[实用新型]一种用于高氧含量气体的循环返气脱氧系统

说明书

本实用新型涉及一种用于高氧含量气体的循环返气脱氧系统，包括主气路以及与主气路相连通的循环气路，主气路上沿气流方向依次设有第一气液分离缓冲罐、脱氧器、第二气液分离缓冲罐，循环气路上设有循环气压缩机，循环气路的出气端与主气路相交于第一气液分离缓冲罐的上游，进气端与主气路相交于第二气液分离缓冲罐的下游。与现有技术相比，本实用新型通过循环返气的方法降低了原料气中氧的含量，使脱氧反应的温升能得到有效控制，并使原料气组分偏离爆炸范围，系统运行更安全。

技术领域

本实用新型属于气体脱氧技术领域，涉及一种用于高氧含量气体的循环返气脱氧系统。

背景技术

化工、电子、燃料汽车等行业均需要使用大量的纯度较高的氢气。氢气的来源主要有电解水制氢、天然气制氢、甲醇转化制氢、丙烷脱氢和一些含氢气源通过提纯净化得到。这些方法制得的氢气中通常含有氧气等杂质，特别是采用电解水制氢、焦炉煤气通过变压吸附后提纯的粗氢中，氧含量基本在0.8-1.2％左右，若不将其中的氧脱除，氢气产品难以直接使用。工业上广泛采用含有Pt/Al₂O₃催化剂的固定床反应器进行反应脱氧，可达到小于1ppm指标。然而，若气源中氧含量较高，则无法通过固定床催化反应脱氧。例如，富氢气中脱除1％的氧，理论温升为165℃，而电解氯酸钠富氢尾气中氧含量在3-4％，若要将4％的氧全部脱除，则理论温升为 660℃，超过了脱氧催化剂的使用温度，同时增加了设备选材等的成本，所以无法采用固定床催化反应脱氧，只能采用成本更高的脱氧方法。

因此，有必要开发出一种能够在氧含量较高的气体中脱除氧气且成本较低的技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于高氧含量气体的循环返气脱氧系统。本实用新型将较高氧含量的气体与产品气进行部分混合，以降低原料气中的氧含量，进而可通过固定床催化反应脱氧。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于高氧含量气体的循环返气脱氧系统，该系统包括主气路以及与主气路相连通的循环气路，所述的主气路上沿气流方向依次设有第一气液分离缓冲罐、脱氧器、第二气液分离缓冲罐，所述的循环气路上设有循环气压缩机，所述的循环气路的出气端与主气路相交于第一气液分离缓冲罐的上游，进气端与主气路相交于第二气液分离缓冲罐的下游。

进一步地，所述的主气路包括原料气进气管路及产品气出气管路，所述的脱氧器位于原料气进气管路与产品气出气管路之间，所述的第一气液分离缓冲罐设置在原料气进气管路上，所述的第二气液分离缓冲罐设置在产品气出气管路上。

进一步地，所述的原料气进气管路上设有电加热器，该电加热器位于第一气液分离缓冲罐与脱氧器之间。

进一步地，所述的电加热器为开工电加热器。

进一步地，所述的产品气出气管路上设有水冷器，该水冷器位于脱氧器与第二气液分离缓冲罐之间。

进一步地，所述的原料气进气管路上设有与原料气进气管路、产品气出气管路相适配的换热器。

进一步地，所述的脱氧器的进气口经换热器与电加热器相连通，所述的脱氧器的出气口经换热器与水冷器相连通。

或者，所述的脱氧器的进气口经电加热器与换热器相连通，所述的脱氧器的出气口经水冷器与换热器相连通。电加热器、水冷器和换热器可配合使用或独立使用。

进一步地，所述的脱氧器为含有Pt/Al₂O₃催化剂的固定床反应器。

一种用于高氧含量气体的循环返气脱氧方法，基于所述的系统，所述的方法为：含有氧气的原料气经脱氧器脱除氧气，得到产品气，将部分产品气引出并与原料气混合，以降低原料气中的氧气含量。