本实用新型属于化工技术领域，涉及隔膜法或离子膜法氯碱生产设备，具体涉及一种回收高温湿氯气中热量的装置。
背景技术：
氯碱工业是以电和原盐为原料，采用隔膜法或离子膜法制取烧碱、氯气和氢气的行业。近年来我国氯碱工业产能快速提升，呈现出规模化的特点，但装置技术水平发展的步伐滞后于产能的迅猛扩张。如阴阳极液在电解槽电解过程中，高温湿氯气中的热量未予以回收，在进入下一工序时，需靠大量循环水冷却至合理温度，使得循环水系统水量庞大、机泵运行电耗高；同时热量的流失导致系统对外网饱和蒸汽依赖度大，阳极液在进电解槽前需靠大量饱和蒸汽加热，该部分饱和蒸汽占外网饱和蒸汽消耗的很大比例。最终导致产品单位成本居高不下，企业经济效益不振。
技术实现要素：
本实用新型针对高耗能氯碱工业电解高温湿氯气热容高、热量大且来源稳定但未加以利用的现状，提供了一种回收高温湿氯气中热量的装置及方法。
本实用新型是通过以下技术实现的：一种回收高温湿氯气中热量的装置，包括电解槽、阴极气液分离器、阳极气液分离器、列管式换热器、板式换热器和螯合树脂塔；电解槽分别与阴极气液分离器、阳极气液分离器通过管道连接，阳极气液分离器气相管道与列管式换热器的管程入口连接，列管式换热器的壳程入口与阳极液输送管道连接，列管式换热器的壳程出口通过换热器中间阀与板式换热器冷侧入口连接，同时列管式换热器的壳程出口增加旁路，通过换热器旁路阀与螯合树脂塔入口连接，板式换热器冷侧出口与螯合树脂塔入口连接，板式换热器热侧入口与设有蒸汽供料阀的外网饱和蒸汽管道连接，板式换热器热侧出口与系统内蒸汽冷凝液回收管道连接，螯合树脂塔入口处设置温度自控装置与蒸汽供料阀联锁，螯合树脂塔出口与电解槽入口连接。
进一步的，所述列管式换热器选用耐腐蚀性强的钛材TA2制成的列管式换热器。
进一步的，所述列管式换热器为U型管壳式换热器。
一种采用上述装置回收高温湿氯气中热量的方法，具体包括以下步骤，
A、系统开车初期，物料B流经列管式换热器，此时列管式换热器内无热源；阳极液通过换热器中间阀进入板式换热器，只依靠蒸汽供料阀提供的外网蒸汽将物料B加热至55℃～60℃进入螯合树脂塔，进螯合树脂塔温度与蒸汽供料阀联锁控制；
B、物料B在螯合树脂塔内除去钙、镁等二价重金属离子后送至电解槽中，与同时加入电解槽的物料A发生电解电解反应，电解槽电解产生的阴极产物进入阴极气液分离器；阳极产物进入阳极气液分离器，阳极气液分离器分离出的气相物料F提供稳定热量，物料F进入列管式换热器的管程，与进入列管式换热器壳程的物料B进行热量交换，将物料B加热至一定温度；系统在低负荷下运行时，系统消耗的物料B流量较小，只需开启板式换热器旁路阀，列管式换热器的热量足以将所需流量的物料B加热至工艺所需温度；系统在较高负荷下运行时，列管式换热器的热量不足以将大流量的物料B加热至工艺所需温度，此时将物料B通过板式换热器流程辅助加热，系统根据物料B温度联锁自动开关蒸汽供料阀实现温度的稳定精确控制。
进一步的，上述电解槽内将物料A和物料B在直流电的作用下电解生成烧碱、氯气和氢气化工产品。
进一步的，所述阴、阳极气液分离器将电解出来的产物进行初步气、液分离。
进一步的，阴极气液分离器的电解液相产物为物料C，电解气相产物为物料E，物料C作为成品碱送至后序降温储存，物料E送至下游氢气处理工序；阳极气液分离器的电解液相产物为物料D和电解气相产物为所述的物料F，物料D则经脱氯后返回一次盐水再次利用，物料F经热量回收后送至氯气处理工序。
进一步的，所述列管式换热器的热侧为高温湿氯气，列管式换热器的冷侧为物料B，物料F走管程，物料B走壳程。
进一步的，所述螯合树脂塔入口处设置温度自控装置，控制范围为55℃～60℃，进螯合树脂塔物料B的温度与蒸汽供料阀的开启度联锁控制，将该温度值根据工艺条件设定低报值L、高报值H和高高报值HH至DCS组态程序中，并设置声控报警确保进电解槽阳极液的温度。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过列管式换热器、板式换热器的组合，结合烧碱生产的工艺特点，利用一定的自控联锁系统将电解后高温湿氯气中的热量进行充分回收利用，节省了循环水的用量和外网饱和蒸汽的消耗，大大降低单位产品的运行单耗。热量回收率高达85%以上，操作简单，节能效果明显。
本实用新型在开车初期，依靠板式换热器用外网蒸汽为阳极液加热至合适温度进电解槽，待电解出来高温湿氯气能够提供稳定热量时，可在列管式换热器内为阳极液加热，实现热量回用，减少后续蒸汽用量；本实用新型通过设置列管式换热器，用系统待加热的阳极液回收利用该部分热量，其热量利用率可达85%，既能减少高温湿氯气进入下游工序时冷却所需循环水的用量；又能减少外网饱和蒸汽用量，做到了热量的充分回用，有效降低了产品的蒸汽单耗；同时减轻了循环水装置的投资和占地，节约了循环水泵的运行电耗，高装置的经济性和企业的市场竞争力。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中：1-电解槽；2-阴极气液分离器；3-阳极气液分离器；4-列管式换热器；5-板式换热器；6-螯合树脂塔；7-蒸汽供料阀；8-换热器中间阀；9-换热器旁路阀。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：图中的物料A-阴极液；物料 B-阳极液；物料C-成品碱液；物料D-淡盐水；物料E-湿氢气；物料F-湿氯气。
如图1所示，一种回收高温湿氯气中热量的装置，包括电解槽1、阴极气液分离器2、阳极气液分离器3、列管式换热器4、板式换热器5和螯合树脂塔6；蒸汽供料阀7、换热器中间阀8、换热器旁路阀9；电解槽1分别与阴极气液分离器2、阳极气液分离器3通过管道连接，阳极气液分离器3气相管道与列管式换热器4的管程入口连接，列管式换热器4的壳程入口与阳极液输送管道连接，列管式换热器4的壳程出口通过换热器中间阀8与板式换热器5冷侧入口连接，同时列管式换热器4的壳程出口增加旁路，通过换热器旁路阀9与螯合树脂塔6入口连接，板式换热器5冷侧出口与螯合树脂塔6入口连接，板式换热器5热侧入口与设有蒸汽供料阀7的外网饱和蒸汽管道连接，板式换热器5热侧出口与系统内蒸汽冷凝液回收管道连接，螯合树脂塔入口处设置温度自控装置与蒸汽供料阀7联锁，螯合树脂塔6出口与电解槽1入口连接。所述列管式换热器选用耐腐蚀性强的钛材TA2制成的列管式换热器。所述列管式换热器为U型管壳式换热器。
一种采用上述装置回收高温湿氯气中热量的方法，具体包括以下步骤，
A、系统开车初期，阳极液流经列管式换热器4，此时列管式换热器内无热源；阳极液通过换热器中间阀8进入板式换热器5，只依靠蒸汽供料阀7提供的外网蒸汽将阳极液加热至55℃～60℃进入螯合树脂塔6，进螯合树脂塔温度与蒸汽供料阀7联锁控制；
B、阳极液在螯合树脂塔6内除去钙、镁等二价重金属离子后送至电解槽1中，与同时加入的物料A发生电解电解反应，电解槽1电解产生的阴极产物进入阴极气液分离器2；阳极产物进入阳极气液分离器3，阳极气液分离器3分离出的气相高温湿氯气可提供稳定热量，列管式换热器的热侧为高温湿氯气，列管式换热器的冷侧为阳极液，阳极气液分离器3分离出的气相高温湿氯气走列管式换热器4的管程，阳极液走管式换热器4的壳程，走管程的高温湿氯气与走壳程的阳极液进行热量交换，将阳极液加热至一定温度，实现热量回用；系统在低负荷下运行时，系统消耗的阳极液流量较小，只需开启板式换热器旁路阀9，列管式换热器4的热量足以将所需流量的阳极液加热至工艺所需温度；系统在较高负荷下运行时，列管式换热器的热量不足以将大流量的阳极液加热至工艺所需温度，此时阳极液通过阀门切换至板式换热器5流程辅助加热，系统根据阳极液温度联锁自动开关蒸汽供料阀7实现温度的稳定精确控制。
所述列管式换热器为避免热量损失，外部需要保温处理。上述电解槽1内将阴极液和阳极液在直流电的作用下电解生成烧碱、氯气和氢气化工产品。阴、阳极气液分离器将电解出来的产物进行初步气、液分离。
所述螯合树脂塔入口处设置温度自控装置，进螯合树脂塔阳极液的温度与蒸汽供料阀的开启度联锁控制，将该温度值根据工艺条件设定低报值L、高报值H和高高报值HH至DCS组态程序中，并设置声控报警确保进电解槽阳极液的温度。
实施例1
将本实用新型一种回收高温湿氯气中热量的装置应用于某200kt/a离子膜法烧碱生产系统；具体包括以下步骤：在该系统开车初期，打开换热器中间阀8，关闭换热器旁路阀9，物料B通过列管式换热器4和换热器中间阀8进入板式换热器5，利用外网提供的饱和蒸汽将阳极液加热60℃后进入螯合树脂塔6，物料B在螯合树脂塔6内除去钙、镁等二价重金属离子后送至电解槽1中，与同时加入的物料A发生电解电解反应，电解槽1电解产生的阴极产物进入阴极气液分离器2；阳极产物进入阳极气液分离器3。阳极气液分离器3分离出的气相物料F可提供稳定热量，物料F进入列管式换热器4的管程，与进入列管式换热器4壳程的物料B进行热量交换，系统在低负荷下运行时，系统消耗的物料B流量较小，列管式换热器的热量足以将所需流量的物料B加热至工艺所需温度，故只需开启板式换热器旁路阀9，关闭换热器中间阀8；系统在较高负荷下运行时，列管式换热器的热量不足以将大流量的物料B加热至工艺所需温度，此时关闭换热器旁路阀9，打开换热器中间阀8，将物料B通过板式换热器5二次辅助加热至60℃，系统根据物料B温度联锁自动开关蒸汽供料阀7实现温度的稳定合理控制。物料C和物料D为电解液相产物，物料C作为成品碱送至后序降温储存，物料D则经脱氯后返回一次盐水再次利用；物料E和物料F为电解气相产物，物料E送至下游氢气处理工序，物料F经热量回收后送至氯气处理工序。采用上述方法后，每月节约蒸汽用量约90吨，热量回收效率可达87%；月节约循环水用量5231m3。
实施例2
将本实用新型一种回收高温湿氯气中热量的装置应用于某隔膜法烧碱生产系统；具体包括以下步骤：在该系统开车初期，打开换热器中间阀8，关闭换热器旁路阀9，物料B通过列管式换热器4和换热器中间阀8进入板式换热器5，利用外网提供的饱和蒸汽将阳极液加热65℃后，进入螯合树脂塔6，物料B在螯合树脂塔6内除去钙、镁等二价重金属离子后送至电解槽1中，与同时加入的物料A发生电解电解反应，电解槽1电解产生的阴极产物进入阴极气液分离器2；阳极产物进入阳极气液分离器3。阳极气液分离器3分离出的气相物料F可提供稳定热量，物料F进入列管式换热器4的管程，与进入壳程的物料B进行热量交换。系统在低负荷下运行时，系统消耗的物料B流量较小，列管式换热器的热量足以将所需流量的物料B加热至工艺所需温度，故只需开启板式换热器旁路阀9，关闭换热器中间阀8；系统在较高负荷下运行时，列管式换热器的热量不足以将大流量的物料B加热至工艺所需温度，此时关闭换热器旁路阀9，打开换热器中间阀8，将物料B通过板式换热器5二次辅助加热至65℃，系统根据阳极液温度联锁自动开关蒸汽供料阀实现温度的稳定合理控制。物料C和物料D为电解液相产物，物料C作为成品碱送至后序降温储存，物料D则经脱氯后返回一次盐水再次利用；物料E和物料F为电解气相产物，物料E送至下游氢气处理工序，物料F经热量回收后送至氯气处理工序。采用上述方法后，每月节约蒸汽用量约43吨，热量回收效率可达85%；月节约循环水用量2793m3。