二氧化碳催化氧化的控氧系统

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2024-05-21 09:23:13

权利要求书： 1.一种二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于，包括：

氧气混合器(100)，其用于将氧气和原料气体按比例进行混合；

预热器(200)，其包括能够相互进行热交换的加热部(210)和冷却部(220)，所述加热部(210)用于对气体进行预热，所述冷却部(220)用于对脱烃后的二氧化碳气体进行降温；

反应器(300)，其用于进行二氧化碳的催化氧化反应；

氧气含量监测传感器(400)，其用于监测成品气体中的氧气含量，所述氧气含量监测传感器(400)与所述氧气混合器(100)电连接；

其中，气体通过输气管道依次经过所述氧气混合器(100)、所述预热器(200)的加热部(210)、所述反应器(300)、所述预热器(200)的冷却部(220)、所述氧气含量监测传感器(400)并向外输出。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述预热器(200)的数量为两个，两个所述预热器(200)的加热部(210)相互串联，两个所述预热器(200)的冷却部(220)相互串联。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述二氧化碳催化氧化的控氧系统还包括加热器(500)，所述加热器(500)设置在所述预热器(200)的加热部(210)和所述反应器(300)之间，用于进一步提升气体的温度。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述二氧化碳催化氧化的控氧系统还包括冷却器(600)，所述冷却器(600)与所述预热器(200)的冷却部(220)连接，用于进一步降低气体的温度。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述二氧化碳催化氧化的控氧系统还包括异常检测装置(700)，其安装于所述反应器(300)中并检测所述反应器(300)内的反应情况。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述异常检测装置(700)包括第一温度传感器(710)，用于检测所述反应器(300)内的温度，所述第一温度传感器(710)与所述氧气混合器(100)电连接。

7.根据权利要求5所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述异常检测装置(700)包括气体流量传感器(720)，用于检测所述反应器(300)内的气体流量，所述气体流量传感器(720)与所述氧气混合器(100)电连接。

8.根据权利要求5所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述异常检测装置(700)包括压强传感器(730)，用于检测所述反应器(300)内的气体压强，所述压强传感器(730)与所述氧气混合器(100)电连接。

9.根据权利要求1至8中任一所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述二氧化碳催化氧化的控氧系统还包括超温放空装置(800)，所述超温放空装置(800)包括放空阀，所述放空阀与所述输气管道和所述反应器(300)中的至少之一连接，所述放空阀用于紧急排出高温气体。

10.根据权利要求9所述的二氧化碳催化氧化的控氧系统，其特征在于：所述超温放空装置(800)还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测气体温度，所述第二温度传感器与所述放空阀电连接并能够触发所述放空阀。

说明书：一种二氧化碳催化氧化的控氧系统技术领域[0001] 本实用新型涉及气体纯化技术领域中的一种二氧化碳催化氧化的控氧系统。背景技术[0002] 二氧化碳的大量排放会产生温室效应，导致气候变化异常，造成干旱、雾霾等灾害性天气频发。因此，为减少二氧化碳的过度排放所造成的环境影响，二氧化碳提纯液化回收利用的项目也越来越多。由于需要处理的尾气成分复杂，传统的水洗、碱洗、MEA吸附、变压吸附和填料吸附等措施已经不能满足特殊需求，因此催化氧化脱烃反应的提纯方式被广泛应用。[0003] 催化氧化脱烃反应指将原料二氧化碳气体与特殊比例的氧气混合后，经预热和加热后，在催化剂的作用下进行氧化反应，脱出H2、CO、烃类、醇类等可燃气体杂质成分，从而达到提纯二氧化碳气体的目的。[0004] 但是由于催化氧化反应属于剧烈的化学反应，H2、CO、烃类、醇类等可燃性气体杂质与过量的氧气反应后会产生大量热量，导致被处理的二氧化碳尾气温度快速升高，设备筒体温度很容易超过设计温度550℃。如果加氧量过快过多，甚至继续不可控的升高，直至造成设备损坏等重大安全事故。如果氧量太慢太少，又会导致反应升温缓慢，反应不完全导致产品质量不达标。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种二氧化碳催化氧化的控氧系统，能够控制氧气量的供给，从而满足催化氧化过程的氧气量需求，同时能够在紧急情况下及时切断氧气供给。[0006] 根据本实用新型实施例，提供一种二氧化碳催化氧化的控氧系统，包括：[0007] 氧气混合器，其用于将氧气和原料气体按比例进行混合；[0008] 预热器，其包括能够相互进行热交换的加热部和冷却部，所述加热部用于对气体进行预热，所述冷却部用于对脱烃后的二氧化碳气体进行降温；[0009] 反应器，其用于进行二氧化碳的催化氧化反应；[0010] 氧气含量监测传感器，其用于监测成品气体中的氧气含量，所述氧气含量监测传感器与所述氧气混合器电连接；[0011] 其中，气体通过输气管道依次经过所述氧气混合器、所述预热器的加热部、所述反应器、所述预热器的冷却部、所述氧气含量监测传感器并向外输出。[0012] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述预热器的数量为两个，两个所述预热器的加热部相互串联，两个所述预热器的冷却部相互串联。[0013] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述二氧化碳催化氧化的控氧系统还包括加热器，所述加热器设置在所述预热器的加热部和所述反应器之间，用于进一步提升气体的温度。[0014] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述二氧化碳催化氧化的控氧系统还包括冷却器，所述冷却器与所述预热器的冷却部连接，用于进一步降低气体的温度。[0015] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述二氧化碳催化氧化的控氧系统还包括异常检测装置，其安装于所述反应器中并检测所述反应器内的反应情况。[0016] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述异常检测装置包括第一温度传感器，用于检测所述反应器内的温度，所述第一温度传感器与所述氧气混合器电连接。[0017] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述异常检测装置包括气体流量传感器，用于检测所述反应器内的气体流量，所述气体流量传感器与所述氧气混合器电连接。[0018] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述异常检测装置包括压强传感器，用于检测所述反应器内的气体压强，所述压强传感器与所述氧气混合器电连接。[0019] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述二氧化碳催化氧化的控氧系统还包括超温放空装置，所述超温放空装置包括放空阀，所述放空阀与所述输气管道和所述反应器中的至少之一连接，所述放空阀用于紧急排出高温气体。[0020] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述超温放空装置还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测气体温度，所述第二温度传感器与所述放空阀电连接并能够触发所述放空阀。[0021] 本实用新型实施例的有益效果至少包括：本实用新型通过氧气混合器控制氧气与原料气体的混合比例，而且通过氧气含量监测传感器对成品气体中的氧气含量，从而对氧气供给量进行闭环控制。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。[0023] 图1是本实用新型实施例二氧化碳催化氧化的控氧系统的连接示意图。[0024] 附图标记：100?氧气混合器、200?预热器、210?加热部、220?冷却部、300?反应器、400?氧气含量监测传感器、500?加热器、600?冷却器、700?异常检测装置、710?第一温度传感器、720?气体流量传感器、730?压强传感器、800?超温放空装置。

具体实施方式[0025] 本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。[0026] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。[0027] 在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。[0028] 本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。[0029] 二氧化碳的脱烃催化氧化反应需要加入氧气以进行，氧气的供给量是否合适对提纯后的二氧化碳的纯度有很大的影响，若氧气供给不足，催化氧化反应进行不完全，容易导致最终成品混入未反应的原料气体，从而使得成品二氧化碳的纯度下降；若氧气供给过多，容易导致反应速度过快，产生的热量过高，从而对设备造成损坏。因此，本实用新型实施例提供了一种二氧化碳催化氧化的控氧系统，能够通过氧气混合器100对氧气和原料气体的比例进行限定并混合，控制氧气的供给量；同时通过氧气含量监测传感器400检测成品气体中的氧气含量，并将检测结果反馈至氧气混合器100中，进行对氧气供给量的调整，从而完成对氧气供给量的精确控制和面对紧急情况是的及时反应，解决目前二氧化碳的脱烃系统中氧气量难以精确、及时调整的问题。[0030] 参照图1，本实用新型实施例中的二氧化碳催化氧化的控氧系统，包括氧气混合器100、预热器200、反应器300、氧气含量监测传感器400、加热器500、冷却器600、异常检测装置700和超温放空装置800。其中，氧气混合器100用于将氧气和原料气体按比例进行混合，其内部设有阀门以控制两种气体的加入量，混合后再将混合气体沿出口向外送出，混合比例由操作人员事先进行设置。氧气混合器100的结构和工作原理均为现有技术，在此不再赘述。

[0031] 预热器200包括能够相互进行热交换的加热部210和冷却部220，加热部210用于对原料气体和氧气的混合气体进行预热，使其进入反应器300中后能够更快达到反应温度，从而缩短生产工时；冷却部220用于对脱烃后的二氧化碳气体进行降温，从而减少高温气体对其他部件或后续设备的影响。通过利用预热器200的冷源对气体进行后续降温，提升能量利用率，降低生产能耗。[0032] 进一步地，预热器200的数量为两个，两个预热器200的加热部210相互串联，两个预热器200的冷却部220相互串联，从而进行分级加热和分级冷却，温度变化幅度更加可控。[0033] 反应器300用于进行气体的脱烃催化氧化反应，其可采用单级、二级或多级反应的方式进行反应，二氧化碳气体从原料气体中被分离后从反应器300的输出端输出。[0034] 氧气含量监测传感器400用于监测成品气体中的氧气含量，从而获知当前的氧气供给量是否过多或过少。氧气含量监测传感器400与氧气混合器100电连接，从而反馈氧气的检测浓度，由氧气混合器100自动对氧气与原料气体的混合比例进行调整。[0035] 参照图1中的箭头方向，原料气体与氧气分别进入氧气混合器100，混合气体依次经过氧气混合器100、预热器200的加热部210、反应器300、预热器200的冷却部220、氧气含量监测传感器400并向外输出。[0036] 加热器500设置在预热器200的加热部210和反应器300之间。在预热器200的预热无法将气体温度提升至反应温度时，由加热器500对气体进行进一步的辅助升温，从而使气体达到反应温度。[0037] 冷却器600与预热器200的冷却部220连接，当气体从预热器200的冷却部220流出但温度仍然过高时，由冷却器600对气体进行辅助降温，从而进一步降低气体的温度。[0038] 异常检测装置700安装在反应器300中并检测反应器300内的反应情况，从而判断二氧化碳的脱烃催化氧化反应是否在正常进行，若发生异常可以及时发出警报并切断反应的进程。[0039] 进一步地，异常检测装置700包括第一温度传感器710，其用于检测反应器300内的温度，且第一温度传感器710与氧气混合器100电连接，当反应器300内的温度过高时，第一温度传感器710触发氧气混合器100，使其降低原料气体和氧气的供给量。[0040] 进一步地，异常检测装置700包括气体流量传感器720，其用于检测反应器300内的气体流量，且气体流量传感器720与氧气混合器100电连接，当反应器300内的气体流量过快时，说明原料气体和氧气的供给过快，气体流量传感器720触发氧气混合器100，使其降低原料气体和氧气的供给量。[0041] 进一步地，异常检测装置700包括压强传感器730，其用于检测反应器300内的气体压强，且压强传感器730与氧气混合器100电连接，当反应器300内的气体压强过大时，说明反应过于剧烈，压强传感器730触发氧气混合器100，使其降低原料气体和氧气的供给量。[0042] 容易理解地，异常检测装置700还可以设置其他传感器以检测反应器300内的情况，并通过这些检测结果调整氧气混合器100中原料气体和氧气的供给量和供给比例，在此不再赘述。[0043] 超温放空装置800用于在紧急情况时将气路中的高温气体排出，降低设备内的气压以对设备进行保护。其具体包括放空阀，放空阀与输气管道和反应器300中的至少之一连接，可以设置在输气管道中，或设置在反应器300中，或输气管道和反应器300均设置。在紧急情况时，放空阀可被打开以紧急排出高温气体。放空阀可以采用手动或机械结构控制的方式进行启闭。[0044] 进一步地，超温放空装置800还包括第二温度传感器，其用于检测气体温度并与放空阀电连接，当第二温度传感器检测到气体温度超出设备承受极限时，第二温度传感器触发放空阀并使其打开，从而自动将气路内的高温气体排出，及时排除安全隐患。[0045] 下面，介绍二氧化碳催化氧化的控氧系统的工作流程：[0046] S100.原料气体和氧气分别从各自入口进入，并汇集于氧气混合器100中，由氧气混合器100按比例将原料气体和氧气进行混合；[0047] S200.气体进入预热器200的加热部210，其温度开始上升；[0048] S300.气体进入加热器500进行进一步温升，气体温度达到脱烃催化氧化反应所需的反应温度；[0049] S400.气体进入反应器300进行脱烃催化氧化反应，二氧化碳气体被提纯；[0050] S500.气体经过预热器200的冷却部220的冷却，温度开始下降；[0051] S600.气体进入冷却器600进行进一步的冷却；[0052] S700.气体经氧气含量监测传感器400的检测，判断成品气体的氧气含量是否达标，并反馈至氧气混合器100进行混合比例的调整；[0053] S800.二氧化碳气体成品沿输气管道输出，脱烃纯化工作完成。[0054] 以上是对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。