CN221268063U - 一种转化制氢除氧废气减排系统 - Google Patents

Abstract

一种转化制氢除氧废气减排系统，包括除氧器，具有逆流设置的第一流股和第二流股，所述第一流股的第一端为工艺凝水入口，且第二端为回收水出口；所述第二流股的第一端为低压蒸汽入口，且第二端为除氧废气出口；转化炉，包括依次连接的辐射段、过渡段及对流段，所述过渡段设有注入口，所述注入口与除氧器的除氧废气出口之间连通有废气排放管线，所述对流段设置烟气出口。本申请可减少天然气转化制氢装置排放至大气中的有害成分的总量，同时不增加额外的废气处理单元，可避免装置建设成本的增加。

Description

一种转化制氢除氧废气减排系统

技术领域

本实用新型属于转化制氢技术领域，尤指一种转化制氢除氧废气减排系统。

背景技术

现有大型工业化天然气转化制氢装置正常运行的情况下，需要通过除氧器对装置产生的工艺凝水进行脱氧除杂回收以降低废水排放。由于除氧器的工作原理，需要对除氧器持续输入低压蒸汽，同时除氧器顶部需要持续排放蒸汽，蒸汽带走处理水中的溶解杂质，并排放至大气中。

在传统的天然气水蒸气转化制氢的工艺流程中，由于反应平衡会生成微量有机副产物溶于凝水中，此外，由于系统压力高，少量可燃气体会溶解在水中，该工艺凝水所携带的副产甲醇及少量可燃性气体直接排放至大气中，长期以来不仅对环境造成污染，且会导致资源的浪费，增加工艺成本。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种转化制氢除氧废气减排系统，可减少天然气转化制氢装置排放至大气中的有害成分的总量，同时不增加额外的废气处理单元，可避免装置建设成本的增加。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种转化制氢除氧废气减排系统，包括：

除氧器，具有逆流设置的第一流股和第二流股，所述第一流股的第一端为工艺凝水入口，且第二端为回收水出口；所述第二流股的第一端为低压蒸汽入口，且第二端为除氧废气出口；

转化炉，包括依次连接的辐射段、过渡段及对流段，所述过渡段设有注入口，所述注入口与除氧器的除氧废气出口之间连通有废气排放管线，所述对流段设置烟气出口。

一些技术方案中，所述废气排放管线上设有凝水出口，所述凝水出口连通有水封排出管路。

一些技术方案中，所述注入口位于过渡段侧壁间隔均匀的分布有多个。

一些技术方案中，所述除氧器的除氧废气出口连通有三通阀，所述三通阀的第一出口连通所述废气排放管线，且第二出口连通有废气放空管线。

一些技术方案中，还包括蒸汽流量压力控制器，其包括调节阀组、测压元件与流量计，

所述调节阀组包括设于连通所述低压蒸汽入口的蒸汽输送管路上的供给阀，设于所述废气排放管线上的排放阀及设于所述废气放空管线上的放空阀；所述测压元件设于除氧器上且位于除氧废气出口端；所述流量计串接至所述除氧废气出口与所述三通阀的入口之间的连接管路上；

所述测压元件分别与所述供给阀和放空阀电性连接；所述流量计分别与所述排放阀和放空阀电性连接。

一些技术方案中，所述蒸汽流量压力控制器还包括设于除氧器的回收水出口端的液位计，所述液位计分别与所述排放阀和放空阀电性连接。

一些技术方案中，所述除氧器设置液位报警装置，所述液位报警装置与所述液位计电性连接。

一些技术方案中，所述蒸汽流量压力控制器还包括设于除氧器内的测温元件，所述测温元件与所述供给阀电性连接。

一些技术方案中，所述测压元件通过压力变送器分别与所述供给阀和放空阀电性连接。

一些技术方案中，所述转化炉的烟气出口与烟囱连通。

本实用新型采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：

1.本实用新型提供的一种转化制氢除氧废气减排系统，通过将除氧器排出的除氧废气导引至转化炉的过渡段炉膛进行燃烧，利用转化炉高温使废气中如甲醇等有机物裂解成二氧化碳和水，少量可燃气体于转化炉炉膛废气中富氧反应生产水和二氧化碳，反应后的二氧化碳和水通过转化炉配套的烟囱送至高点排放，可减少除氧器废气中的微量有机有害气体，最终达到减少装置总有害物质排放量的目的；且该炉段温度高，温度相对低的蒸汽对后续换热影响最小；

2.本实用新型进一步提供一种转化制氢除氧废气减排系统，在废气排放管线上设置水封排出管路，将管道内的凝水排出，同时不会导致除氧废气泄露；

3.本实用新型进一步提供一种转化制氢除氧废气减排系统，通过转化炉四周的多个注入口将除氧废气送至转化炉内，使得除氧废气可以与烟气均匀混合，避免出现局部温度过低的情况；

4.本实用新型进一步提供一种转化制氢除氧废气减排系统，通过对除氧蒸汽的流量与蒸汽输送的压力选择分层控制，蒸汽流量压力的选择控制以及安全连锁控制，实现除氧过程的安全稳定进行，并获得优异的除氧效果。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例所述的除氧控制单元的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的废气处理单元的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本申请考虑转化制氢装置中的转化炉反应温度高，炉膛温度普遍在800℃以上。采用将除氧器顶废气送至转化炉炉膛。利用转化炉高温可使废气中如甲醇等有机物裂解成二氧化碳和水。少量可燃气体可于转化炉炉膛废气中富氧反应生产水和二氧化碳。反应后的二氧化碳和水通过转化炉配套的烟囱送至高点排放。

根据本发明的一个实施例，其涉及一种转化制氢除氧废气减排系统，具体包括除氧控制单元和废气处理单元，其中，除氧控制单元用于控制除氧过程的安全稳定进行，废气处理单元用于将除氧废气引至转化炉炉膛充分燃烧后净化后外排。

上述实施例中，除氧控制单元包括除氧器与蒸汽流量压力控制器，该除氧器具有逆流设置的第一流股和第二流股，第一流股的第一端为工艺凝水入口，且第二端为回收水出口；第二流股的第一端为低压蒸汽入口，且第二端为除氧废气出口；其中，低压蒸汽入口与蒸汽源之间连接有蒸汽输送管路，除氧废气出口连通有三通阀，三通阀的第一出口连通废气排放管线，且第二出口连通有废气放空管线；该蒸汽流量压力控制器包括调节阀组、测压元件与流量计，调节阀组包括设于蒸汽输送管路上的供给阀，设于废气排放管线上的排放阀及设于废气放空管线上的放空阀；测压元件设于除氧器上且位于除氧废气出口端；流量计串接至除氧废气出口与三通阀的入口之间的连接管路上；其中，测压元件分别与供给阀和放空阀电性连接；流量计分别与排放阀和放空阀电性连接。

在一具体的实施方式中，测压元件通过压力变送器分别与供给阀和放空阀电性连接。

在一较佳的实施方式中，蒸汽流量压力控制器还包括设于除氧器的回收水出口端的液位计，液位计分别与排放阀和放空阀电性连接；较佳的，除氧器还设置液位报警装置，液位报警装置与液位计电性连接；此外，除氧器内还设置测温元件，测温元件与供给阀电性连接。

下面对于蒸汽流量压力控制器的控制逻辑进行详细阐述：

由于蒸汽输送涉及到对除氧器的压力及温度控制，本发明开发了配套新工艺的控制方案。蒸汽流量压力控制不到位会导致设备超压损坏或除氧效果不好。配套控制逻辑包括对除氧蒸汽的流量与蒸汽输送的压力选择分层控制，蒸汽流量压力的选择控制以及安全连锁控制等。相关控制逻辑说明如下：

正常工况下至转化炉废气排放管线上的排放阀由除氧器顶部流量计的流量来控制；

正常工况下废气放空管线上的放空阀由除氧器顶部压力变送器压力来控制，正常工况下为关闭状态；在除氧器至转化炉管线的上切断阀联锁关闭工况下，废气放空管线上的放空阀选择由除氧器顶部压力和排放蒸汽流量信号高选来控制；

除氧器液位高高时废气放空管线上的放空阀控制方式置为手动，阀门强制全开，液位高高报警解除后阀门控制方式置为自动；除氧器液位高高时废气排放管线上的排放阀延时15min控制方式置为手动，阀门强制关闭，液位高高报警解除后阀门控制方式置为自动。

本申请除氧器顶部设置三通分为两道出口分别至大气和转化炉。两路管线均设置紧急放空阀门及相关控制。正常工况下，除氧器顶部废气送至转化炉进行处理排放，放空切断阀关闭，废气切断阀打开。考虑紧急工况，如除氧器超压，液位过高，蒸汽流量过大等存在安全风险的工况下可切换切断阀，关闭废气切断阀，开启放空切断阀将废气紧急泄放至大气以保护设备及装置的安全。待工艺系统回归稳定后可切换回正常工况流程。

上述实施例中，废气处理单元设有转化炉，该转化炉包括依次连接的辐射段、过渡段及对流段，过渡段设有注入口，废气排放管线连接注入口与除氧器的除氧废气出口，对流段设置烟气出口，烟气出口连通烟囱。

在一较佳的实施方式中，废气排放管线上设有凝水出口，凝水出口连通有水封排出管路，除氧废气在进入转化炉前经过水封排出管路内因散热造成工艺凝水，后接至转化炉过渡段。该炉段温度高，温度相对低的蒸汽对后续换热影响最小。

在另一较佳的实施方式中，注入口位于过渡段侧壁间隔均匀的分布有多个，具体的，可以是围绕过渡段的侧壁圆周一圈间隔均匀的分布，也可以是在过渡段的两侧壁间隔均匀的设置多个，需满足蒸汽通过转化炉四周的多个注入口送至转化炉内，可以与烟气均匀混合，避免出现局部温度过低的情况。

本实用新型可减少天然气转化制氢装置排放至大气中的有害成分的总量的同时不增加额外的废气处理单元，可避免装置建设成本的增加。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，包括：

除氧器，具有逆流设置的第一流股和第二流股，所述第一流股的第一端为工艺凝水入口，且第二端为回收水出口；所述第二流股的第一端为低压蒸汽入口，且第二端为除氧废气出口；

转化炉，包括依次连接的辐射段、过渡段及对流段，所述过渡段设有注入口，所述注入口与除氧器的除氧废气出口之间连通有废气排放管线，所述对流段设置烟气出口。

2.根据权利要求1所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

所述废气排放管线上设有凝水出口，所述凝水出口连通有水封排出管路。

3.根据权利要求1所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

所述注入口位于过渡段侧壁间隔均匀的分布有多个。

4.根据权利要求1所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

所述除氧器的除氧废气出口连通有三通阀，所述三通阀的第一出口连通所述废气排放管线，且第二出口连通有废气放空管线。

5.根据权利要求4所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

还包括蒸汽流量压力控制器，其包括调节阀组、测压元件与流量计，

所述调节阀组包括设于连通所述低压蒸汽入口的蒸汽输送管路上的供给阀，设于所述废气排放管线上的排放阀及设于所述废气放空管线上的放空阀；所述测压元件设于除氧器上且位于除氧废气出口端；所述流量计串接至所述除氧废气出口与所述三通阀的入口之间的连接管路上；

所述测压元件分别与所述供给阀和放空阀电性连接；所述流量计分别与所述排放阀和放空阀电性连接。

6.根据权利要求5所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

所述蒸汽流量压力控制器还包括设于除氧器的回收水出口端的液位计，所述液位计分别与所述排放阀和放空阀电性连接。

7.根据权利要求6所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

所述除氧器设置液位报警装置，所述液位报警装置与所述液位计电性连接。

8.根据权利要求5所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

所述蒸汽流量压力控制器还包括设于除氧器内的测温元件，所述测温元件与所述供给阀电性连接。

9.根据权利要求5所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

所述测压元件通过压力变送器分别与所述供给阀和放空阀电性连接。

10.根据权利要求1所述的转化制氢除氧废气减排系统，其特征在于，

所述转化炉的烟气出口与烟囱连通。