Hcl合成装置富余氢气和天然气混烧工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及氯碱工业富余氢气回收利用的技术领域。
【背景技术】
[0002]对于氯碱工业中富余氢气的回收利用，目前主要是作为原料生产其他副产品，如盐酸，PVC，双氧水等。这种利用方法需要氯碱企业设置相应的下游生产设备，而且由于氢气易燃易爆的特性，其运输、管理成本都极为高昂。
[0003]除了上述作为原料生产其他副产品的途径之外，还有可以将富余氢气作为燃料为氯碱工业反应过程提供能源。由于不纯氢气在混烧过程中易发生爆燃，所以工业生产中主要用氢气锅炉对富余氢气进行纯净燃烧。但是，目前市场上的氢气锅炉主要为进口设备，价格高昂。而且所提供的温度较低，仅能用于蒸发水分，并不能为熔盐反应提供所需的热量。
[0004]现有的熔盐反应，所需的热量来源主要为天然气的燃烧。天然气燃烧不但需要负担额外成本，而且排放物中含有的一氧化碳和二氧化碳具有污染性。
[0005]虽然在能源领域中，氢气与天然气混合燃烧已成为公知技术，并在混合动力汽车和燃料电池方面得到广泛应用。但是如何将此技术应用到氯碱工业富余氢气利用之中，依然有许多技术难题。具体而言，首先能源与化工两个领域之间专业跨度很大，所解决技术问题的方向也不同，能源领域中需要在条件允许的范围内，尽量将混烧的温度提高，以便能提供更大的动力，而熔盐反应所需的温度是一定的；其次二者参与反应的氢气状态不相同，氯碱工业中富余氢气有着特定的压力值和水分含量。所以，综上所述，并不能将能源领域的混烧技术直接应用于熔盐反应。
【发明内容】
[0006]针对现存氢气处理中存在的成本高、安全性低和热能释放低的缺点，以及现有熔盐反应天然气供能成本高与污染高的问题，本发明提供了一种HCL合成装置富余氢气和天然气混烧工艺。
[0007]实现本发明的技术原理是:将旧有的HCL合成装置中富余氢气处理管道与熔岩炉进行简单改造，通过富余氢气处理装置将两者连通，降低了氢气处理过程中的运输、管理成本。并通过该装置的调压、除水，使富余氢气满足天然气在固碱装置燃烧炉内进行混烧的条件。当两气体在燃烧炉内混烧时，通过动态调节两者流量，使混烧过程中平稳释放满足熔盐反应所需的恒定热量。此外，此方法还降低天然气的使用成本和排放物的污染。
[0008]本发明提供了如下的技术方案:提供一种HCL合成装置富余氢气和天然气混烧工艺。包括以下步骤:
(1)收集氢气:收集HC1合成装置中的富余氢气，其压力范围在75至85kPa之间，含水量小于2% ；
(2)处理氢气:对收集到的富余氢气进行减压、除水处理，使其压力降低到5至15kPa之间，含水量降低到1.8%以下； (3)单独开车:富余氢气的压力小于5kPa或大于15kPa或者富余氢气的含水量大于1.8%时，熔岩炉内的燃烧器内单独使用天然气作为供热燃料，压力、含水量不满足条件的富余氢气将被放空；
(4)通入混烧:待熔岩炉内固碱装置的60%碱进降膜管流量为6.8至7.lm3 /h，汇集管液相温度为390至410°C，产品NaOH含量多98%时，若此时富余氢气的压力、含水量满足步骤(2)中条件，将富余氢气通入燃烧器中进行混烧；
(5)比例调节:将富余氢气通入燃烧炉后，保持燃烧器内的温度在410至450°C之间，此过程中氢气流量为0至2020m3 /h,天然气流量为50至660m3 /h。
[0009]本发明中，所收集的氢气为HC1合成装置中释放的富余氢气，故在收集过程中，不能对原有HC1合成装置中的反应有所影响，经过实际操作，将HC1合成装置中富余氢气的压力75至85kPa之间，HC1合成装置中释放的富余氢气水分含量，经过测算为2%。
[0010]收集到的氢气由于压力和水分含量过高，不满足直接通入燃烧器的条件，需要对其进行减压、除水处理。经过实际测算，氢气压力范围在5至15kPa之间，水分含量在1.8%以下时，通入燃烧器与天然气进行混烧的效果最好。
[0011]由于混烧过程中氢气与天然气燃烧提供燃烧器内反应所需的热量，因此，以燃烧器温度作为标准进行调节氢气与天然气的流量，所以在对氢气进行处理的同时，燃烧器先单独通入天然气作为燃料，开车使燃烧器内的温度达到410至450°C。当固碱装置中60%碱进降膜管流量为6.8至7.lm3 /h,汇集管液相温度为390至410°C，产品NaOH含量彡98%时，固碱装置内的熔盐反应正处于平稳运行状态，若此时氢气的压力和含水量满足条件，即可立即通入燃烧器内与天然气进行混烧。
[0012]混烧过程中，在保证燃烧器内温度在410至450°C之间浮动的前提下，根据燃烧器内氢气的体积含量对天然气的流量进行动态调节，但为防止氢气含量过多引发爆燃，天然气的流量必须大于50m3 /ho本发明对燃烧炉进行了实际操作后，测算出，天然气流量调节范围为50至660m3 /h，氢气流量调节范围为0至2020m3 /h。
[0013]进一步地，本发明将收集到的氢气先进行稳压处理，再减压处理，由于收集到的富余氢气压力是不断变化的，为了防止这种变化对后续装置产生威胁，同时为固燃烧器提供稳定的氢气来源，故先对所收集氢气进行稳压，经过实际操作，稳压装置压力范围设定在50至70kPa之间时，将不符合压力条件的氢气放空，符合压力条件的氢气进行减压处理，将其压力降低至5至15kPa。
[0014]进一步地，本发明分别在阻火器和排水罐中进行除水，可以将除水进行的更加完全。
[0015]进一步地，本发明在步骤(1)前加入氮气置换步骤，用不易燃烧的氮气作为保护气置换装置内空气，防止氢气与过多氧气混合产生危险，经过实际操作，将管路内气体的氧气含量控制在2%以下可以保证整个系统的安全。
[0016]进一步地，本发明检测管路内气体的氧气含量是否达到2%以下时检测氮气置换装置的放气口的气体氧气含量。当被检测气体的氧气含量连续三次达到2%以下时，证明装置内气体已处于安全状态，此时可往燃烧器内通入氢气。
[0017]进一步地，本发明加入安全控制步骤，当氢气的压力、含水量不符合进入燃烧器内进行燃烧的条件，即压力小于5kPa或者大于15kPa时，中止氢气的输入，增加天然气流量以保持炉内温度。待氢气满足条件时，再向燃烧炉内通入合格氢气。这一步骤一方面使天然气与氢气的流量调节更为流畅，另一方面更加有效地控制通入燃烧炉内氢气的条件。
[0018]进一步地，本发明加入氮气置换步骤。由于当氢气输入被中止时，氢气处理装置内残留大量易燃氢气，存在爆燃危险。故本优选方法加入氢气置换步骤，在氢气输入被中止后，向装置内输入氮气，使残余氢气排空，以此消除安全隐患。
[0019]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明所达到的有益效果为:
(1)改进工艺成本简单，使用本工艺只需将旧有设备用氢气处理装置相连接即可完成，降低了富余氢气利用过程中对其的运输、管理成本。
[0020](2)更好的利用了 HC1合成过程中的富余氢气，将它的应用范围拓展到了熔盐反应中。
[0021](3)第三用清洁的富余氢气取代部分天然气，降低了熔盐反应的成本和污染。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案、技术效果更加清晰，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的实施例，其作用仅用于说明而非限定。
[0024]现有的熔岩反应工艺为单独通入天然气燃烧为熔盐反应提供所需的热量，天然气流量660m3 /h,熔盐加热成本332.64元/吨，排放物中含一氧化碳5.37%, 二氧化碳5.19%，甲烷3.26%ο
[0025]本发明所采用的混烧