[实用新型]一种将电厂冷却用氢参与四氢呋喃加氢反应的耦合装置

说明书

一种将电厂冷却用氢参与四氢呋喃加氢反应的耦合装置，包括加氢反应器洗涤塔、加氢反应器和电解水制氢装置；洗涤塔放空管线、洗涤塔补氮管线、洗涤塔补凝液管线与加氢反应器洗涤塔连通，并设置有洗涤塔塔底采出管线；洗涤塔通过洗涤塔气相管线与加氢反应器相连接；粗四氢呋喃向加氢反应器的进料管线连通加氢反应器底部；加氢反应器顶部设有采出管线，电解水制氢装置通过向加氢反应器供氢管线与加氢反应器相连接。本实用新型提高供冷却氢装置运行时间和效能，降低设备折旧费用和运营成本。

技术领域

本实用新型属于属于化学工程与工业催化领域，特别涉及一种将电厂冷却用氢参与四氢呋喃加氢反应的耦合装置。

背景技术

随着我国发电装机容量的不断增加,为提高能源利用效率,汽轮发电机单机装机容量也在不断增大。要确保大容量汽轮发电机组安全稳定运行,发电机组冷却效果十分必要。氢气作为一种优良的冷却介质，无论是技术上还是应用上都是最成熟和最广泛的，氢气冷却方式普遍应用于不同容量的发电机组。氢气纯度影响冷却效果，纯度低导致冷却效果降低，机内构件局部过热，氢气中的有害气体还会造成铁心及其金属部件腐蚀和绝缘老化等问题。

采用氢气冷却方式的热电厂一般采用电解水制氢装置获取高纯氢，制氢能力在5Nm³-20Nm³/h之间，以采用KOH溶液为电解液的电解槽为例，碱性水电解制氢技术通过正、负离子在水溶液中的运动实现产氢。一对电极浸没于电解液中，并用隔膜进行隔离以防止气体渗透。当通以一定的直流电时，水分子在阴极被分解为H⁺和OH^-，H⁺得到电子进一步生成H₂，OH^-穿过隔膜到达阳极，在阳极失去电子生成H₂O和O₂。氢气通过干燥净化系统后，除去电解制氢系统产生的氢气中的氧气，并吸附氢气中的水。干燥净化后氢气的纯度大于99.999%。

作为煤基多联产产业链下游的1,4-丁二醇和四氢呋喃装置，对氢气的纯度要求较高，氢气纯度要求不小于99.7%。氢气的纯度及杂质含量直接影响加氢反应效果，进而影响产品1,4-丁二醇和四氢呋喃的产品质量；另一方面，影响加氢催化剂雷尼镍的使用寿命，例如氢气中的一氧化碳会使催化剂中毒（生成羰基镍，造成镍流失），卤素（尤其是碘）、磷、硫、砷或铋的化合物及含硅、锗、锡或铅的有机金属在不同程度上可使雷尼镍中毒，破坏催化剂的活性中心。

四氢呋喃装置采用美国英威达工艺技术包，单套设计产能为4.8万吨/年，1,4-丁二醇在硫酸做催化剂的情况下发生闭环反应，生成粗四氢呋喃，粗四氢呋喃通过共沸塔、加压塔、加氢反应器、高沸塔，最终得到纯度为99.98%的精四氢呋喃。其中，加氢反应器的作用是将四氢呋喃中含有的不饱和物变为饱和物，所用催化剂为雷尼镍（镍铝合金）。单套THF装置满负荷运行的情况下，氢气设计用量为1kg/h，装置年运行时间按8000小时计算，设计氢气用量8t/a。

目前，热电厂发电机组冷却氢气反复循环利用，配套的电解水制氢装置年运行时间有限且开停车频繁，效能无法完全发挥，频繁开停对系统造成不利影响，设备折旧费用和运行费用高。煤基多联产下游1,4-丁二醇装置，使用的氢气（煤气化制得）纯度仅为99.7%，存在产品1,4-丁二醇纯度不高，加氢催化剂使用寿命较短的问题；煤基多联产下游四氢呋喃装置，存在加氢效果不佳的问题，为提高加氢反应效果，往往通过提高氢气用量，造成实际运行氢气用量是设计用量的2倍，单套四氢呋喃装置多消耗氢气8t/a，两套四氢呋喃装置多消耗氢气16t/a。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有热电厂发电机组存在加氢效果不佳、使用的氢气纯度低的问题，提供一种可提高加氢纯度的将电厂冷却用氢参与四氢呋喃加氢反应的耦合装置。