流喷射器将水和二氧化碳进行混合，再将混合物送入冷却器进行反应除垢，另外配置冷冻水对反应用水进行冷却以增加气体吸收效果和临时换热效果，针对不同的冷却器水垢，可调节清洗水温度和流量，操作弹性较大。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统及方法。
背景技术
甲醇制氢装置在经过对氢气提纯后，排放的尾气基本上是二氧化碳。化工企业中存在较多的冷却器，冷却介质为循环水，在经过一段时间的使用后，换热器中走循环水的一程容易结出水垢，对换热效果造成很大的影响。为保证换热效果，需对水垢进行清理，目前较多的方法是停用换热器后进行高压水清洗或化学酸清洗，比较不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中换热器除垢需要停用的缺陷，提供一种可以在线清洗水垢的技术。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
首先通过水流喷射器将水和二氧化碳进行混合，再将混合物送入冷却器进行反应除垢，另外配置冷冻水对反应用水进行冷却以增加气体吸收效果和临时换热效果。
工作原理：
普通的自来水吸收二氧化碳后，进入生产冷却器与水垢进行反应；水垢的组成部分多为碳酸钙，碳酸与碳酸钙反应后生成碳酸氢钙，碳酸氢钙在水中的溶解度远大于碳酸钙。反应方程式如下：
CO2+H2O＝H2CO3
H2CO3+CaCO3＝Ca(HCO3)2
一种利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统，包括二氧化碳缓冲罐，甲醇制氢尾气管与二氧化碳缓冲罐连通，二氧化碳缓冲罐通过管道与混合水罐连通，连通管道上设置有水流喷射器，水流喷射器通过管道与冷却器连通，管道上设置有混合水泵，靠近冷却器处的管道上设置有混合水进水阀和冷却器进水阀；
混合水罐的水通过水流喷射器喷射进入混合水冷却器，混合水冷却器上设置有冷冻水管，混合水冷却器的出水通过中间水泵进入中间水罐，中间水罐上设置有自来水补水管，冷却器上设置有热介质进料管、循环水出水管、热介质出料管和循环水进水管；循环水进水管上设置有循环水进水阀，热介质出料管上设置有热介质出料阀，热介质进料管上设置有热介质进料阀，循环水出水管上设置有循环水出水阀，冷却器与循环水出水管之间设置有冷却器出水阀，
冷却器在冷却器出水阀后通过管道与受液槽连通，管道上设置有混合水出水阀；
管道上设置有取样管和取样阀，用作取清洗后水样，受液槽上设置有絮凝剂添加口，絮凝剂添加口用于添加絮凝剂，沉降清洗后水中的杂质；
受液槽的液体通过板框进料泵泵入板框过滤器内，过滤后导入滤液槽，滤液槽内液体通过滤液泵泵入中间水罐；
二氧化碳缓冲罐用于缓存二氧化碳，罐内处于微正压；水流喷射器利用水将二氧化碳缓冲罐中的二氧化碳抽走，并起到气液混合的作用；冷冻水管为液相降温介质，可用7℃作为媒介；
混合水冷却器为液相降温设备，有利于液相吸收二氧化碳以及切换后生产冷却器降温；
受液槽用于暂存清洗液，并且作为絮凝剂与清洗液反应的场所；
板框过滤器用于过滤沉降后清洗水中的固体物质；
自来水补水管用于初次投用时的补水以及后期运作后补充损失的水量。
采用本发明的设备清除冷却器水垢的方法，包括以下步骤：
(1)通过自来水补水管将中间水罐液位补至一定水位，比如60％上下；
(2)二氧化碳缓冲罐开始进气；
(3)启用中间水泵将水输送至水流喷射器，中间水罐持续补水；
(4)投用混合水冷却器；
(5)待混合水罐液位达到50％后启用混合水泵；
(6)对冷却器冷介质阀门进行切换：依次打开阀混合水出水阀、关闭循环水出水阀、打开阀混合水进水阀、关闭循环水进水阀；
(7)待受液槽液位达到30％时，通过絮凝剂添加口向受液槽投加絮凝剂；
(8)待受液槽液位达到60％后，启用板框进料泵；
(9)启动板框过滤器，滤液进入滤液槽；
(10)待滤液槽液位达到50％后，启用滤液泵；
(11)关闭自来水补水管补水；
(12)清洗期间根据热介质冷却后温度调节清洗水流量及混合水冷却器换热量；
(13)清洗进行一段时间后，通过取样管进行取样送检，检测清洗液中Ca2+浓度；
(14)每隔一段时间取一次样，直至Ca2+浓度开始下降并且稳定后停用清洗系统；
(15)停用时对冷却器冷介质阀门进行切换：依次打开循环水进水阀、关闭混合水进水阀、打开循环水出水阀、关闭混合水出水阀；
(16)停用中间水泵、混合水泵，停加絮凝剂，板框过滤器、板框进料泵、滤液泵继续运行；
(17)待受液槽液位清空后停用板框过滤器、板框进料泵、滤液泵。
由于混合清洗水pH值较低，清洗系统内储罐、管道、阀门材质宜选用不锈钢或玻璃钢。
本发明所达到的有益效果是：本发明首先通过水流喷射器将水和二氧化碳进行混合，再将混合物送入冷却器进行反应除垢，另外配置冷冻水对反应用水进行冷却以增加气体吸收效果和临时换热效果，针对不同的冷却器水垢，可调节清洗水温度和流量，操作弹性较大。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
1、甲醇制氢尾气管，2、二氧化碳缓冲罐，3、水流喷射器，4、冷冻水管，5、混合水冷却器，6、热介质进料管，7、取样管，8、循环水出水管，9、冷却器，10、热介质出料管，11、循环水进水管，12、絮凝剂添加口，13、受液槽，14、板框进料泵，15、板框过滤器，16、滤液槽，17、滤液泵，18、中间水罐，19、中间水泵，20、自来水补水管，21、混合水泵，22、混合水罐，31、混合水进水阀，32、冷却器进水阀，33、循环水进水阀，34、热介质出料阀，35、热介质进料阀，36、冷却器出水阀，37、循环水出水阀，38、混合水出水阀，39、取样阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1所示，一种利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统，包括甲醇制氢尾气管1，甲醇制氢尾气管与二氧化碳缓冲罐2连通，二氧化碳缓冲罐2通过管道与混合水罐22连通，连通管道上设置有水流喷射器3，混合水罐22通过管道与冷却器9连通，管道上设置有混合水泵21，靠近冷却器9处的管道上设置有混合水进水阀31和冷却器进水阀32；
混合水罐22的水通过水流喷射器3喷射进入混合水冷却器5，混合水冷却器5上设置有冷冻水管4，混合水冷却器5的出水通过中间水泵19进入中间水罐18，中间水罐18上设置有自来水补水管20，冷却器9上设置有热介质进料管6、循环水出水管8、热介质出料管10和循环水进水管11；循环水进水管11上设置有循环水进水阀33，热介质出料管10上设置有热介质出料阀34，热介质进料管6上设置有热介质进料阀35，循环水出水管8上设置有循环水出水阀37，冷却器9与循环水出水管8之间设置有冷却器出水阀36，
冷却器9在冷却器出水阀36后通过管道与受液槽13连通，管道上设置有混合水出水阀；
管道上设置有取样管7，取样管7用作取清洗后水样，取样管上设置有取样阀39；受液槽13上设置有絮凝剂添加口12；
受液槽13的液体通过板框进料泵14泵入板框过滤器15内，过滤后导入滤液槽16，滤液槽16通滤液泵17泵入中间水罐18；
甲醇制氢尾气管1内介质来自甲醇制氢装置，主要是二氧化碳；，甲醇制氢尾气管1与二氧化碳缓冲罐2连接，二氧化碳缓冲罐2用于缓存二氧化碳，罐内处于微正压；
水流喷射器3利用水将二氧化碳缓冲罐2中的二氧化碳抽走，并起到气液混合的作用；冷冻水管4为液相降温介质，可用7℃作为媒介；
混合水冷却器5为液相降温设备，有利于液相吸收二氧化碳以及切换后生产冷却器降温；
絮凝剂添加口12用于添加絮凝剂，沉降清洗后水中的杂质；
受液槽13用于暂存清洗液，并且作为絮凝剂与清洗液反应的场所；
板框过滤器15用于过滤沉降后清洗水中的固体物质；
自来水补水管20用于初次投用时的补水以及后期运作后补充损失的水量。
采用本发明的设备清除冷却器水垢的方法，包括以下步骤：
1、生产冷却器正常生产时，混合水进水阀31关闭，冷却器进水阀32打开，循环水进水阀33打开，冷却器出水阀36打开，循环水出水阀37打开，混合水出水阀38关闭。
2、需要清洗时，按以下步骤进行：
(1)通过自来水补水管20将中间水罐18液位补至60％；
(2)二氧化碳缓冲罐2开始进气；
(3)启用中间水泵19将水输送至水流喷射器3，中间水罐18持续补水；
(4)投用混合水冷却器5；
(5)待混合水罐液22位达到50％后启用混合水泵21；
(6)对冷却器9冷介质阀门进行切换：依次打开阀混合水出水阀31、关闭循环水出水阀37、打开阀混合水进水阀31、关闭循环水进水阀33；
(7)待受液槽13液位达到30％时，通过絮凝剂添加口12向受液槽13投加絮凝剂；
(8)待受液槽13液位达到60％后，启用板框进料泵14；
(9)启动板框过滤器15，滤液进入滤液槽16；
(10)待滤液槽16液位达到50％后，启用滤液泵17；
(11)关闭自来水补水管20补水；
(12)清洗期间根据热介质冷却后温度调节清洗水流量及混合水冷却器5换热量；
(13)清洗进行4小时后，通过取样管7进行取样送检，检测清洗液中Ca2+浓度；
(14)每隔4小时取一次样，直至Ca2+浓度开始下降并且稳定后停用清洗系统；
(15)停用时对冷却器冷介质阀门进行切换：依次打开循环水进水阀33、关闭混合水进水阀31、打开循环水出水阀37、关闭混合水出水阀31；
(16)停用中间水泵19、混合水泵21，停加絮凝剂，板框过滤器、板框进料泵14、17滤液泵继续运行；
(17)待受液槽液13位清空后停用板框过滤器15、板框进料泵14、滤液泵17。
操作条件及数据：
1、自来水温度在25℃左右，经过混合水冷却器降温后水温降至18℃，经过水流喷射器吸收二氧化碳后，温度略有上升，接近20℃。
2、在混合水罐处取水测PH值在2左右，推算出二氧化碳溶解在水中产生碳酸量约为0.005mol/L。
3、经过4小时循环清洗，在取样管取清洗水检测Ca2+含量在140mg/L左右；其中检测自来水中Ca2+含量为47mg/L。
4、清洗时长未做限制，清洗水经过絮凝剂处理及过滤，最终在取样管多次取清洗水，检测Ca2+含量稳定在70～80mg/L。
5、最终可判断该方式对于除水垢有不错的效果，针对不同的冷却器水垢，可调节清洗水温度和流量，操作弹性较大。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统，其特征在于，包括与冷却器连通的二氧化碳缓冲罐，甲醇制氢尾气管与二氧化碳缓冲罐连通，二氧化碳缓冲罐二氧化碳缓冲罐外设置有水流喷射器，水流喷射器通过管道与混合水罐连通，
水流喷射器通过管道与冷却器连通，管道上设置有混合水泵；
混合水罐的水通过水流喷射器喷射进入混合水冷却器，混合水冷却器上设置有冷冻水管，混合水冷却器的出水通过中间水泵进入中间水罐，中间水罐上设置有自来水补水管，冷却器上设置有热介质进料管、循环水出水管、热介质出料管和循环水进水管；
冷却器上设置有冷却器出水阀，有冷却器出水阀通过管道与受液槽连通，管道上设置有混合水出水阀；
受液槽的液体通过板框进料泵泵入板框过滤器内，过滤后导入滤液槽，滤液槽通滤液泵泵入中间水罐。
2.如权利要求1所述的利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统，其特征在于，冷却器出水阀与受液槽之间的管道上设置有取样管和取样阀，受液槽上设置有絮凝剂添加口。
3.如权利要求1所述的利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统，其特征在于，冷却器处上设置有混合水进水阀和冷却器进水阀。
4.如权利要求1所述的利用甲醇制氢尾气在线清除冷却器水垢的系统，其特征在于，循环水进水管上设置有循环水进水阀，热介质出料管上设置有热介质出料阀，热介质进料管上设置有热介质进料阀，循环水出水管上设置有循环水出水阀，冷却器与循环水出水管之间设置有冷却器出水阀。
5.采用权利要求1的系统进行在线除水垢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过自来水补水管将中间水罐液位补至一定水位；
(2)二氧化碳缓冲罐开始进气；
(3)启用中间水泵将水输送至水流喷射器，中间水罐持续补水；
(4)投用混合水冷却器；
(5)待混合水罐液位达到50％后启用混合水泵；
(6)对冷却器冷介质阀门进行切换：依次打开阀混合水出水阀、关闭循环水出水阀、打开阀混合水进水阀、关闭循环水进水阀；
(7)待受液槽液位达到30％时，通过絮凝剂添加口向受液槽投加絮凝剂；
(8)待受液槽液位达到60％后，启用板框进料泵；
(9)启动板框过滤器，滤液进入滤液槽；
(10)待滤液槽液位达到50％后，启用滤液泵；
(11)关闭自来水补水管补水；
(12)清洗期间根据热介质冷却后温度调节清洗水流量及混合水冷却器换热量；
(13)清洗，通过取样管进行取样送检，检测清洗液中Ca2+浓度；
(14)每一段时间取一次样，直至Ca2+浓度开始下降并且稳定后停用清洗系统；
(15)停用时对冷却器冷介质阀门进行切换：依次打开循环水进水阀、关闭混合水进水阀、打开循环水出水阀、关闭混合水出水阀；
(16)停用中间水泵、混合水泵，停加絮凝剂，板框过滤器、板框进料泵、滤液泵继续运行；
(17)待受液槽液位清空后停用板框过滤器、板框进料泵、滤液泵。
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Citations (6)
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| JPS57187084A (en) * | 1981-05-14 | 1982-11-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Preventing method for scale deposition of evaporation type sea water desalting device |
| GB8523063D0 (en) * | 1984-09-19 | 1985-10-23 | Keripar | Acid-free descaling |
| JP2010223525A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Osaka Gas Co Ltd | 熱交換器の配管内に付着したスケールの除去方法および除去装置 |
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-
2021
- 2021-12-30 CN CN202111652601.7A patent/CN114380419A/zh active Pending
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