CN1919723A - 还原炉组氢气回收净化除氧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种还原炉组氢气回收净化除氧装置，其特点是设置了前后双重脱氧器：前脱氧器设置在缓冲器的进气端，后脱氧器设置在纯化过滤装置的前端。应用时来自还原炉组未反应的过量氢气经淋洗气水分离装置进入原料氢气集气罐，而补充的新鲜氢气经前脱氧器进入缓冲器、继而进入原料氢气集气罐，由罗茨鼓风机将原料氢气集气罐的氢气送入后脱氧器，继而进入纯化过滤装置，经缓冲、纯化、去湿、过滤后的氢气进入产品氢气集气罐，最后通入到还原炉组。本发明能有效保证回收净化的产品氢气含氧量≤5ppm，不仅可较好地作为粗中细钨或钼粉等还原使用，而且可满足碳化钨车间和硬质合金车间等对含氧量要求严格的保护气体用氢设备使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种氢气脱氧装置，尤其涉及还原炉组氢气回收净化中对补充的水电解氢和回收氢前后二级除氧的装置。
背景技术
工业规模化生产中，将钨钼还原炉中过量(8～10倍)的反应氢气进行回收净化再利用，如图1所示，补充的新鲜氢气经缓冲器101、减压器102和玻璃转子流量计103，进入原料氢气集气罐104，再由罗茨鼓风机105将氢气送入纯化过滤装置106，经纯化过滤处理后的氢气进入产品氢气集气罐107，继而通入到还原炉组109，还原炉组109未反应的过量氢气进入淋洗气水分离装置110，氢气经淋洗、水封、气水分离处理后进入原料氢气集气罐104，实现循环利用。工艺中，杂质氧含量是一个非常重要的指标，必须≤5ppm；氢气中杂质氧来源于三个方面：①向还原炉补充新鲜水电解氢时带入。②还原炉进的料粉中和进出炉料开关炉门时带进微量空气。③过量氢气淋洗除尘除氨的过程中，从喷淋水中混入。其中①的影响比较严重，②和③影响次之。
通常的还原炉回收净化设备一般只在后段设立一个装有过量的钯触媒催化剂和加热元件的脱氧器，让氢气中的杂质氧在90～100℃催化剂作用下与氢反应生成水而被脱除。
然而，对大型氢气回收净化设备，会混入大量的杂质氧，按常规，需使用大量昂贵的钯触媒剂和大功率的加热元件才能保证一定的脱氧效果；由于设备庞大，会造成沟流、短路、分配不均等严重问题，很难保证≤5ppm的低含氧量值，并且造价高、能耗大。
发明内容
本发明的目的是提供一种对补充的水电解氢和回收氢前后二级除氧的装置，采用高效的分段除氧新方法，在系统中巧妙合理地设立前后脱氧器。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
还原炉组氢气回收净化除氧装置，来自还原炉组未反应的过量氢气经淋洗气水分离装置进入原料氢气集气罐，而补充的新鲜氢气经缓冲器也进入原料氢气集气罐，再由罗茨鼓风机将氢气送入纯化过滤装置，继而进入产品氢气集气罐，最后通入到还原炉组，其特征在于：该装置还包括前脱氧器和后脱氧器，前脱氧器设置在缓冲器的进气端，后脱氧器设置在纯化过滤装置的前端，补充的新鲜氢气经前脱氧器进入缓冲器继而通入到原料氢气集气罐，罗茨鼓风机将原料氢气集气罐的氢气送入后脱氧器继而进入纯化过滤装置。
进一步地，上述的氢气回收净化除氧装置，所述的前脱氧器为中压加热型除氧器，内装有钯铂触媒催化剂及电加热元件。
再进一步地，上述的氢气回收净化除氧装置，所述的后脱氧器为常压常温型除氧器，内装有钯铂触媒催化剂。
本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
①有效保证大型氢气回收净化的产品氢气含氧量≤5ppm。
②使回收净化后的氢气具有普遍再利用价值，不仅能较好地满足粗、细、中、细钨或钼粉等生产的使用，而且可满足硬质合金厂碳化钨和硬质合金车间等对含氧量要求严格的保护气体用氢设备的使用。不需要再专门设立单独的氢气纯化装置，可简化工艺流程和设备，减少投资和运行费用。
③比使用单一脱氧器，节约投资约1/3，可较大地降低电耗，节约生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：背景技术装置的结构示意图；
图2：本发明装置的结构示意图；
图中各附图标记的含义见下表：
| 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 |
| 1 | 前脱氧器 | 2 | 氢气缓冲器 | 3 | 减压器 |
| 4 | 流量计 | 5 | 原料氢气集气罐 | 6 | 罗茨鼓风机 |
| 7 | 后脱氧器 | 8 | 纯化过滤装置 | 9 | 产品氢气集气罐 |
| 10 | 流量计 | 11 | 还原炉组 | 12 | 还原炉过量氢气淋洗、水封、气水分离装置 |
| A | 新鲜氢气的流向 |
具体实施方式
本发明采用新型高效钯铂双金属催化剂的分段除氧新方法，合理设立高效的前后脱氧器。
如图2所示，本发明还原炉组氢气回收净化除氧装置，前脱氧器1设置在缓冲器2的进气端，后脱氧器7设置在纯化过滤装置8的前端；来自还原炉组11未反应的过量氢气经淋洗气水分离装置12进入原料氢气集气罐5，而补充的新鲜氢气经前脱氧器1进入缓冲器2，也进入原料氢气集气罐5，由罗茨鼓风机6将原料氢气集气罐的氢气送入后脱氧器7，继而进入纯化过滤装置8，经缓冲、纯化、去湿、过滤后的氢气进入产品氢气集气罐9，最后通入到还原炉组11。通过调节减压器3和流量计4及流量计10，实现还原炉组氢气压力的稳定。
前脱氧器1为长圆筒形结构，筒上端插入电加热元件，筒下端设有40目丝网的花板托架层，下封头上设测温计和氢气出口管，筒内装有按空速5000h-1设计计算量的钯铂双金属催化剂，加热温控在90～100℃、氢气从上而下以气速＜1m/s、压力0.8～1.6MPa流经催化剂层进行工作，杂质氧在催化剂作用下和氢反应生成水，被脱除后达到≤1PPM。后脱氧器7为上下封头的圆筒形结构，筒内装有按空速15000h-1设计计算量的钯铂双金属催化剂，不设电加热元件和温控，氢气从上而下以气速＜3m/s流经催化剂层进行工作，杂质氧在常温、常压、催化剂作用下和氢反应生成水，被脱除后达到≤5ppm。
巧妙设立前脱氧器，攻克了主要技术难点，过量回收净化的氢气中，杂质氧主要来源于流量为每小时数拾或数百立方米而杂质氧含量高达2000ppm的补给氢气；对此状态，只需用一个体积小、重量轻、几千瓦功率的前脱氧器将杂质氧清除，使总体氢气有效达到≤5ppm的指标值。然而，如果高含量杂质氧的补给氢气进入到后序工艺的每小时数千或数万立方米大处理流量的氢气中，除氧会变得相当复杂和困难。这相当于同量杂质量的一杯水比一缸或一河水除杂来得容易和简单，节省投资。
合理设置后脱氧器，解决了必须要解决的次要矛盾，虽然料中和开关炉门混入的是极微量空气，水中含氧量也很低，喷淋淋洗带入的氧也是极微量的，但实测值仍远远大于5ppm指标值，影响还原炉生产纯钨钼粉的产品质量。
对处理量大、杂质含氧量高的超标状态下的脱氧设计，其空塔速度取5000h-1，加热温度为90～100℃。而本发明采用极低空速，其速度为15000h-1、常温，使用较少高质量钯铂双金属催化剂的脱氧器，即可达到≤5ppm。
采用前后两段的除氧方法，在工艺系统中设置前后二级纯化脱氧器，均装用高质量双金属高效脱氧剂，确保回收净化的产品氢气含氧量≤5ppm，致使处理后的回收净化产品氢气具有普遍使用价值，不仅可较好地作为粗中细钨或钼粉等还原使用，而且可满足碳化钨车间和硬质合金车间等对含氧量要求严格的保护气体用氢设备使用。不仅解决了杂质氧低含量要求，而且极大地降低了投资和能耗。
当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (3)
1.还原炉组氢气回收净化除氧装置，来自还原炉组未反应的过量氢气经淋洗气水分离装置进入原料氢气集气罐，而补充的新鲜氢气经缓冲器也进入原料氢气集气罐，再由罗茨鼓风机将氢气送入纯化过滤装置，继而进入产品氢气集气罐，最后通入到还原炉组，其特征在于：该装置还包括前脱氧器和后脱氧器，前脱氧器设置在缓冲器的进气端，后脱氧器设置在纯化过滤装置的前端，补充的新鲜氢气经前脱氧器进入缓冲器继而通入到原料氢气集气罐，罗茨鼓风机将原料氢气集气罐的氢气送入后脱氧器，继而进入纯化过滤装置。
2.根据权利要求1所述的还原炉组氢气回收净化除氧装置，其特征在于：所述的前脱氧器为中压加热型除氧器，内装有钯铂触媒催化剂及电加热元件。
3.根据权利要求1所述的还原炉组氢气回收净化除氧装置，其特征在于：所述的后脱氧器为常压常温型除氧器，内装有钯铂触媒催化剂。
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2006
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