一种全卤离子膜制碱余热梯级利用系统的制作方法

本实用新型属于工业余热利用节能技术领域，具体涉及一种全卤离子膜制碱余热梯级利用系统。

背景技术：

年产5万吨/年离子膜氯碱生产需要60m³/h原材料卤水，并将其加热到约65℃才能注入电解槽进行电解运行，如用蒸汽加热，则需配置4.23T/h蒸汽供热。另外，电解产生84℃的湿氯气、及脱氯后约81℃的45m3/h淡盐水需要冷却，如用循环水分别冷却到65℃和45℃，则合计需50t/h循环水才能满足换热要求，然后还要将该循环水通过冷却塔冷却才可循环使用。如此一方面从外界获取能量，接着又向环境排放能量，增加能耗成本和运行成本投入。

上述升温和降温的实际矛盾现象，不加以利用，导致热能的散失。而目前针对全卤离子膜制碱系统暂无余热梯级利用相关技术方案。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种全卤离子膜制碱余热梯级利用系统。通过系统的设置，对工艺系统进行整合，促使热能交换，最大限度的利用余热，不仅大大节约外供蒸汽需要量，相应的还可消除循环水投入及冷却装置设置，具有显著的经济和社会效益。

本实用新型所提供的技术方案如下：

一种全卤离子膜制碱余热梯级利用系统，包括：脱氯淡盐水进水管路、进卤水管路、常温有机管式膜过滤子系统、纳滤子系统、冷冻脱硝子系统、二次精制电解子系统、淡盐水余热Ⅰ级利用换热器、淡盐水余热Ⅱ级利用换热器、淡盐水余热Ⅲ级利用换热器、出精制盐水管路和出淡盐水管路，所述进卤水管路、所述淡盐水余热Ⅱ级利用换热器、所述常温有机管式膜过滤子系统、所述纳滤子系统、所述淡盐水余热Ⅰ级利用换热器、所述二次精制电解子系统和所述出精制盐水管路依次连接设置，所述脱氯淡盐水进水管路连接所述淡盐水余热Ⅰ级利用换热器，所述淡盐水余热Ⅰ级利用换热器连接所述淡盐水余热Ⅱ级利用换热器，所述淡盐水余热Ⅱ级利用换热器连接所述淡盐水余热Ⅲ级利用换热器，所述淡盐水余热Ⅲ级利用换热器连接所述出淡盐水管路，所述纳滤子系统还连接所述冷冻脱硝子系统，所述冷冻脱硝子系统连接所述淡盐水余热Ⅲ级利用换热器，所述淡盐水余热Ⅲ级利用换热器还通过回管连接所述纳滤子系统。

进一步的，所述纳滤子系统包括膜前段和膜后段，所述膜前端连接所述冷冻脱硝子系统，所述膜后段连接所述淡盐水余热Ⅰ级利用换热器。

进一步的，所述淡盐水余热Ⅲ级利用换热器通过回管连接所述纳滤子系统的膜前段。

进一步的，所述脱氯淡盐水进水管路连接所述淡盐水余热Ⅰ级利用换热器的出液端，所述淡盐水余热Ⅰ级利用换热器的进液端连接所述淡盐水余热Ⅱ级利用换热器的出液端，所述淡盐水余热Ⅱ级利用换热器的进液端连接所述淡盐水余热Ⅲ级利用换热器的出液端，所述淡盐水余热Ⅲ级利用换热器的进液端连接所述出淡盐水管路。

通过上述技术方案，可以对淡盐水进行三级换热利用。

进一步的，系统还包括湿氯气进气管路、湿氯气余热利用换热器和出氯气管路，所述湿氯气余热利用换热器设置在所述纳滤子系统和所述淡盐水余热Ⅰ级利用换热器之间，所述湿氯气进气管路连接所述湿氯气余热利用换热器，所述湿氯气余热利用换热器连接出氯气管路。

进一步的，所述湿氯气进气管路连接所述湿氯气余热利用换热器的出液端，所述湿氯气余热利用换热器的进液端连接所述出氯气管路。

通过上述技术方案，可以对湿氯气进行换热利用。

进一步的，系统还包括进软水管、HCl合成炉和HCl合成余热利用换热器，所述进软水管连接所述HCl合成炉，所述HCl合成炉连接所述HCl合成余热利用换热器，所述HCl合成余热利用换热器通过回管连接所述HCl合成炉。

进一步的，所述HCl合成炉连接所述HCl合成余热利用换热器的出液端，所述HCl合成余热利用换热器的进液端通过回管连接所述HCl合成炉。

通过上述技术方案，可以对HCl合成炉进行换热利用。

通过本发明所提供的全卤离子膜制碱余热梯级利用系统，共可进行5次热能交换环节，系统空间及流程布局合理，可基本实现离子膜制碱装置余热的全部回收、高效利用。不仅大大节约能源，而且消除了大量循环水的使用及冷却装置建设投资，以及人力物力等运行成本的投入。就目前年产5万吨/年离子膜氯碱装置而言，蒸汽配套量为3T/h。通过余热利用流程的优化设计，实现不用外供蒸汽目标，每小时将节约3吨蒸汽，一年8000小时，蒸汽价格200元/吨，年产生经济效益458万元。原有燃煤锅炉停止运行，消除了废气、废渣污染，生产环境显著改善，经济和社会效益明显。

附图说明

图1是本实用新型所提供的全卤离子膜制碱余热梯级利用系统的系统图。

图2是本实用新型所提供的全卤离子膜制碱余热梯级利用系统的换热利用原理图。

附图1中，各标号所代表的结构列表如下：

1、脱氯淡盐水进水管路，2、进卤水管路，4、常温有机管式膜过滤子系统，5、纳滤子系统，6、冷冻脱硝子系统，7、二次精制电解子系统，8、淡盐水余热Ⅰ级利用换热器，9、淡盐水余热Ⅱ级利用换热器，10、淡盐水余热Ⅲ级利用换热器，11、出精制盐水管路，12、出淡盐水管路，13、湿氯气进气管路，14、湿氯气余热利用换热器，15、出氯气管路，16、进软水管，17、HCl合成炉，18、HCl合成余热利用换热器。

具体实施方式

以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在一个具体实施方式中，如图1所示，一种全卤离子膜制碱余热梯级利用系统，包括：脱氯淡盐水进水管路1、进卤水管路2、常温有机管式膜过滤子系统4、纳滤子系统5、冷冻脱硝子系统6、二次精制电解子系统7、淡盐水余热Ⅰ级利用换热器8、淡盐水余热Ⅱ级利用换热器9、淡盐水余热Ⅲ级利用换热器10、出精制盐水管路11、出淡盐水管路12、湿氯气进气管路13、湿氯气余热利用换热器14、出氯气管路15、进软水管16、HCl合成炉17和HCl合成余热利用换热器18。

进卤水管路2、淡盐水余热Ⅱ级利用换热器9、常温有机管式膜过滤子系统4、纳滤子系统5、HCl合成余热利用换热器18、湿氯气余热利用换热器14、淡盐水余热Ⅰ级利用换热器8、二次精制电解子系统7和出精制盐水管路11依次连接设置。

脱氯淡盐水进水管路1连接淡盐水余热Ⅰ级利用换热器8，淡盐水余热Ⅰ级利用换热器8连接淡盐水余热Ⅱ级利用换热器9，淡盐水余热Ⅱ级利用换热器9连接淡盐水余热Ⅲ级利用换热器，淡盐水余热Ⅲ级利用换热器连接出淡盐水管路12，纳滤子系统5包括膜前段和膜后段，膜前端连接冷冻脱硝子系统6，膜后段连接HCl合成余热利用换热器18，冷冻脱硝子系统6连接淡盐水余热Ⅲ级利用换热器，淡盐水余热Ⅲ级利用换热器通过回管连接纳滤子系统5的膜前段。

具体而言，脱氯淡盐水进水管路1连接淡盐水余热Ⅰ级利用换热器8的出液端，淡盐水余热Ⅰ级利用换热器8的进液端连接淡盐水余热Ⅱ级利用换热器9的出液端，淡盐水余热Ⅱ级利用换热器9的进液端连接淡盐水余热Ⅲ级利用换热器的出液端，淡盐水余热Ⅲ级利用换热器的进液端连接出淡盐水管路12

湿氯气进气管路13连接湿氯气余热利用换热器14的出液端，湿氯气余热利用换热器14的进液端连接出氯气管路15。

HCl合成炉17连接HCl合成余热利用换热器18的出液端，HCl合成余热利用换热器18的进液端通过回管连接HCl合成炉17。

本实用新型所提供的全卤离子膜制碱余热梯级利用系统的工作原理如下：

如图2所示，通过合理布局换热器及管线走向，将淡盐水、湿氯气、盐酸合成炉热能，用于卤水及一次精制盐水逐级升温，使盐水温度符合电解槽所需温控指标：

1、淡盐水热能梯级利用(三级换热利用)

第一级，在二次精制前，利用真空脱氯后的约81℃淡盐水，将经前级加热器加热到52℃的盐水提高到65℃，升高13℃左右；淡盐水温度由81℃下降到64℃。

第二级，利用一级放热后的64℃淡盐水，将常温下的卤水由25℃预热到超滤操作所需要的40℃，升高15℃左右；淡盐水温度由63℃下降到43℃左右。

第三级，利用二级放热后的43℃淡盐水，将脱硝盐水由15℃预热到38℃左右后，送入纳滤盐水混合器，使其与超滤盐水混合后进入纳滤系统循环利用，以减少卤水采用量。

经上述三级梯次利用，淡盐水温度由81℃被冷却到38℃左右，输送至盐井。

2、湿氯气热能利用

在淡盐水一级加热前的位置，布局湿氯气加温盐水换热器。利用电解后的84℃湿氯气，将经过前级加热器加温到42℃的一次精制盐水加热到52℃；热氯气温度由84℃冷却到65℃，送入氯氢处理系统。

3、盐酸合成炉热能利用

利用氯化氢反应热，通过合成炉夹套与循环软水换热，将软水加热到55℃以上；热循环软水再与纳滤、脱氨中和后的一次精制盐水进行热能交换，将一次精制盐水由37℃加热到42℃，升高5℃左右；循环软水由55℃下降到50℃，再进入合成炉夹套，与补充软水共同循环，发挥热能交换的媒介作用

通过本发明所提供的全卤离子膜制碱余热梯级利用系统，共可进行5次热能交换环节，系统空间及流程布局合理，可基本实现离子膜制碱装置余热的全部回收、高效利用。不仅大大节约能源，而且消除了大量循环水的使用及冷却装置建设投资，以及人力物力等运行成本的投入。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。