[发明专利]工艺冷凝液制锅炉水用除氧器在审
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【说明书】：
技术领域本发明涉及酸性工艺冷凝液制锅炉水领域，具体涉及一种工艺冷凝液制锅炉水用除氧器。背景技术传统的除氧器通常由水箱和除氧塔两部分组成，用来脱除除盐水中溶解的氧气及其它杂质气体，由于除盐水中溶解的氧气通常是微量的，因此，无论采用何种结构的除氧器，除氧塔通常只设置一段填料就能满足除氧要求。目前，采用传统除氧器对工艺冷凝液进行除氧制锅炉水的工艺技术主要有三种，分别是：1)工艺冷凝液依靠自身压力先送入常压汽提塔进行汽提，脱除CO2等溶解度较大的气体，然后利用升压泵对汽提塔塔底工艺冷凝液升压，再送入传统除氧器中脱除氧气等微量组分后制得锅炉水。缺点：需要单独设置汽提塔和升压泵，汽提塔需要单独设置汽提蒸汽，装置投资和运行费用均较高。2)将工艺冷凝液与脱盐水混合，利用脱盐水对工艺冷凝液进行稀释，降低工艺冷凝液中溶解气体的浓度，稀释后的工艺冷凝液直接送入传统除氧器中脱除氧气及其它溶解气体，处理后的工艺冷凝液直接作为锅炉水使用。缺点：当工艺冷凝液中溶解的气体溶解度和溶解量较大时，需要消耗大量的脱盐水对工艺冷凝液进行稀释，除氧器的负荷和设备投资均变大。3)将工艺冷凝液直接送入传统除氧器中脱除氧气及其它溶解气体，处理后的工艺冷凝液直接作为锅炉水使用。缺点：当工艺冷凝液中溶解的气体溶解度和溶解量较大时，传统除氧器很难将工艺冷凝液中溶解的气体脱除干净，制得的锅炉水品质不达标。天然气蒸汽转化制合成气装置为了控制转化炉出口转化气中H2/CO在2.0～3.0，在转化炉进口补入了大量的CO2，转化炉出口合成气中CO2含量高达13v％，合成气在冷却分液过程中得到的工艺冷凝液中溶解的CO2摩尔浓度高达0.18％，远大于除盐水中溶解氧气的浓度，采用传统的除氧器和传统工艺冷凝液制锅炉水工艺，存在低压蒸汽消耗大、设备投资高、锅炉水品质不达标等问题。发明内容本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种节能降耗效果好、设备投资小且锅炉水品质好的工艺冷凝液制锅炉水用除氧器。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该工艺冷凝液制锅炉水用除氧器，其特征在于包括除氧水箱和除氧塔，所述除氧塔的顶部出口连接排气管，所述除氧塔的底部出口连接所述除氧水箱；所述除氧塔内自上至下依次装填有间隔设置的三段填料；其中第一段填料的上方设有第一分布器，所述第一分布器连接设置在所述除氧塔侧壁上的第一冷凝液入口；第二段填料的上方设有第二分布器，所述第二分布器的入口连接设置在所述除氧塔的侧壁上的第二冷凝液入口；第三段填料的下方设有蒸汽分布器，所述蒸汽分布器的入口连接设置在所述除氧塔的侧壁上的蒸汽入口。较好的，为了进一步均布下流的液体，所述第一段填料与所述第二分布器之间还可以设有第一再分布器；所述第二段填料与所述第三段填料之间设有第二再分布器。为方便检修，可以在所述除氧塔的侧壁上自上至下依次设有第一人孔、第二人孔和第三人孔；所述第一人孔位于所述第一分布器的上方，所述第二人孔位于所述第一再分布器和所述第二分布器之间，所述第三人孔位于所述第二再分布器和所述第三段填料之间。所述除氧塔的侧壁上设有与所述第一段填料相对应的第一手孔、与所述第二段填料相对应的第二手孔和与所述第三段填料相对应的第三手孔。设置手孔的作用是用于卸出塔内的填料。上述各方案中的填料可以根据所处理的工艺冷凝水的组成具体选用，较好的，所述第一填料段、第二段填料和第三段填料中填充的均为散装填料。与现有技术相比，本发明所提供的用于工艺冷凝液制锅炉水的新型除氧器具有下述优点：1、本发明中所述的除氧器是一种集汽提和除氧于一体的新型除氧器，汽提和除氧在一个除氧塔内同时完成，能有效脱除工艺冷凝液中溶解度较大、溶解量较多的气体组分，除氧效果稳定可靠。2、本发明将来自上游的工艺冷凝液根据温度不同分别送入除氧塔的不同部位，实现冷热分流，科学合理的利用不同工艺冷凝液的温位和能量梯度，降低了除氧器的蒸汽消耗。附图说明图1为本发明实施例的平面示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图1所示，该工艺冷凝液制锅炉水用除氧器包括除氧水箱1和除氧塔2，除氧塔2的顶部出口连接排气管3，除氧塔2的底部出口连接除氧水箱1；除氧水箱为卧式结构。除氧塔2内自上至下依次装填有间隔设置的三段填料；其中第一段填料12的上方设有第一分布器7，第一分布器7连接设置在除氧塔侧壁上的第一冷凝液入口4；第二段填料13的上方设有第二分布器9，第二分布器9的入口连接设置在除氧塔的侧壁上的第二冷凝液入口5；第三段填料14的下方设有蒸汽分布器11，蒸汽分布器11的入口连接设置在除氧塔的侧壁上的蒸汽入口6。第一段填料12与第二分布器9之间还设有第一再分布器8；第二段填料13与第三段填料14之间设有第二再分布器10。除氧塔2的侧壁上自上至下还依次设有第一人孔15、第二人孔16和第三人孔17；第一人孔15位于第一分布器7的上方，第二人孔16位于第一再分布器8和第二分布器9之间，第三人孔17位于第二再分布器10和第三段填料14之间。除氧塔2的侧壁上设有与第一段填料12相对应的第一手孔18、与第二段填料13相对应的第二手孔19和与第三段填料14相对应的第三手孔20。本实施例中，第一填料段12、第二段填料13和第三段填料14均为散装填料。从上游装置来的温度为30～60℃的低温工艺冷凝液从第一冷凝液入口进入除氧塔，经第一分布器均匀分布流量后，向下进入第一段填料。在第一段填料中，低温工艺冷凝液与塔底上升的低压蒸汽充分接触，溶解在工艺冷凝液中的CO2及其他杂质气体大部分被汽提出去，汽提后的低温工艺冷凝液经第一再分布器分布流量后，向下进入第二段填料。从上游装置来的温度为90～120℃的高温工艺冷凝液从第二冷凝液入口进入除氧塔，经第二分布器均匀分布流量后，与来自第一段填料的工艺冷凝液混合后一起向下进入第二段填料。本实施例中低压蒸汽流量与工艺冷凝液流量的比值为0.2～0.3。在第二段填料中，两股工艺冷凝液与塔底上升的低压蒸汽充分接触，溶解在工艺冷凝液中的CO2及其他杂质气体的绝大部分被汽提出去。汽提后的工艺冷凝液经第二再分布器分布流量后，向下进入第三段填料。在第三段填料中，两股工艺冷凝液再次与从蒸汽入口来的温度为170℃～200℃、压力为0.4～1.5MPaG的低压蒸汽充分接触，溶解在工艺冷凝液中的氧气及其他杂质气体被汽提出去，脱除了氧气及其他杂质气体后的工艺冷凝液进入除氧水箱，完成整个工艺冷凝液制锅炉水的制备过程。
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煤化工变换冷凝液汽提系统存在的问题及技术现状
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CO变换工艺发展与趋势 摘要 阐述了 CO变换工艺的发展演变情况,一氧化碳变换催化剂的制备与应用 论述了变换工艺的发展方向，指出了需要研究和解决的问题对现代CO变换技术中发展起来的不同种类的固定床等温反应器进行了比较。 关键词 CO变换工艺 水汽比 催化剂的制备
CO和水蒸气在催化剂上进行变换反应，产生合成氨反应所需要的氢气，并副产CO ，用于生产碳铵或尿素。CO变换反应是合成氨过程重要的中间环节。CO转化率越高，后续净化程序负荷越小，对节能降耗有重大意义。
1.CO 变换的基本原理
通过技术手段，将煤气厂排放尾气中的CO 变换成同样可以燃烧，但不会导致人们中毒的H2 的过程。这个过程就是CO 的变换过程。
CO 通过化学反应变换为H2、CO2 和H2S 三种气体，这三种气体都可以通过后续工序进行脱除，不会对人们和大气造成危害。
2.CO 变换工艺的条件 2.1 温度对CO 变换反应的影响
CO 变换反应的主要特点在于放热反应是可逆的，如果温度降低，平衡常数变大，反应推动力则变大，对反应速度有利。前期反应过程中，因距离反应平衡段尚远，虽然未达到最佳的反应温度线，但仍具有较高的反应速率。随着反应的继续进行，温度应逐渐降低，所以需要从催化剂中不断的移去热量。由此可见，各方面因素决定了变换过程中的温度。 2.2 水气比比高低对CO 变换的影响
对CO 变换的设计来讲，水气比过高或者过低都是不利的。 2.3 全气量变换和部分气量变换 在CO 变换过程中，对合成氨方面来讲，因需要将CO 转换成H2和CO2，所以通常需要全气量通过变换炉进行CO 变换；而对于合成甲醇而言，全气量变换或者部分气量变换都可以在CO变换中进行应用。 2.4 工艺冷凝液的汽提 在CO 变换设计中通常采用将部分的冷凝液汽提除氨的方法防止变换冷凝液中氨的累积。然而，在实际的汽提系统运行过程中，铵盐结晶容易堵塞氨汽提塔塔顶冷凝系统。一般在汽提塔分离器处至塔顶水冷器之间发生该类现象，为解决该问题，工艺上应考虑对汽提塔分离器至塔顶水冷器管线、液位计的伴热以及汽提塔分离器气相管线等设备布置时，考虑缩短汽提塔分离器和塔顶冷凝器之间的间距并保证两者之间的高度差，使得从塔顶冷凝器冷凝后的工艺冷凝液依靠重力自流进入汽提塔分离器，配管时两个设备之间的管道尽可能短并且不能有袋形。
3.CO变换工艺的发展演变情况 一氧化碳与水蒸气在催化剂上进行变换反应，生产氢气和二氧化碳。这个过程在1913年就用于合成氨工业，以后并用于制氢工业。在合成甲醇和合成油生产中。也用此反应来调整一氧化碳与氢的比例，以满足工艺的要求。近年来为了降低城市煤气中一氧化碳的含量，也采用变换装置。根据不同的催化剂和工艺条件，煤气中的一氧化碳含量可以降低至2-4%或0.2-0.4%。
一氧化碳的变换，视原料和其他工序所采用的生产方法的不同而有不同的流程。一氧化碳变换的流程，以焦炭或煤为原料时，所用设备较多；以低硫重油为原料时，可以省去饱和塔、热水塔、冷凝塔等；当采用烃类蒸气转化法生产时，只需在其流程中设置变换器和换热设备。 煤气化技术的采用起始于18世纪末，现在已经开发了许多不同的技术。这些技术最重要的特征是氧化剂与煤颗粒接触的方式，它决定了给料方式、煤粒大小以及煤在气化炉中停留的时间。根据氧化剂与煤颗粒相对流动的方式，气化炉一般分为3种类型：（1）逆流――移动床或固定床，如UGI、Lurgi；（2）并逆流――流化床或沸腾床，如温克勒、HTW、恩德炉和灰熔聚炉；（3）并流――气流床、喷流床、夹带床，如KT、Texaco、Shell、GSP炉。UGI气化炉是最老的气化炉，这种气化技术国外早已淘汰，但在我国煤气化工艺中仍占主要地位。这种气化炉不仅技术相对落后，而且对煤种要求苛刻，只能气化优质白煤或焦炭，粒度要求在 25~75mm。而煤在开采运输中的破碎，使成块率( > 25mm)只有65 % 左右，不能入炉的碎煤只能用作民用燃料或制成煤球，仅原料煤一项，就使合成氨或甲醇的成本达1000元／t以上。为摆脱相对落后的技术，真正实现按市场经济规律运作，我国各煤化工企业都在寻求新的煤气化工艺以对原料路线进行改造，即引进或开发以粉煤进料并适合储量大、分布广的烟煤和褐煤气化的工艺。自20世纪90年代以来，各种新型煤气化装置如同雨后春笋般在中国大地上出现。德士古、壳牌、GSP、WHG等新型先进的气化技术的出现，除了具有节能、环保、能量转化效率高等优点外，也带来了对下游变换工艺更高的要求和挑战。
4 、变换工艺选择 下面分别以国内气流床煤气化配套一氧化碳变换对应的煤制氢为例，阐述不同煤气化工艺配套的一氧化碳变换工艺的选择。 4.1 与水煤浆气化配套变换工艺技术选择
以水煤浆为原料气化的粗煤气，与其配套进行一氧化碳变换反应，随着下游制氢或制甲醇的不同，其变换的特点是不同的。无论是制氢还是制甲醇，水煤浆气化粗煤气中的水蒸气量都是过剩的，变换后将产生大量的冷凝液；而制甲醇又比制氢消耗的水量少得多，因此产生的冷凝液量更大。针对以上特点，水煤浆制氢与制甲醇选择的一氧化碳变换工艺也应不相同，本文只针对制氢工艺进行论述。 水煤浆制氢要求的变换深度高，总变换率基本要达到96%以上，如果下游配套甲烷化精制工艺，为了减少甲烷化反应的氢耗并保证甲烷化反应器不超温，一般要求变换气中CO的干基浓度降至0.2%～0.5%，此时需要两段中温+一段低温变换炉才能达到要求。由于变换深度要求高，为了保证各段变换炉变换反应具有足够的推动力，一般在变换炉之前的粗煤气上不再设置蒸汽发生器。典型工艺流程如图1。
图1 水煤浆制氢的一氧化碳变换工艺流程 综上所述，与水煤浆气化配套的一氧化碳变换工艺制氢时可选择两段中温变换加一段低温变换工艺流程。 4.2 与粉煤气化配套变换工艺技术的选择 粉煤气化分为废锅型和激冷型，由于其粗煤气中的CO浓度很高，因此如何控制超温成为配套一氧化碳变换的技术关键。目前根据粗煤气中水气比不同一般可分为低水气比、高水气比、中低水气比变换工艺。 由于废锅型粉煤气化产出的粗煤气中水气比较低，因此上述三种变换工艺中，中低水气比变换工艺并不适用于与此类煤气化配套的一氧化碳变换。 激冷型粉煤气化产出粗煤气水气比为0.7～1.0，用于制氢时水气比是不足的。如果采用全低水气比变换工艺，则需要先将粗煤气水气比从0.7～1.0降至0.2左右，水量损失较多，而无论是制甲醇还是制氢，后续变换反应又都需要补加大量蒸汽及水，经济上并不合理。如果采用全高水气比变换工艺，由于该粗煤气的CO浓度非常高，为了控制第一变换炉温度，须将粗煤气全量配水气比至1.6以上进第一变换炉，蒸汽消耗过高，不合适；因此从节能方面考虑；采用全高和全低水气比工艺都是不合适的。目前，国内与激冷型粉煤气化配套的一氧化碳变换工艺有两类，即高水气比分股变换工艺和中低水气比变换工艺。
5.、一氧化碳等温变换工艺是对变换工艺的历史性贡献 从以上催化剂的历史演变过程可以看出催化剂对CO变换工艺是极为重要的，它使变换反应成为可能。随着新型催化剂的开发，大大提高了CO变换工艺的技术水平，对原料的适应性越来越宽，使变换反应温度越来越低、能量消耗越来越少、变换效率越来越高、能量的回收利用越来越充分。但无论哪种催化剂，也改变不了CO变换反应是放热的热力学特性。只要有变换反应就会放出热量，在绝热情况下，床层温度就会升高，平衡变换率就会下降。如果有放热的副反应发生，还可能造成催化剂床层出现“飞温”现象。这是化学热力学和动力学本质决定的，不可改变的。如果用物理方法即时移走反应热，就可维持催化剂床层在稳定的低温下操作，保证高的CO变换率。目前开发的等温变换炉就较好地解决了此问题，开辟了提高CO变换工艺技术水平不只靠催化剂的另一条路。
CO等温变换应具备如下特点:①即时移走反应热，维持催化剂床层在较低温度下稳定运行，提高CO变换率，使操作稳定、不超温、无风险;②实现大型化，高CO含量的原料气经一段深度变换即达到工艺要求;③直接回收反应热，提高有效能的利用率。 CO等温变换特别适合于大型煤制合成氨、甲醇、氢、油、天然气等煤化工装置，打破了只依靠催化剂的改进而提高变换工艺技术水平的历史，是通过设备结构的改进，用物理方法即时移走反应热而提高CO变换率，是对CO变换工艺技术，特别是对高CO含量变换工艺的历史性贡献，对大型煤化工的发展至关重要。 6、一氧化碳变换催化剂的制备与应用 目前的合成氨工艺根据原料不同，可以分为烃类蒸汽转化法、重油部分氧化法以及煤气化法。工艺中原料气所含的CO可与水蒸气反应，此反应称为一氧化碳变换反应。通过此反应可以制得更多的H2，同时降低CO含量，但是要实现此反应，必须采用变换催化剂。 6.1高温变换催化剂 6.1.1高温变换催化剂的制备 高温变换催化剂以Fe2O3，Cr2O3为主要组分。其中 Cr2O3的含量通常不超过8%。早期的催化剂如B 104和B 106在组分中添加一定量的MgO作为结构助剂，以增强催化剂活性。近来我国又推出含 Cr2O3约在3%的低铬催化剂。高温变换催化剂主要采取沉淀法生产，此法又可分为混合法、共沉淀法和混和沉淀法。 (1)混合法:铁盐及铬盐溶液经碱分别沉淀、水洗、干燥、粉碎后按比例加一定量的助剂进行机械混合，打片成型。此法工艺简单，制备的催化剂的活性和强包含总结汇报、资格考试、专业文献、word文档、应用文书、IT计算机、党团工作以及CO变换工艺发展与趋势等内容。本文共2页
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