一种消除水中溶解氧的装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种消除水中溶解氧的装置及其使用方法。

背景技术：

在常温常压下，水中会溶有一定量的氧气，溶解氧浓度一般为8～10mg/l。在核电站除盐水、锅炉给水及半导体等超纯水应用领域中，高浓度的溶解氧会加重设备的腐蚀，从而缩短设备的使用寿命，严重情况下可引发事故。因此，核电站、锅炉及半导体行业严格限制水中溶解氧浓度，不能超过20μg/l，甚至低于10μg/l。

传统的溶解氧去除方法有热力除氧、真空除氧、解吸除氧、化学除氧等，但是无论哪种方法，都由于自身的缺陷而存在一定的局限性，不是会使处理后的水质发生变化(如含肼而有毒性；增加co2含量而降低ph值；增加水的干燥余量；或产生二价铁)，就是要求高位布置或占地面积大，或是操作复杂、运行费用高。一般认为大气式热力除氧效果较为稳定，对水质无影响，但仍要求高位布置；需要大量蒸汽，运行费用较高。德国拜耳公司提出了“催化树脂加氢除氧方法”——将一种适当的还原剂(如氢气)溶解于待处理的水中，然后通过催化树脂床，氢氧复合从而实现除氧，特别适用于超纯水的生产过程中去除水中溶解的氧。采用该方法的装置主要由气液静态混合器、树脂床反应器、脱气罐等单元组成。气液静态混合器作用为将氢气与待处理水充分混合，完成氢气向水相主体传质；树脂床反应器内装填催化除氧树脂，水中的溶解氢与溶解氧在催化除氧树脂作用下反应生成水；脱气罐用于将未溶解的氢气与水分离。

传统的采用催化加氢方法的除氧装置主要由气液静态混合器、树脂床反应器、脱气罐等单元组成，占地面积大，系统较复杂，成本高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种消除水中溶解氧的装置。

本发明提供的固体催化剂评价装置，为立式罐形容器或塔器；所述装置的内部从上之下依次布置气相空间、丝网孔板、催化层、丝网孔板、填料层、丝网孔板和氢气分布器；所述装置的底部设有进水口，所述装置的下部、高于所述进水口的位置设有进气口，所述进气口与所述氢气分布器连接；所述装置的顶部设有出气口，所述装置的上部、低于所述出水口的位置设有出气口，所述出气口与所述气相空间连接；所述气相空间、所述催化层、所述填料层和氢气分布器所在的进水进气部分的高度比为0.1～0.5:1:0.1～1:0.1～0.5。

优选地，所述氢气分布器为环形管路。

优选地，所述环形管路上设有均匀开孔或设有喷嘴，孔径或喷嘴的直径为1～3mm。

优选地，所述填料层为拉稀环、鲍尔环或规整填料层。

优选地，所述催化层装填有除氧催化剂，所述除氧催化剂采用离子交换树脂作为载体，贵金属钯为活性组分；所述除氧催化剂中的钯含量为0.2～3g/l。

优选地，所述催化层的上部和下部分别设置催化剂加料口和放料口。

优选地，所述丝网孔板由不锈钢丝网和不锈钢孔板焊接而成，所述不锈钢丝网孔径为0.1～0.3mm，所述不锈钢孔板开孔直径为5～15mm。

优选地，所述装置的直径为100～1500mm。

本发明的另一目的在于，提出一种上述消除水中溶解氧的装置的使用方法，包括如下步骤：

氢气由所述进气口输入，待处理的含氧水由所述进水口输入，含氧水的水速率为30～100bv/h，氢气的速率为水速率的20％～50％；

氢气与水并流向上流动；

在所述填料层中，氢气与含氧水充分混合，氢气向水相传质；

在所述催化层中，溶解氢与溶解氧在所述除氧催化剂作用下反应生成水；以及

除氧后的水由所述出水口排出，未溶解的氢气由所述出气口排出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的消除水中溶解氧的装置及其使用方法，将传统的催化加氢除氧装置中的三个单元集成到一个单元内，减小占地面积、简化系统、降低成本，性能仍满足使用要求。

2、本发明提供的消除水中溶解氧的装置及其使用方法，可以将水中溶解氧浓度由8ppm降至20ppb甚至10ppb以下。

附图说明

图1为符合本发明优选实施例的消除水中溶解氧的装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明一实施例提供的采用催化加氢方式消除水中溶解氧的装置。该除氧装置将气液静态混合器、树脂床反应器、脱气罐集成在一个装置内，减小空间占用，降低设备制造成本。装置为立式罐形容器或塔器；装置下部为进水进气口，底部为待处理的含氧水进口，下部设置氢气进口，装置内部氢气分布器与氢气进口相连，分布器为环形管路，管路均匀开孔或安装喷嘴，孔径或喷嘴直径为1～3mm。；氢气分布器上方为填料层，填料为拉稀环、鲍尔环或规整填料；填料层上方为催化层，装填除氧催化剂，除氧催化剂采用离子交换树脂作为载体，贵金属钯为活性组分，催化剂中钯含量为0.2～3g/l树脂，催化层上部和下部分别设置催化剂加料口和放料口；填料层上方保留一定气相空间；装置上部侧方设置出口，除氧水由该出口排出；装置上部设置氢气出口，未溶解氢气由该口排出。填料层上下两侧为丝网孔板，催化层上侧也为丝网孔板，丝网孔板由不锈钢丝网和不锈钢孔板焊接而成，丝网孔径为0.1～0.3mm，不锈钢孔板开孔直径为5～15mm。装置下部进水进气部分、填料层、催化层、装置上部气相空间长度关系为0.1～0.5:0.1～1:1:0.1～0.5，直径为100～1500mm。优选方案，装置直径为100mm，高2850mm，装置下部进水进气部分、填料层、催化层、装置上部气相空间高度分别为300mm、750mm、1500mm、300mm。氢气分布器均匀分布5个直径1mm圆孔，填料层内装填尺寸为φ6×6mm不锈钢拉西环，催化层内装填钯含量为1g/l催化除氧树脂，树脂颗粒直径为0.6mm，催化除氧树脂装填量为催化层高的2/3；丝网孔板由孔径为0.3mm不锈钢丝网与不锈钢孔板焊接而成，不锈钢孔板均匀设置10mm圆孔。。

上述消除水中溶解氧的装置的使用方法如下：

氢气和待处理含氧水由装置下部进水进气口输入，水速率为30～100bv/h(以催化剂装填量为标准)，氢气速率为水速率的20％～50％；氢气与水并流向上流动；在填料层中，氢气与水充分混合，氢气向水相传质；在催化层中，溶解氢与溶解氧在除氧催化剂作用下反应生成水；除氧后的水由装置上部出口排出，为溶解的氢气由装置顶部出口排出。

采用上述装置进行除氧性能评价，条件如下：催化剂用量1l，压力为1.0mpa，温度为常温，水流量为70bv/h，氢气流量为1.08l/h，水中溶解氧由8ppm降至10ppb。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1、本实施例提供的消除水中溶解氧的装置及其使用方法，将传统的催化加氢除氧装置中的三个单元集成到一个单元内，减小占地面积、简化系统、降低成本，性能仍满足使用要求。

2、本实施例提供的消除水中溶解氧的装置及其使用方法，可以将水中溶解氧浓度由8ppm降至20ppb甚至10ppb以下

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。