CN201537408U - 一种用于天然气制氢的净化处理塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于天然气制氢的净化处理塔，涉及一种天然气制氢装置上用的设备，目的是解决现有天然气制氢装置中需要气体提纯塔和除氧器两台设备而造成成本增加、占地面积大的问题，包括塔体和与塔体相通的冷凝液进口、低压蒸汽进口、排气口和出水口，所述塔体包括相通的纵向段和横向段，纵向段包括上、下两个填料段，冷凝液进口开设在上填料段外侧；低压蒸汽进口包括第一低压蒸汽进口、第二低压蒸汽进口和第三低压蒸汽进口，其中第一低压蒸汽进口设置在上填料段和下填料段之间，第二低压蒸汽进口设置在下填料段与塔体的横向段的接口之间，第三低压蒸汽进口与塔体的横向段连通；上填料段和下填料段之间还设置有脱盐水进口。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种天然气制氢装置上用的设备，特别涉及一种净化和除氧功能的净化处理塔。
背景技术
天然气制氢装置是在高温、高压的条件下，以天然气、油田气、焦炉气、炼厂尾气或轻油为原料，借助天然气制氢转化炉内催化剂的作用，促使原料与水蒸气在转化炉管内部进行转化反应，制取合成氨原料气(即氢气)。
在目前广泛使用的工艺中，原料气在转化炉内进行转化反应后得到转化气，转化气的成分大概是H2、CO、CO2、CH4、H2O(体积百分比分别为54％、2％、12％、2％、30％，转化气压力为2.2MPa，温度大约830℃)。为了有效利用转化气中的热能，转化气进入废热锅炉换热，产生2.4MPa的饱和蒸汽，该饱和蒸汽即为转化反应的原料之一；换热后的转化气温度下降到360℃左右，进入中变炉进行CO变换反应，使CO与H2O发生反应，生成H2和CO2；出中变炉的变换气进入中变后换热器，再经锅炉给水预热器和水冷器，被冷却到40℃；被冷却后的变换气进入变换气分离器，分离出工艺气体(H2、少量CO、CO2、CH4与H2O的混合气体，压力约为1.45MPa)和工艺冷凝液(微量的H2、CO、CH4、部分CO2溶解在液相H2O中，其中CO2对于工艺冷凝液的影响最大，使整个工艺冷凝液呈酸性)；经变换分离器分离出的工艺气体气体进入变压吸附系统，进行氢气纯化；本着避免浪费，节约增效的目的，经变换分离器分离出的工艺冷凝液要进行净化处理。
目前应用最为广泛的酸性工艺冷凝液的处理方法是在气体提纯塔中，通入低压蒸汽(压力为0.2～0.3MPa)以提高整个工艺冷凝液的温度，从而降低工艺冷凝液中CO2与其他杂质气体的溶解度，最终使这些杂质杂质气体以气体的形式排出气体提纯塔外。
由于经变换分离器分离出的工艺冷凝液呈酸性，这就对处理这种工艺介质的气体提纯塔的材料提出了较高的要求。此外由于使用低压蒸汽就不可避免地会将空气带入工艺冷凝液，溶解在工艺冷凝液中的O2也会对相关设备及管道产生氧化腐蚀，降低这些设备和管道的寿命。所以为了回收利用工艺冷凝液，工艺冷凝液必须通过专门的除氧器，再次利用低压蒸汽(压力为O.2～0.3MPa)除去工艺冷凝液中的部分O2；在此除氧器中，同时完成装置用水的除氧工作，最终使工艺冷凝液和装置用水满足国家标准对天然气转化装置用水所含杂质的要求，并一起作为天然气装置用水。
为了达到将天然气制氢制氢转化后的CO2酸性水净化回收与装置用水的除氧目的，必须有2台化工设备：气体提纯塔和除氧器。尤其是气体提纯塔，由于此化工设备处理的介质为酸性介质，所以对材料要求高，势必会增加成本，并相应增大占地面积。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有天然气制氢装置中需要气体提纯塔和除氧器两台设备而造成成本增加、占地面积大的问题，提供一种具有能对冷凝液进行净化处理和对装置用水进行除氧净化的净化处理塔，以降低成本和占地面积。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：
一种用于天然气制氢的净化处理塔，包括塔体和与塔体相通的冷凝液进口、低压蒸汽进口、排气口和出水口，所述塔体包括相通的纵向段和横向段，纵向段包括上、下两个填料段，冷凝液进口开设在上填料段外侧；低压蒸汽进口包括第一低压蒸汽进口、第二低压蒸汽进口和第三低压蒸汽进口，其中第一低压蒸汽进口设置在上填料段和下填料段之间，第二低压蒸汽进口设置在下填料段与塔体的横向段的接口之间，第三低压蒸汽进口与塔体的横向段连通；上填料段和下填料段之间还设置有脱盐水进口。
本实用新型的一个具体实施方式是，所述排气口开设在纵向段的上端口。
本实用新型的一个具体实施方式是，所述上填料段内填充的填料为压延孔板波纹填料。
本实用新型的一个具体实施方式是，所述下填料段内填充的填料为拉西环填料。
本实用新型的一个具体实施方式是，所述塔体的横向段下部固定连接有支撑。
本实用新型采用上述结构，净化处理塔处理的工艺介质为天然气制氢转化气经分离后的酸性冷凝液与外加装置用水的混合液体，这就降低了CO2在此混合液体中的浓度，从而使此净化处理塔的大部分材料可以采用一般压力容器所用的普通碳钢，降低了成本，而因将两台设备“合二为一”，又降低了其占地面积，可有效提高净化处理的经济效益。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是使用本实用新型的除氧工艺流程图：
图中标号：1是排气口，2是冷凝液进口，3是脱盐水进口，4是液面，5是第三低压蒸汽进口，6是出水口，7是第二低压蒸汽进口，8是下填料段，9是第一低压蒸汽进口，10是上填料段，11是支撑。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，一种用于天然气制氢的净化处理塔包括塔体及与塔体连通的各个接口，其中塔体包括纵向段和与纵向段连通的横向段，纵向段的上端口开设有排气口1。
图1所示的塔体纵向段内分别设置有上填料段10和下填料段8，上填料段10内填充有压延孔板波纹填料，下填料段8内填充有拉西环填料。
排气口1与上填料段10之间的纵向段上开设有冷凝液进口2。
上填料段10与下填料段8之间的纵向段上开设有脱盐水进口3和第一低压蒸汽进口9。
纵向段上，位于下填料段8与纵向段和横向段接口之间的部位，设置有第二低压蒸汽进口7。
横向段上设置有第一蒸汽进口5。横向段的下部设置有出水口6。横向段内部的液面4低于横向段与纵向段的接口。
横向段下部固定在支撑11上，以使整个净化处理塔稳定固装。
应用本实用新型的上述净化处理塔的天然气制氢CO2酸性水的净化回收与装置用水的除氧工艺流程如图2所示，变化气分离器之前的工艺与现有技术相同，之后的酸性工艺冷凝液的后续处理工艺与现有技术存在不同。
现有技术中，酸性工艺冷凝液先进入气体提纯塔并加入低压蒸汽，以降低工艺冷凝液中CO2与其他杂质气体的溶解度，最终使这些杂质杂质气体以气体的形式排出气体提纯塔外，然后将含氧工艺冷凝液再进入除氧器并加入脱盐装置用水和低压蒸汽，以除去工艺冷凝液中的部分O2，同时完成装置用水的除氧工作，最终使工艺冷凝液和装置用水满足国家标准对天然气转化装置用水所含杂质的要求，并一起作为天然气装置用水。
而采用上述结构的净化处理塔后，如图2和图1所示，酸性工艺冷凝水从上填料段10的上部进入净化处理塔，装置用脱盐水从上填料段10与下填料段8之间进入净化处理塔；低压蒸汽分三股进入净化处理塔，其进口位置依次为：上填料段10与填料段8之间、下填料段8下部、净化处理塔的横向段容器液面以下(分别是图1所示的第一低压蒸汽进口9、第二低压蒸汽进口7和第三低压蒸汽进口5)，这三股低压蒸汽的作用分别是：脱除冷凝液中的一部分酸性气体CO2、脱除脱盐水中的O2、从净化处理塔液面以下进入净化处理塔的低压蒸汽继续脱除溶液中残余的CO2，这样从净化处理塔下部流出的脱盐水与冷凝液的混合液体中的CO2和O2含量达到了天然气蒸汽转化制氢装置用水对CO2和O2含量的要求，其余剩余气体从净化处理塔上部的排气口1排出。由于该设备处理的工作介质为冷凝液与脱盐水的混合溶液，整个设备材质只有在设备上部填料段处采用部分不锈钢，其余材质均为一般碳钢。
而且采用本实用新型的净化处理塔，其处理工艺符合国家标准的要求。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于天然气制氢的净化处理塔，包括塔体和与塔体相通的冷凝液进口、低压蒸汽进口、排气口和出水口，其特征在于，所述塔体包括相通的纵向段和横向段，纵向段包括上、下两个填料段，冷凝液进口开设在上填料段外侧；低压蒸汽进口包括第一低压蒸汽进口、第二低压蒸汽进口和第三低压蒸汽进口，其中第一低压蒸汽进口设置在上填料段和下填料段之间，第二低压蒸汽进口设置在下填料段与塔体的横向段的接口之间，第三低压蒸汽进口与塔体的横向段连通；上填料段和下填料段之间还设置有脱盐水进口。
2.如权利要求1所述一种用于天然气制氢的净化处理塔，其特征在于，所述排气口开设在纵向段的上端口。
3.如权利要求1或2所述一种用于天然气制氢的净化处理塔，其特征在于，所述上填料段内填充的填料为压延孔板波纹填料。
4.如权利要求3所述一种用于天然气制氢的净化处理塔，其特征在于，所述下填料段内填充的填料为拉西环填料。
5.如权利要求4所述一种用于天然气制氢的净化处理塔，其特征在于，所述塔体的横向段下部固定连接有支撑。
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|---|---|---|---|---|
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| CN106629949A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-10 | 中石化宁波工程有限公司 | 工艺冷凝液制锅炉水用除氧器 |
| CN110203989A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-09-06 | 西安华江环保科技股份有限公司 | 一种脱氧高纯水制备装置及工艺 |
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