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CN110540173A - 一种适用于重整氢气净化的方法和装置 - Google Patents

一种适用于重整氢气净化的方法和装置 Download PDF

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CN110540173A CN201810521693.7A CN201810521693A CN110540173A CN 110540173 A CN110540173 A CN 110540173A CN 201810521693 A CN201810521693 A CN 201810521693A CN 110540173 A CN110540173 A CN 110540173A
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杨强
钱运东
黄燎云
李冰冰
张毅文
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Abstract

本发明涉及一种适用于重整氢气净化的方法和装置。该方法主要对重整工艺中重整氢气进行处理，对重整氢气进行深度净化，其特征在于，所述的重整氢气净化装置，包括洗涤器和气液分离器，所述洗涤器包括多级文丘里洗涤器，所述每级文丘里洗涤器由气体入口、渐缩段、喉管段、渐扩段、气体出口以及洗涤液入口、喷嘴等组成，所述气液分离器由多级气液分离模块及分离器壳体组成。所述重整氢气先经过文丘里洗涤器洗涤去除杂质气体，后经过多级气液分离模块脱除洗涤液，能够大大降低有害杂质气体的含量，从而实现重整氢气体的净化处理，该装置和方法经济、高效、适应性强且结构简单。

Description

一种适用于重整氢气净化的方法和装置
技术领域
本发明涉及气体净化技术领域，特别涉及一种适用于重整氢气净化的方法和装置。
背景技术
在连续重整在工艺操作中需要根据系统中的水－氯平衡状况注氯以及在催化剂再生后进行氯化等措施来维持催化剂上的氯含量，其中流失的氯元素多会以氯化氢的形式存在于重整氢气中。近年来使用重整氢的装置先后多次发生氯腐蚀事故，致使换热器穿孔系统被NH4Cl堵塞、炉管结焦等使装置停工的事故案例时有发生，因而必须对重整氢气进行脱氯处理。
氯化氢(HCl)气体是一种无色且有强烈刺激性气味的气体，1体积的水可溶解大约400体积的HCl气体。基于氯化氢易溶于水的原理，常常采用水直接吸收氯化氢气体，但直接吸收易发生解吸，而且吸收后的水成酸性，不利于后续处理。
专利：CN 206334508 U公开了一种氯化氢吸收工艺的喷淋塔，采用两级喷淋的形式以提高氯化氢吸收效率，设备体积较大、结构复杂、处理时间相对较长；专利：CN205127685 U公开了一种氯化氢尾气净化装置，包括反应釜，该装置体积大、结构复杂；
因此，需要采用结构简单、处理效率高、处理成本低的气体处理方法对现有技术进行改进。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于重整氢气净化的方法和装置。
本发明所采用的技术方案是，采用多级文丘里通过串联的结构，使重整氢气中的杂质气体最大限度被洗涤液吸收；通过采用多级气液分离模块，能够对洗后重整氢气进行深度脱液，以防止净化后重整氢气中夹带洗涤液。
为了实现上述目的，本发明提供了一种适用于重整氢气净化处理的方案，具体的技术方案如下：
一种适用于重整氢气净化处理的方法，包括以下步骤：
(1)重整氢气体由一级文丘里湿式洗涤器入口进入后，先减压加速至40～60m/s，高速气体将喉部注入的洗涤液(水)雾化，气液接触面积急剧增大；
(2)随后气流中氯化氢气体快速洗涤液吸收，在喉部之后设置的渐扩段使气体压力逐渐恢复；随着压力的升高，氯化氢气体在水中的溶解度加大，洗涤液进一步吸收氯化氢气体。
(3)完成氯化氢气体吸收后，重整氢气体进入二级文丘里洗涤器，在二级文丘里渐缩段、喉管段以及渐扩段进行相同的洗涤过程，以增加停留时间和进一步提高洗涤效果。
(4)通过惯性分离分布器对重整氢气流中的大水滴进行脱出，洗涤过程中吸收了氯化氢气体的洗涤液被分离到罐体积液区，气流中夹带的小水滴通过组合高效叶片分离器和纳米混编气液分离器进行深度分离，分离后的液相通过重力和引流管到底部积液区，净化后的气相由顶部排出。
(7)本设计方案将气体吸收、气液高效分离相结合，设备简单、高效，同时能够减少耗水量。
本发明的有益效果在于：
(1)采用多级文丘里洗涤器串联结构形式，能够实现重整氢气的深度净化，减少洗涤液用量；
(2)采用多级高效气液分离模块，可以减小设备体积，结合高效文丘里洗涤器可以实现高效的洗涤和分离，大大降低处理时间，提高处理效率。
附图说明
图1是重整氢气净化装置的工艺位置及流程图。
图2是实施例1文丘里洗涤器结构形式的装置结构示意图；
图3是单级文丘里洗涤器和分离器结构示意图。
一级文丘里入口1，一级文丘里注液喷嘴2，一级文丘里喉管3，二级文丘里入口4，二级文丘里注液喷嘴5，二级文丘里喉管6，洗涤器与分离器连接法兰7，补充液入口8，裙座9，分离器排液口10，液位计接口11，液位计接口12，惯性分离分布器13，布气盘14，压差计接口15，气液高效分离内件16，压差计接口17，分离器出口18，重整氢气19，补充液20，差压计21，液位计22，循环泵23，外排水24，芳烃抽提装置25，PSA装置26，加氢装置27。
具体实施方式
下面，通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，在重整工艺流程中采用文丘里洗涤器和气液分离器对重整氢气进行净化处理，具有较高的效率。
某厂有重整氢需要处理，去除气体中含有的氯离子，具体工况条件如下：
工况 重整氢
H<sub>2</sub> 0.9425
C1～C4 0.0535
IC4 0.0025
H<sub>2</sub>S 0.0000
NH<sub>3</sub> 0.0000
H<sub>2</sub>O 0.0000
C5+ 0.0015
Cl<sup>-</sup> ～2PPm
总流量kg/hr 8333
温度℃ 40
压力MPa 2.4
图1是重整氢气净化装置的工艺位置及流程图。图2是实施例1文丘里洗涤器结构形式的装置结构示意图；图3是单级文丘里洗涤器和分离器结构示意图。
重整氢气由一级文丘里湿式洗涤器入口进入后，先减压加速至50m/s，高速气体将喉部注入的洗涤液(水)雾化，气液接触面积急剧增大；随后气流中氯化氢气体被洗涤液快速吸收，在喉部之后设置的渐扩段使气体压力逐渐恢复；随着压力的升高，氯化氢气体在水中的溶解度加大，洗涤液进一步吸收氯化氢气体。完成气体吸收后，洗后重整氢气进入二级文丘里洗涤器，气体在二级文丘里渐缩段、喉管段以及渐扩段进行相同的洗涤过程，杂质气体被充分吸收。
通过惯性分离分布器对氢气流中的大液滴进行脱出，洗涤过程中吸收了杂质气体的洗涤液液滴被分离到罐体积液区，气流中夹带的小液滴通过组合高效叶片分离器和纳米混编气液分离器进行深度分离，分离后的液相通过重力和引流管到底部积液区，净化后的气相由顶部排出。
本设计方案将气体吸收、气液高效分离相结合，最终净化效率稳定在90％以上，设备简单、高效，同时能够减少耗水量。

Claims (12)

1.一种适用于重整氢气净化的装置，包括洗涤器和气液分离器，其特征在于：所述洗涤器包括多级文丘里洗涤器，所述每级文丘里洗涤器由气体入口、渐缩段、喉管段、渐扩段、气体出口以及洗涤液入口、喷嘴组成，所述气液分离器由多级气液分离模块及分离器壳体组成。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多级文丘里洗涤器采用串联结构形式，所述串联结构形式的第一级文丘里洗涤器出口与第二级文丘里洗涤器气体入口相连，最后一级文丘里洗涤器出口与分离器入口相连通。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述文丘里洗涤器渐缩段的渐缩角度为24～29°、扩散段的扩散角度为5～8°、喉部长度为喉部直径的0.5～2.2倍。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴喷射角度为55～150°、喷嘴最前端与喉部入口的距离为喉部直径的0.1～1.5倍。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惯性分离分布器模块安装在气液分离器入口处，对气体进行均匀分布以及分离气体中夹带的较大液滴或固体颗粒。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气液深度分离模块组成由高效叶片气液分离模块和纳米纤维混编高效气液分离模块组成，对气体中夹带的小液滴进行深度分离。
7.一种适用于重整氢气净化的方法，其特征在于，所述重整氢气先经过文丘里洗涤器洗涤去除杂质性气体，后进过多级气液分离模块脱除洗涤液，从而实现重整氢气体的高效净化处理；具体步骤如下：
(1)重整氢气体由一级文丘里湿式洗涤器入口进入后，先减压加速至40～60m/s，高速气体将喉部注入的洗涤液(水)雾化；
(2)随后气流中氯化氢气体快速洗涤液吸收，在喉部之后设置的渐扩段使气体压力逐渐恢复；随着压力的升高，氯化氢气体在水中的溶解度加大，洗涤液进一步吸收氯化氢气体；
(3)完成氯化氢气体吸收后，重整氢气体进入二级文丘里洗涤器，在二级文丘里渐缩段、喉管段以及渐扩段进行相同的洗涤过程，以增加停留时间和进一步提高洗涤效果；
(4)通过惯性分离分布器对重整氢气流中的大水滴进行脱出，洗涤过程中吸收了氯化氢气体的洗涤液被分离到罐体积液区，气流中夹带的小水滴通过组合高效叶片分离器和纳米混编气液分离器进行深度分离，分离后的液相通过重力和引流管到底部积液区，净化后的气相由顶部排出。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述重整氢气体中含有需要去除的杂质性气体组分，所述杂质性气体组分可被洗涤液吸收，所述吸收的体积比不小于300，所述体积比为常温常压下使每体积吸收液达到饱和状态所吸收的杂质气体体积。
9.如权利要求7所述的方法，所述洗涤液用量为需处理的杂质气体体积除以吸收体积比，所述吸收体积比是指在操作压力和温度下使每体积吸收液达到吸收饱和时的杂质气体的体积值。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述重整氢气在每级文丘里洗涤器中经过渐缩段、喉部、渐扩段时有先加速后减速的过程。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述文丘里洗涤器入口气速为8～22m/s、喉部气速为35～65m/s，出口气速为8～22m/s。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述喉部高速气流能够对通过喷嘴喷入的洗涤液进行雾化，所述雾化后液滴平均尺寸小于80微米。
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