一种制氢酸性水回收利用装置及方法与流程

1.本发明属于石油化工领域，具体涉及一种制氢酸性水回收利用装置及方法。


背景技术：

2.延长石油所属的制氢装置2013年2月开始建设，2013年10月工程中交，本装置为柴油加氢装置的配套装置，由原料压缩升压部分、原料预热升温部分、原料精制加氢脱硫部分、水蒸汽转化部分、变换反应和热回收部分、产汽系统部分和psa净化部分等组成，原料精制部分采用zno进行精脱硫的方法进行原料净化，转化部分采用烃类-水蒸汽转化法制氢、产品部分采用psa净化提纯工艺制取氢气。制氢装置产氢能力为2万标立/时，设计原料为催化干气、加氢干气和天然气，产品为纯度99.9mol％以上的工业氢气，所产氢气主要供给柴油加氢装置。而副产品酸性水经汽提后含二氧化碳气体同蒸汽、原料气再次进入转化炉反应，未溶解进水中的co2最终经pas变压吸附解析同氢气燃料气混合充当转化炉燃料后排放到大气中。以上方式最终还是会产出大量酸性水，同时还具有较高的co2排放。


技术实现要素：

3.本发明提出一种制氢酸性水回收利用装置及方法，用于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。
4.本发明提出一种制氢酸性水回收利用装置，包括：
5.混合罐，所述混合罐上连接有酸性水进水管路和碱液进水管路，所述混合罐上还连接有混合液出水管路；
6.膜分离器，所述膜分离器的入口端与所述混合液出水管路相连接，所述膜分离器上还设置有浓缩出口管路；
7.蒸发干燥器，所述蒸发干燥器的入口与所述浓缩出口管路相连通。
8.本发明的制氢酸性水回收利用装置还具有以下可选特征。
9.可选地，所述膜分离器上还设置有返水管路，所述返水管路通回所述混合罐。
10.可选地，所述膜分离器上还设置有新鲜水通入管路。
11.可选地，所述混合液出水管路上连接有第一循环泵。
12.可选地，还包括缓存罐，所述膜分离器上还设置有浓缩缓存管路，所述缓存罐的入口与所述浓缩缓存管路相连接，所述缓存罐的出口通过管路通入所述蒸发干燥器。
13.可选地，所述缓存罐与所述蒸发干燥器之间的管路上还设置有第二循环泵。
14.本发明还提出一种制氢酸性水回收利用装置方法，采用以上中任一项所述的制氢酸性水回收利用装置实施，包括以下步骤：
15.步骤s001：将含有碳酸根和碳酸氢根的酸性水通入混合罐，同时将含氢氧根的碱液通入混合罐并进行搅拌中和生成碳酸盐和碳酸氢盐溶液；
16.步骤s002：将碳酸盐和碳酸氢盐溶液通入膜分离器中膜分离出浓缩的碳酸盐和碳酸氢盐溶液；
17.步骤s003：将浓缩的碳酸盐和碳酸氢盐溶液通入蒸发干燥装置得到碳酸盐和碳酸氢盐晶体。
18.在步骤s001中，所述碱液为氢氧化钠。
19.本发明的制氢酸性水回收利用装置及工艺将含有较高co2酸性水中和转变成为碳酸氢钠或者碳酸钠溶液，该溶液可直接作为产品出装置，也可用膜分离制备为碳酸氢钠或者碳酸钠晶体，解决了制氢装置酸性水排放问题，也减少了环境co2排放。
附图说明
20.图1是本发明的制氢酸性水回收利用装置的实施例的结构示意图。
21.在以上图中：1混合罐；2酸性水进水管路；3碱液进水管路；4混合液出水管路；5膜分离器；6浓缩出口管路；7蒸发干燥器；8返水管路；9新鲜水通入管路；10第一循环泵；11缓存罐；12浓缩缓存管路；13第二循环泵；14返水旁路。
具体实施方式
22.实施例1
23.参考图1，本发明的实施例提供了一种制氢酸性水回收利用装置，包括：混合罐1、膜分离器5和蒸发干燥器7；所述混合罐1上连接有酸性水进水管路2和碱液进水管路3，所述混合罐1上还连接有混合液出水管路4；所述膜分离器5的入口端与所述混合液出水管路4相连接，所述膜分离器5上还设置有浓缩出口管路6；所述蒸发干燥器7的入口与所述浓缩出口管路6相连通。
24.将制氢装置产生了含有较高co2的酸性水通过酸性水进水管路2引至混合罐1中，同时通过碱液进水管路3引入氢氧化钠溶液，混合罐1中设置有防酸碱腐蚀搅拌叶轮，通过防酸碱腐蚀搅拌叶轮搅拌氢氧化钠溶液和酸性水中和，混合罐1的器壁上装有ph探测器，用以控制调节该装置内ph；通过ph参数调节控制生成碳酸氢钠或者碳酸钠溶液，该溶液可直接作为产品出装置。其反应公式如下：
25.h
+
+hco
3-+naoh＝nahco3+h2o
26.2h
+
+co
32-+naoh＝naco3+2h2o
27.碳酸氢钠或者碳酸钠溶液通过混合液出水管路4从膜分离器5顶部注入，膜分离器5中的过滤膜的上层是浓度较高碳酸氢钠或者碳酸钠溶液，与膜分离器5中的过滤膜上侧区域连接的混合液出水管路4与蒸发干燥器7相连通，可将膜分离器5分离出来的高浓度碳酸氢钠或者碳酸钠溶液通入蒸发干燥器7中制备为碳酸氢钠或者碳酸钠晶体。
28.实施例2
29.参考图1，在实施例1的基础上，所述膜分离器5上还设置有返水管路8，所述返水管路8通回所述混合罐1。
30.膜分离器5中的过滤膜的下侧区域连接返水管路8，返水管路8连接混合罐1，如果膜发生故障，可将流出的膜分离器5的过滤膜分离后的水分返回至混合罐1中，也可通过返水管路8上的返水旁路14排出到其他地方。
31.实施例3
32.参考图1，在实施例1的基础上，所述膜分离器5上还设置有新鲜水通入管路9。
33.膜分离器5还可通过新鲜水通入管路9通入新鲜水对浓缩出口管路6进行清洗。
34.实施例4
35.参考图1，在实施例1的基础上，所述混合液出水管路4上连接有第一循环泵10。
36.混合液出水管路4上的第一循环泵10可将混合罐1中的混合液抽到膜分离器5中。
37.实施例5
38.参考图1，在实施例1的基础上，还包括缓存罐11，所述膜分离器5上还设置有浓缩缓存管路12，所述缓存罐11的入口与所述浓缩缓存管路12相连接，所述缓存罐11的出口通过管路通入所述蒸发干燥器7。
39.将碳酸氢钠或者碳酸钠溶液通入蒸发干燥器7后内利用蒸汽伴热蒸发得到碳酸氢钠或者碳酸钠晶体，由于蒸发干燥器7每次只能通入一定量的高浓度碳酸氢钠或者碳酸钠溶液，所以设置浓缩缓存罐11用于临时储存碳酸氢钠或者碳酸钠溶液。
40.实施例6
41.参考图1，在实施例5的基础上，所述缓存罐11与所述蒸发干燥器7之间的管路上还设置有第二循环泵13。
42.第二循环泵13可将缓存罐11中储存的高浓度碳酸氢钠或者碳酸钠溶液通入蒸发干燥器7中。
43.实施例7
44.本发明的实施例还提出一种制氢酸性水回收利用方法，采用以上任一项实施例中所述的制氢酸性水回收利用装置实施，包括以下步骤：步骤s001：将含有碳酸根和碳酸氢根的酸性水通入混合罐1，同时将含氢氧根的碱液通入混合罐1并进行搅拌中和生成碳酸盐和碳酸氢盐溶液；步骤s002：将碳酸盐和碳酸氢盐溶液通入膜分离器5中膜分离出浓缩的碳酸盐和碳酸氢盐溶液；步骤s003：将浓缩的碳酸盐和碳酸氢盐溶液通入蒸发干燥装置7得到碳酸盐和碳酸氢盐晶体。
45.制氢酸性水主要成分有：co、co2、ch4、n2、h2o，其中co2(wt％)含量约：11％，酸性水进装置流量14t/h，温度70℃，碱液采用30％naoh溶液常温进料，进料量约3.5t/h，混合后温度约60℃左右，在混合塔混合约20分钟排出，排出量控制在17.5t/h，经过膜分离器分离，其中膜的分离率为98％，可采取多次过滤浓缩，得到40℃下30％左右naco3浓溶液，naco3浓溶液进入利用蒸汽加热的干燥器，干燥器内设搅拌器防止naco3结块，在搅拌器不断搅拌下，干燥器内naco3浓溶液蒸发得到naco3晶体末状，可用内有防潮衬里的编织袋包装。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。