离子膜法烧碱生产氢气热交换装置及其方法与流程

本发明涉及离子膜法烧碱生产氢气技术领域，是一种离子膜法烧碱生产氢气热交换装置及其方法。

背景技术：

在离子膜法烧碱生产过程中，离子膜电解槽阴极系统产生氢氧化钠和氢气，经悬液分离器分离后顶部排出氢气，在生产过程中所产生的氢气的温度60℃至80℃。氢气送至氢气处理工序（如附图1所示）经氢气洗涤塔降温并去除氢氧化钠后由再由机前换热器、氢气压缩机、机后换热器对进行打压、降温并除雾后（温度控制在13℃左右），输送至氯化氢合成。在新疆昼夜温差较大，冬季温度较低，氢气从氢气处理工序输送到氯化氢合成装置时，氢气中含有的水蒸气冷凝后容易结冰，导致排水管堵塞、阀门不动作、流量计波动等问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种离子膜法烧碱生产氢气热交换装置及其方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决目前在离子膜电解槽阴极系统生产氢气的过程中将氢气从氢气处理工序输送到氯化氢合成装置时氢气内含的水蒸气易结冰而导致排水管堵塞、阀门不动作、流量计波动的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种离子膜法烧碱生产氢气热交换装置，包括电解湿氢气送料管、氢气洗涤塔、氢气洗涤液冷却器、机前换热器、氢气压缩机、机后换热器和氢气除雾器，氢气洗涤塔的氢气出口、机前换热器的进气口、机前换热器的出气口、氢气压缩机的进气口、氢气压缩机的出气口、机后换热器的进气口、机后换热器的出气口、氢气除雾器的进气口依次连通，氢气洗涤塔的洗涤液进口与洗涤液出口分别与氢气洗涤液冷却器的洗涤液出口和洗涤液进口相连通，其特征在于还包括换热器，换热器内设置有相互隔绝的冷媒通道和热媒通道，氢气除雾器的出气口与换热器的冷媒进口通过第一管线相连通，换热器的冷媒出口上连通有氢气去氯化氢合成管线，电解湿氢气送料管与换热器热媒进口之间连通有第二管线，第二管线与氢气洗涤塔之间的电解湿氢气送料管与换热器的热媒出口之间连通有第三管线。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述第二管线与第三管线之间的电解湿氢气送料管上串接有阀门。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用离子膜法烧碱生产氢气热交换装置进行的离子膜法烧碱生产氢气热交换方法，有两种运行模式，模式一：阀门打开，一部分电解湿氢气由电解湿氢气送料管送入氢气洗涤塔中依次经过氢气洗涤塔的降温洗涤、机前换热器的冷却、氢气压缩机的压缩、机后换热器的冷却和氢气除雾器的除雾后由第一管线送入换热器的冷媒通道内，另一部分电解湿氢气由电解湿氢气送料管和第二管线送入换热器的热媒通道内，冷媒通道内低温氢气与热媒通道内的高温氢气在换热器内进行热量交换后，冷媒通道内的氢气温度升高经氢气去氯化氢合成管线送至下一单元，热媒通道内的氢气温度降低经第三管线与电解湿氢气送料管中的氢气混合后一同送入氢气洗涤塔中；模式二：阀门关闭，电解湿氢气先由电解湿氢气送料管、第二管线送入换热器的热媒通道内，再经第三管线、电解湿氢气送料管送入氢气洗涤塔中依次经过氢气洗涤塔的降温洗涤、机前换热器的冷却、氢气压缩机的压缩、机后换热器的冷却和氢气除雾器的除雾后由第一管线送入换热器的冷媒通道内，此时，冷媒通道内低温氢气与热媒通道内的高温氢气在换热器内进行热量交换后，冷媒通道内的氢气温度升高经氢气去氯化氢合成管线送至下一单元，热媒通道内的氢气温度降低经第三管线、电解湿氢气送料管送入氢气洗涤塔中。

本发明在现有的离子膜法烧碱生产氢气的氢气处理工序的基础上增加了热交换环节，通过增设换热器，使经过氢气处理工序处理的低温氢气温度升高、没有经过氢气处理工序处理的高温湿氢气温度降低，一方面使得由氢气处理工序送出的低温氢气温度升高后内含的水蒸气不易凝结结冰，保证管路的通畅和阀门的灵活动作，也避免对流量造成波动影响流量计的测量，另外一方面，实现了能量回收利用，温度降低的高温湿氢气在进入氢气处理工序后，能够降低氢气处理工序中氢气洗涤液冷却器、机前换热器、机后换热器的负荷，节约能耗，同时能够根据不同的工况选择合适的运行模式，适应性强。

附图说明

附图1为现有技术的氢气处理工序工艺流程示意图。

附图2为本发明的工艺流程示意图。

图中的编码分别为：1为电解湿氢气送料管，2为氢气洗涤塔，3为氢气洗涤液冷却器，4为机前换热器，5为氢气压缩机，6为机后换热器，7为氢气除雾器，8为换热器，9为第一管线，10为氢气去氯化氢合成管线，11为第二管线，12为第三管线，13为阀门。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1，如附图2所示，该种离子膜法烧碱生产氢气热交换装置包括电解湿氢气送料管1、氢气洗涤塔2、氢气洗涤液冷却器3、机前换热器4、氢气压缩机5、机后换热器6和氢气除雾器7，氢气洗涤塔2的氢气出口、机前换热器4的进气口、机前换热器4的出气口、氢气压缩机5的进气口、氢气压缩机5的出气口、机后换热器6的进气口、机后换热器6的出气口、氢气除雾器7的进气口依次连通，氢气洗涤塔2的洗涤液进口与洗涤液出口分别与氢气洗涤液冷却器3的洗涤液出口和洗涤液进口相连通，其特征在于还包括换热器8，换热器8内设置有相互隔绝的冷媒通道和热媒通道，氢气除雾器7的出气口与换热器8的冷媒进口通过第一管线9相连通，换热器8的冷媒出口上连通有氢气去氯化氢合成管线10，电解湿氢气送料管1与换热器8热媒进口之间连通有第二管线11，第二管线11与氢气洗涤塔2之间的电解湿氢气送料管1与换热器8的热媒出口之间连通有第三管线12。本发明在现有的离子膜法烧碱生产氢气的氢气处理工序的基础上增加了热交换环节，通过增设换热器8，使没有经过氢气处理工序处理的高温湿氢气（60℃至80℃）与经过氢气处理工序处理的低温氢气（温度13度左右）进行热交换，使经过氢气处理工序处理的低温氢气温度升高、没有经过氢气处理工序处理的高温湿氢气温度降低，一方面避免了在寒冷季节由氢气处理工序送至氯化氢合成工序的氢气温度过低，解决了由氢气处理工序送出的低温氢气温度升高内含的水蒸气易凝结结冰导致管路堵塞、阀门不动作、流量不稳定造成流量计波动的问题，另外一方面，实现了能量回收利用，温度降低的高温湿氢气在进入氢气处理工序后，能够降低氢气处理工序中氢气洗涤液冷却器3、机前换热器4、机后换热器6的负荷，节约能耗。

实施例2，如附图2所示，作为实施例1的优化，第二管线11与第三管线12之间的电解湿氢气送料管1上串接有阀门13。设置阀门13，可以根据不同的工况选择合适的运行模式。

实施例3，如附图2所示，该使用如实施例2所述的离子膜法烧碱生产氢气热交换装置进行的离子膜法烧碱生产氢气热交换方法有两种运行模式，模式一：阀门13打开，一部分电解湿氢气由电解湿氢气送料管1送入氢气洗涤塔2中依次经过氢气洗涤塔2的降温洗涤、机前换热器4的冷却、氢气压缩机6的压缩、机后换热器6的冷却和氢气除雾器7的除雾后由第一管线9送入换热器8的冷媒通道内，另一部分电解湿氢气由电解湿氢气送料管1和第二管线11送入换热器8的热媒通道内，冷媒通道内低温氢气与热媒通道内的高温氢气在换热器8内进行热量交换后，冷媒通道内的氢气温度升高经氢气去氯化氢合成管线10送至下一单元，热媒通道内的氢气温度降低经第三管线12与电解湿氢气送料管1中的氢气混合后一同送入氢气洗涤塔2中；模式二：阀门13关闭，电解湿氢气先由电解湿氢气送料管1、第二管线11送入换热器8的热媒通道内，再经第三管线12、电解湿氢气送料管1送入氢气洗涤塔2中依次经过氢气洗涤塔2的降温洗涤、机前换热器4的冷却、氢气压缩机5的压缩、机后换热器6的冷却和氢气除雾器7的除雾后由第一管线9送入换热器8的冷媒通道内，此时，冷媒通道内低温氢气与热媒通道内的高温氢气在换热器8内进行热量交换后，冷媒通道内的氢气温度升高经氢气去氯化氢合成管线10送至下一单元，热媒通道内的氢气温度降低经第三管线12、电解湿氢气送料管1送入氢气洗涤塔2中。本发明一方面避免了在寒冷季节由氢气处理工序送至氯化氢合成工序的氢气温度过低，由氢气处理工序送出的低温氢气温度升高内含的水蒸气易凝结结冰导致管路堵塞、阀门不动作、流量不稳定造成流量计波动的问题，另外一方面，实现了能量回收利用，温度降低的高温湿氢气在进入氢气处理工序后，能够降低氢气处理工序中氢气洗涤液冷却器、机前换热器、机后换热器的负荷，节约能耗。本发明中的电解湿氢气由电解湿氢气送料管1送入氢气洗涤塔2中依次经过氢气洗涤塔2的降温洗涤、机前换热器4的冷却、氢气压缩机6的压缩、机后换热器6的冷却和氢气除雾器7的除雾等操作均为现有常规技术。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。