CN217594262U - 一种带四价钒氧化装置的脱碳系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带四价钒氧化装置的脱碳系统，包括CO₂吸收塔，所述CO₂吸收塔的半贫液进口与闪蒸槽的半贫液泵相连，其上部贫液进口与贫液泵相连，所述吸收塔的底部设置有脱碳溶液出口管线，该脱碳溶液出口管线与CO₂再生塔的脱碳溶液进口相连，所述CO₂再生塔通过管线与闪蒸槽的半贫液进口相连，所述闪蒸槽下部的出液口设置一条支管与空气储罐连接，所述空气储罐设有空气进气管以及空气输送管；所述空气输送管与所述支管之间设有空气流量调节阀。本实用新型能稳定脱碳系统五价钒的含量，阻止钝化膜的破坏造成系统的腐蚀；减少五氧化二钒的消耗，节约成本；其具有结构简单、管线少、成本低的技术优点。

Description

一种带四价钒氧化装置的脱碳系统

技术领域

本实用新型专利涉及一种带四价钒氧化装置的脱碳系统。

背景技术

目前氮肥厂脱碳系统普遍采用改良热钾碱法脱CO₂，就是把低变炉出口的低变气(CO₂含量为19％左右)依次经过低变气废锅、再沸器、低变气冷却器、低变气分离器，然后进入CO₂吸收塔，被CO₂吸收塔里面的K₂CO₃溶液吸收，吸收CO₂后的净化气中CO₂≤0.1％，净化气通过净化气分离器后进入甲烷化系统进行换热反应。从CO₂吸收塔中部来的半贫液(K₂CO₃含量在16-19％)和顶部来的贫液(K₂CO₃含量在23-26％)吸收CO₂后变成KHCO₃溶液后通过液体出口管线从CO₂吸收塔底部出来减压后进入CO₂再生塔，贫液、半贫液统称脱碳溶液，通过低变气向再沸器加热，使CO₂再生塔里面的KHCO₃溶液再生变为K₂CO₃溶液，再生出来的CO₂经过塔顶再生气冷却器冷凝，然后进入再生气分离器分离出冷凝水后直接供尿素生产使用或放空。从CO₂再生塔底部出来的K₂CO₃溶液通过贫液换热器、贫液水冷器，然后通过贫液泵输送到CO₂吸收塔顶部。从CO₂再生塔中部出来的半贫液，通过闪蒸槽闪蒸CO₂后再通过半贫液泵输送到吸收塔的中部，CO₂吸收塔中部来的半贫液和顶部来的贫液进入CO₂吸收塔再次对低变气里面的CO₂进行吸收，如此循环往复。

脱碳系统生产设备大部分为碳钢设备，由于脱碳溶液的主要成分为碳酸钾，溶液呈碱性，有较强的腐蚀性，在生产的运行过程中，脱碳溶液会对碳钢设备进行不断地腐蚀。为了解决这一问题，设计上在脱碳溶液中加入V₂O₅这种化学物质，V₂O₅+ K₂CO₃→KVO₃，加入溶液中的V₂O₅成为KVO₃，是一种氧化剂，它能阻滞碳钢的阳极过程进行，并使碳钢的电极电位进入钝化电位区，从而使设备表面形成致密的氧化铁（Fe₂O₃)保护膜，又称钝化膜，阻止了继续腐蚀。这层保护膜能保护碳钢设备不被脱碳溶液腐蚀，从而保护了设备的运行安全。要持续的保持设备表面上的保护膜不被破坏，需要维持脱碳溶液中V⁵⁺+的含量＞0.5％.

但是在生产过程中，由于前段各工序反应会生成一些微量的还原性物质，如醇，醚等有机物，当这些物质随着低变气进入脱碳系统后，还原性物质会把 V⁵⁺还原成V⁴⁺，V⁴⁺不能在碳钢设备表面生成致密保护膜，随着V⁴⁺的不断生成，脱碳溶液中V⁵⁺的浓度会不断降低，当V⁵⁺的含量﹤0.5％时，碳钢设备表面的保护膜被破坏脱落，从而加剧设备腐蚀，给生产带来严重的安全隐患。为了弥补损失的V⁵⁺，只有不断地向溶液里面补充V₂O₅才能维持V⁵⁺在溶液中的浓度要求，而 V₂O₅是一种昂贵且有毒的化学物质，使用量的大幅增加会带来运输、保存和添加过程中的安全风险，同时增加生产运行成本。

中国专利文献公开了一种“带钒氧化装置的脱碳系统”（公开号CN206381793U，公开日2017年08月08日），该技术披露了一种带钒氧化装置的脱碳系统，包括吸收塔，吸收塔中部半贫液进口与半贫液泵相连，其顶部贫液进口与贫液泵相连，吸收塔的底部设置有脱碳溶液出口管线，该脱碳溶液出口管线与再生塔底部脱碳溶液进口相连，脱碳溶液出口管线设置一条支管与钒氧化塔上部出液口相连，钒氧化塔的下部设置有空气进气管，在该空气进气管上设置有空气流量调节阀，钒氧化塔的顶部设置有放空管线，钒氧化塔的底部设置有液体出口管线，从液体出口管线出来的液体再返回到脱碳系统中，钒氧化塔内设置有填料。

现有技术虽然通过增加钒氧化塔，对脱碳溶液中的四价钒离子进行氧化，保证了脱碳溶液中的五价钒离子的量，解决了因为五价钒离子的减少导致对碳钢设备的腐蚀的问题。但是其存在着需要的设备多、管线长、成本高等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种结构简单、管线少、成本低的带四价钒氧化装置的脱碳系统。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案实现：

一种带四价钒氧化装置的脱碳系统，包括CO₂吸收塔，所述CO₂吸收塔的半贫液进口与闪蒸槽的半贫液泵相连，其上部贫液进口与贫液泵相连，所述吸收塔的底部设置有脱碳溶液出口管线，该脱碳溶液出口管线与CO₂再生塔的脱碳溶液进口相连，所述CO₂再生塔通过管线与闪蒸槽的半贫液进口相连，所述闪蒸槽下部的出液口设置一条支管与空气储罐连接，所述空气储罐设有空气进气管以及空气输送管；所述空气输送管与所述支管之间设有空气流量调节阀。

所述空气输送管上设置有用于计量系统中空气加入量的流量计。

所述流量计设置在两个空气流量调节阀之间。

所述闪蒸槽通过管线连接有用于储存系统内多余溶液的溶液储槽。

所述溶液储槽和空气储罐与所述支管连接。

所述空气储罐设有排出杂质的排污管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的闪蒸槽下部的出液口设置一条支管与空气储罐连接，空气储罐设有空气进气管以及空气输送管；空气输送管与支管之间设有空气流量调节阀。通过空气中的氧气以及闪蒸槽中的高温，一般温度为110度左右，使闪蒸槽的半贫液中的四氧化钒氧化，即可提高溶液中五价钒离子的浓度，氧化后的半贫液通过现有管线即可循环往复，即半贫液通过半贫液泵进入CO₂吸收塔，然后即可循环往复。采用该技术措施，能稳定脱碳系统五价钒的含量，防止系统总钒的减少、四价钒与五价钒的比例失调，阻止钝化膜的破坏造成系统的腐蚀。减少五氧化二钒的消耗，节约成本；减少操作人员频繁添加五氧化二钒与五氧化二钒接触对身体造成的伤害；使操作更加简单，消除不安全因素，避免环境污染和对身体造成的伤害造成的损失；因此，本实用新型具有结构简单、管线少、成本低的技术优点。

2. 本实用新型的空气输送管设置有用于计量系统中空气加入量的流量计。通过设置流量计能监测空气进入系统的总量，从而控制溶液中五价钒离子的浓度。采用该技术措施，能有效控制溶液中五价钒离子的浓度。

3. 本实用新型的流量计设置在两个空气流量调节阀之间。采用该技术措施，有利于流量计的校检和维修。

4. 本实用新型的闪蒸槽通过管线连接有用于储存系统内多余溶液的溶液储槽。采用该技术措施，能有效保证整个系统安全有效的运转。

5. 本实用新型的溶液储槽和空气储罐与支管连接。通过溶液储槽和空气储罐共用一条支管的技术方案，能减少管线长度、减少制造成本。

6. 本实用新型的空气储罐设有排出杂质的排污管。通过排污管使空气储罐保持干净，从而能提高空气储罐的使用寿命。

附图说明

图1 为本实用新型工艺流程图；

附图标记：1—CO₂吸收塔；11—CO₂吸收塔的半贫液进口；12—贫液进口；2—闪蒸槽；21—半贫液泵；22—闪蒸槽的半贫液进口；23—出液口；231—支管；24—气体出口；3—贫液泵；4—脱碳溶液出口管线；5—CO₂再生塔；51—脱碳溶液进口；6—空气储罐；61—空气进气管；62—空气输送管；63—空气流量调节阀；64—流量计；65—排污管。

具体实施方式

下面结合附图描述本实用新型的具体实施例：

如图1所示，一种带四价钒氧化装置的脱碳系统，包括CO₂吸收塔1， CO₂吸收塔1的半贫液进口11与闪蒸槽2的半贫液泵21相连，其上部贫液进口12与贫液泵3相连，CO₂吸收塔1的底部设置有脱碳溶液出口管线4，该脱碳溶液出口管线4与CO₂再生塔5的脱碳溶液进口51相连，CO₂再生塔5通过管线与闪蒸槽2的半贫液进口22相连，闪蒸槽2下部的出液口23设置一条支管231与空气储罐6连接，空气储罐6设有空气进气管61以及空气输送管62；空气输送管62与支管231之间设有空气流量调节阀63。

在实际使用时，半贫液、贫液以及低变气通过管线进入CO₂吸收塔1中，脱碳溶液通过脱碳溶液出口管线4进入CO₂再生塔5；通过低变气向再沸器加热，使CO₂再生塔5里面的KHCO₃溶液再生变为K₂CO₃溶液，再生出来的CO₂经过塔顶的再生气冷却器冷凝，然后进入再生气分离器分离出冷凝水后直接供尿素生产使用或放空。从CO₂再生塔5底部出来的K₂CO₃溶液通过贫液脱盐水冷却器、贫液循环水冷却器，然后通过贫液泵3输送到CO₂吸收塔1顶部。从CO₂再生塔5中部出来的半贫液，通过闪蒸槽2闪蒸CO₂后再通过半贫液泵21输送到CO₂吸收塔1的中部，CO₂吸收塔1中部来的半贫液和顶部来的贫液进入CO₂吸收塔1再次对低变气里面的CO₂进行吸收，如此循环往复。

具体地，闪蒸槽2一般有50%空间的半贫液，其通过管线分别与CO₂再生塔5连接以及CO₂吸收塔1连接。闪蒸槽2通过设置在中部的半贫液进口22与CO₂再生塔5的半贫液出口连接，通过设置在上部的气体出口24与CO₂再生塔5中上部连接，在实际使用时，闪蒸槽2为4级闪蒸，其上部设有4个气体出口24。设置在闪蒸槽2中下部的半贫液泵21与CO₂吸收塔1连接。闪蒸槽2下部的出液口23设置一条支管231与空气储罐6连接，空气储罐6设有空气进气管61以及空气输送管62；空气输送管62与支管231之间设有空气流量调节阀63。通过空气中的氧气以及闪蒸槽2中的高温，一般温度为110度左右，使闪蒸槽2的半贫液中的四氧化钒氧化，2V₂O₄+O₂=2V₂O₅。通过上述步骤即可提高溶液中五价钒离子的浓度，氧化后的半贫液通过现有管线即可循环往复，即半贫液通过半贫液泵21进入CO₂吸收塔1，然后即可循环往复。空气是多种气体的混合物。它的主要组成部分为氧气和氮气。其剩余的气体（氮气等）通过气体出口24进入CO₂再生塔5，经过塔顶再生气冷却器冷凝，然后进入再生气分离器分离出冷凝水后直接放空。采用该技术措施，能稳定脱碳系统五价钒的含量，防止系统总钒的减少、四价钒与五价钒的比例失调，阻止钝化膜的破坏造成系统的腐蚀。减少五氧化二钒的消耗，节约成本；减少操作人员频繁添加五氧化二钒与五氧化二钒接触对身体造成的伤害；使操作更加简单，消除不安全因素，避免环境污染和对身体造成的伤害造成的损失；因此，本实用新型具有结构简单、管线少、成本低的技术优点。

如图1所示，空气输送管62设置有用于计量系统中空气加入量的流量计64。通过设置流量计64能监测空气进入系统的总量，从而控制溶液中五价钒离子的浓度。如果进入空气太少，无法保证溶液中的四氧化钒氧化比例。采用该技术措施，能有效控制溶液中五价钒离子的浓度。

在实际使用时，流量计64设置在两个空气流量调节阀63之间。采用该技术措施，有利于流量计64的校检和维修。

如图1所示，闪蒸槽2通过管线连接有用于储存系统内多余溶液的溶液储槽7。在实际使用时，溶液储槽7通过 3根管线与闪蒸槽2之间连接，其每根管线上设有两个阀门。通过设置溶液储槽7能有效控制闪蒸槽2内的溶液量以及整个系统的溶液里。采用该技术措施，能有效保证整个系统安全有效的运转。

如图1所示，溶液储槽7和空气储罐6与支管231连接。具体地，空气输送管62的接口安装在溶液储槽7管路上的阀门与出液口23之间。在实际使用时，空气储罐6能单独设置一条支管与闪蒸槽2连接。通过溶液储槽7和空气储罐6共用一条支管231的技术方案，能减少管线长度、减少制造成本。采用该技术措施，具有管线少、制造成本低的技术优点。

如图1所示，空气储罐6设有排出杂质的排污管65。在实际使用时，空气通过压缩机从空气进气管61压缩进空气储罐6，空气中含有一定杂质，比如粉尘等，排污管65的一端还设有阀门。其在空气储罐6内沉淀后落在空气储罐6的底部，通过排污管65排出。通过排污管65使空气储罐6保持干净，从而能提高空气储罐6的使用寿命。

以上实施例的技术方案仅用以说明本实用新型，而非对其限制。尽管参照前述实施例的技术方案对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型具体技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种带四价钒氧化装置的脱碳系统，包括CO₂吸收塔(1)，所述CO₂吸收塔(1)的半贫液进口（11）与闪蒸槽（2）的半贫液泵(21)相连，其上部贫液进口（12）与贫液泵(3)相连，所述CO₂吸收塔(1)的底部设置有脱碳溶液出口管线（4），该脱碳溶液出口管线（4）与CO₂再生塔(5)的脱碳溶液进口（51）相连，所述CO₂再生塔(5)通过管线与闪蒸槽（2）的半贫液进口（22）相连，其特征在于：所述闪蒸槽（2）下部的出液口（23）设置一条支管（231）与空气储罐（6）连接，所述空气储罐（6）设有空气进气管（61）以及空气输送管（62）；所述空气输送管（62）与所述支管（231）之间设有空气流量调节阀(63)。

2.根据权利要求1所述的带四价钒氧化装置的脱碳系统，其特征在于：所述空气输送管（62）上设置有用于计量系统中空气加入量的流量计（64）。

3.根据权利要求2所述的带四价钒氧化装置的脱碳系统，其特征在于：所述流量计（64）设置在两个空气流量调节阀(63)之间。

4.根据权利要求1所述的带四价钒氧化装置的脱碳系统，其特征在于：所述闪蒸槽（2）通过管线连接有用于储存系统内多余溶液的溶液储槽（7）。

5.根据权利要求4所述的带四价钒氧化装置的脱碳系统，其特征在于：所述溶液储槽（7）和空气储罐（6）与所述支管（231）连接。

6.根据权利要求1所述的带四价钒氧化装置的脱碳系统，其特征在于：所述空气储罐（6）设有排出杂质的排污管（65）。

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