CN209082001U - 一种电解生产氯气和氢气的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电解生产氯气和氢气的系统，其包括盐水精制系统、电解槽、脱盐水源、气液分离器、淡盐水储槽、氯压机、氯气储存罐、碱液受槽、氢压机、氢气储存罐、第一碱泵、碱液储存装置、循环水罐、换热器和循环冷却水系统。有益效果：本实用新型结构简单，易实现；实现了脱盐水的循环利用，避免了造成脱盐水的浪费；避免了盐水浪费；减少了污水的处理量和工作人员的劳动量；盐水精制系统实现了污水零排放，避免了对环境的污染；实现了一备一用的功能，保证了系统的正常工作；同时实现了自动检测、自动控制的功能，避免了氢氧化钠的浪费。

Description

一种电解生产氯气和氢气的系统

技术领域：

本实用新型涉及一种系统，尤其涉及一种电解生产氯气和氢气的系统。

背景技术：

聚氯乙烯，简称PVC，是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物，氯乙烯作为原料是通过氯化氢和乙炔反应生成的，其中生产氯化氢的原料氯气和氢气是通过电解氯化钠(精制盐水)制备的，在电解前需要对氯化钠盐水进行精制处理，去除氯化钠盐水中的硬度和其他杂质；现有盐水精制工艺是先在化盐池中将固体盐与水混合形成盐水,然后在前反应槽中加入烧碱，使盐水中的镁离子沉淀，再经过沉淀池沉淀，接着在后反应槽中加入碳酸钠，使盐水中的钙离子沉淀，再经过过滤器过滤，过滤之后的盐水进入树脂塔中再生，形成纯盐水储存到纯盐水槽中，接着将纯盐水和脱盐水通入到电解槽中进行电解，电解反应完成后，在电解槽阳极形成的产物为氯气和淡盐水，在电解槽阴极形成的产物为氢气和氢氧化钠，电解槽阳极的产物被送到气液分离器中进行氯气和淡盐水的分离，分离出来的氯气被氯压机输送到氯气储存罐中；电解槽阴极的产物被送到碱液受槽进行氢气和碱液的分离，分离出来的氢气被氢压机输送到氢气储存罐中；被分离出来的氢氧化钠则经过碱泵被输送到碱液储存装置；采用上述系统存在以下问题：1、在氯压机、氢压机和碱泵运行时，均需要采用脱盐水进行降温；对氯压机、氢压机和碱泵进行降温后的脱盐水进入配水槽后经过酸碱度的调节后，降级作为生产用水被输送到化盐池来溶解固体盐，造成了脱盐水资源的浪费，进而增加了脱盐水的购买量以及生产成本；2、在盐水精制系统中的沉淀池和过滤器排出沉淀杂质的过程中，部分盐水也会随着沉淀杂质排出，造成盐水的浪费，同时也污染环境；3、盐水精制系统中的树脂塔中树脂处理了规定量的盐水后将会失去吸附钙镁离子的能力，需要先通过酸洗，然后在通过脱盐水进行冲洗，接着在通过碱洗，最后再通过脱盐水对树脂进行冲洗使失去吸附作用的树脂再生还原，树脂塔经过再生后的废溶液全部送到污水处理站处理，增加了污水处理站的处理量和工作人员的劳动量；4、碱泵在运行过程中，无法检测碱泵中的碱液是否泄漏到脱盐水中，极易造成氢氧化钠溶液的浪费。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，实现了脱盐水循环利用，且避免了盐水浪费的一种电解生产氯气和氢气的系统。

本实用新型由如下技术方案实施：一种电解生产氯气和氢气的系统，其包括盐水精制系统、电解槽、脱盐水源、气液分离器、淡盐水储槽、氯压机、氯气储存罐、碱液受槽、氢压机、氢气储存罐、第一碱泵、碱液储存装置、循环水罐、换热器和循环冷却水系统；所述盐水精制系统的纯盐水槽的出液口与所述电解槽的进液口连通；所述电解槽的进水口与所述脱盐水源连通；所述电解槽的阳极出口与所述气液分离器的进口连通，所述气液分离器的出液口与所述淡盐水储槽的进液口连通；所述气液分离器的出气口与所述氯压机的进气口连通；所述氯压机的出气口与所述氯气储存罐的进气口连通；所述电解槽的阴极出口与所述碱液受槽的进液口连通；所述碱液受槽的出气口与所述氢压机的进气口连通，所述氢压机的出气口与所述氢气储存罐的进气口连通；所述碱液受槽的出液口与所述第一碱泵的进液口连通，所述第一碱泵的出液口与所述碱液储存装置的进液口连通；所述脱盐水源与所述循环水罐的进水口连通，所述循环水罐的出水口与所述换热器的热介质入口通过水泵连通；所述换热器的热介质出口分别与所述氯压机的机封水进口、所述氢压机的机封水进口和所述第一碱泵的机封水进口通过水泵连通，所述换热器的冷介质入口与所述循环冷却水系统的出水口连通，所述换热器的冷介质出口与所述循环冷却水系统的进水口连通；所述氯压机的机封水出口、所述氢压机的机封水出口和所述第一碱泵的机封水出口均与所述循环水罐的进水口连通；所述循环水罐的排液口与所述盐水精制系统的配水槽的进水口连通。

进一步的，所述盐水精制系统包括水源、所述配水槽、调节剂储罐、化盐池、固体盐源、前反应槽、储碱罐、沉淀池、絮凝剂储罐、后反应槽、碳酸钠储罐、过滤器、树脂塔、所述纯盐水槽、酸溶液储存罐、碱溶液储存罐和压滤机；所述水源与所述配水槽的进水口连通，所述调节剂储罐与所述配水槽的进料口连通，所述配水槽的出水口与所述化盐池的进水口连通；所述化盐池的进料口与所述固体盐源连通；所述化盐池的出液口与所述前反应槽的进液口连通，所述储碱罐的出口与所述前反应槽的进料口连通，所述前反应槽的出液口与所述沉淀池进液口连通，所述絮凝剂储罐的出口与所述沉淀池的进料口连通；所述沉淀池的出液口与所述后反应槽的进液口连通；所述碳酸钠储罐的出口与所述后反应槽的进料口连通，所述后反应槽的出液口与所述过滤器的进液口连通；所述过滤器的出液口与所述树脂塔的进液口连通，所述树脂塔的出液口与所述纯盐水槽连通，所述酸溶液储存罐、所述碱溶液储存罐和所述脱盐水源均与所述树脂塔的反洗进口连通；所述树脂塔的反洗出口与所述配水槽的进水口连通；所述过滤器的排污口和所述沉淀池的排污口均与所述压滤机的进液口连通，所述压滤机的出液口与所述配水槽的进水口连通。

进一步的，其还包括第二碱泵、电磁阀、pH传感器和控制器；所述第二碱泵的进液口与所述碱液受槽的出液口连通，所述第二碱泵的出液口与所述碱液储存装置的进液口连通；所述第二碱泵的机封水进口与所述换热器的热介质出口连通，所述第二碱泵的机封水出口与所述循环水罐的进水口连通；在所述第二碱泵的机封水进口和所述第一碱泵的机封水出口上均设置有所述电磁阀；在所述第二碱泵的机封水出口和所述第一碱泵的机封水出口上均设置有所述pH传感器；所述第一碱泵、所述第二碱泵、每个所述电磁阀和每个所述pH传感器均与所述控制器电连接。

本实用新型的优点：1、本实用新型结构简单，易实现；脱盐水对氯压机、氢压机和第一碱泵(或者第二碱泵)进行降温后，重新回到循环水罐中，实现了脱盐水的循环利用，避免了造成脱盐水的浪费，进而减少了对脱盐水的购买量以及生产成本；2、盐水精制系统中沉淀池和过滤器所产生的沉淀杂质经过压滤机压滤形成污泥，所压滤出来的盐水被重新输送到配水槽中重复利用，避免了盐水浪费；3、盐水精制系统中树脂塔的再生废溶液作为生产用水被输送到配水槽中，无需排放到污水处理站，减少了污水的处理量和工作人员的劳动量；4、盐水精制系统实现了污水零排放，避免了对环境的污染，同时也避免了氯化钠的浪费，降低了生产成本；5、第一碱泵机封水出口处的pH传感器时刻检测着脱盐水的pH值，当pH值大于限定值是，控制器控制第一碱泵机封水进口处的电磁阀和第一碱泵关闭，并控制第二碱泵和第二碱泵机封水进口处的电磁阀打开，实现了一备一用的功能，保证了系统的正常工作；同时实现了自动检测、自动控制的功能，避免了氢氧化钠的浪费。

附图说明：

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的控制框图。

盐水精制系统1，水源101，配水槽102，调节剂储罐103，化盐池104，固体盐源105，前反应槽106，储碱罐107，沉淀池108，絮凝剂储罐109，后反应槽110，碳酸钠储罐111，过滤器112，树脂塔113，纯盐水槽114，压滤机115，酸溶液储存罐116，碱溶液储存罐117，电解槽2，脱盐水源3，气液分离器4，淡盐水储槽5，氯压机6，氯气储存罐7、碱液受槽8，氢压机9，氢气储存罐10，第一碱泵11，碱液储存装置12，循环水罐13，换热器14，循环冷却水系统15，第二碱泵16，电磁阀17，pH传感器18，控制器19，水泵20。

具体实施方式：

下面将结合附图通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，一种电解生产氯气和氢气的系统，其包括盐水精制系统1、电解槽2、脱盐水源3、气液分离器4、淡盐水储槽5、氯压机6、氯气储存罐7、碱液受槽8、氢压机9、氢气储存罐10、第一碱泵11、碱液储存装置12、循环水罐13、换热器14、循环冷却水系统15、第二碱泵16、电磁阀17、pH传感器18和控制器19；盐水精制系统1的纯盐水槽114的出液口与电解槽2的进液口连通；电解槽2的进水口与脱盐水源3连通；电解槽2的阳极出口与气液分离器4的进口连通，气液分离器4的出液口与淡盐水储槽5的进液口连通；气液分离器4的出气口与氯压机6的进气口连通；氯压机6的出气口与氯气储存罐7的进气口连通；电解槽2的阴极出口与碱液受槽8的进液口连通；碱液受槽8的出气口与氢压机9的进气口连通，氢压机9的出气口与氢气储存罐10的进气口连通；碱液受槽8的出液口与第一碱泵11的进液口连通，第一碱泵11的出液口与碱液储存装置12的进液口连通。

脱盐水源3与循环水罐13的进水口连通，循环水罐13的出水口与换热器14的热介质入口通过水泵20连通；换热器14的热介质出口分别与氯压机6的机封水进口、氢压机9的机封水进口和第一碱泵11的机封水进口通过水泵20连通，换热器14的冷介质入口与循环冷却水系统15的出水口连通，换热器14的冷介质出口与循环冷却水系统15的进水口连通；氯压机6的机封水出口、氢压机9的机封水出口和第一碱泵11的机封水出口均与循环水罐13的进水口连通；循环水罐13的排液口与盐水精制系统1的配水槽102的进水口连通；第二碱泵16的进液口与碱液受槽8的出液口连通，第二碱泵16的出液口与碱液储存装置12的进液口连通；第二碱泵16的机封水进口与换热器14的热介质出口连通，第二碱泵16的机封水出口与循环水罐13的进水口连通；在第二碱泵16的机封水进口和第一碱泵11的机封水出口上均设置有电磁阀17；在第二碱泵16的机封水出口和第一碱泵11的机封水出口上均设置有pH传感器18；如图2所示，第一碱泵11、第二碱泵16、每个电磁阀17和每个pH传感器18均与控制器19电连接。

盐水精制系统1包括水源101、配水槽102、调节剂储罐103、化盐池104、固体盐源105、前反应槽106、储碱罐107、沉淀池108、絮凝剂储罐109、后反应槽110、碳酸钠储罐111、过滤器112、树脂塔113、纯盐水槽114、酸溶液储存罐116、碱溶液储存罐117和压滤机115；水源101与配水槽102的进水口连通，调节剂储罐103与配水槽102的进料口连通，配水槽102的出水口与化盐池104的进水口连通；化盐池104的进料口与固体盐源105连通；化盐池104的出液口与前反应槽106的进液口连通，储碱罐107的出口与前反应槽106的进料口连通，前反应槽106的出液口与沉淀池108进液口连通，絮凝剂储罐109的出口与沉淀池108的进料口连通；沉淀池108的出液口与后反应槽110的进液口连通；碳酸钠储罐111的出口与后反应槽110的进料口连通，后反应槽110的出液口与过滤器112的进液口连通；过滤器112的出液口与树脂塔113的进液口连通，树脂塔113的出液口与纯盐水槽114连通，酸溶液储存罐116、碱溶液储存罐117和脱盐水源3均与树脂塔113的反洗进口连通；树脂塔113的反洗出口与配水槽102的进水口连通；过滤器112的排污口和沉淀池108的排污口均与压滤机115的进液口连通，压滤机115的出液口与配水槽102的进水口连通。

工作原理：从水源101向配水槽102补水，配水槽102中水达到一定量之后，向配水槽102中加入调节剂，调节配水槽102中水的酸碱度，使配水槽102中生产水的pH值在7-9，然后生产用水被送到化盐池104中，将固体盐溶解成盐水，接着将盐水送到前反应槽106中，并且向前反应槽106中添加烧碱，与镁离子反应生成氢氧化镁，反应一段时间之后，通入到沉淀池108中，并且向沉淀池108中加入絮凝剂，使氢氧化镁等杂质絮凝并且沉淀；沉淀池108中的盐水则被送到后反应槽110中，并且加入碳酸钠，碳酸钠与钙离子反应生成碳酸钙，然后经过过滤器112，碳酸钙等杂物被过滤出来，过滤后的盐水被送到树脂塔113中，通过树脂塔113将盐水中的钙镁离子吸附分离出来，经过树脂塔113处理后的纯盐水被送到纯盐水槽114中储存；其中沉淀池108里的沉淀物和过滤器112过滤出来的杂物均被送到压滤机115进行压滤形成污泥，所压滤出来的盐水被重新输送到配水槽102中重复利用，避免了盐水浪费；当树脂塔113完成一定量的盐水处理之后，树脂塔113中树脂失去了吸附钙镁离子的能力，需要向树脂塔113中通入酸溶液进行酸洗，酸洗完后的酸溶液从树脂塔113的反洗出口流到配水槽102中，酸洗完成后，再向树脂塔113中通入脱盐水进行冲洗，将树脂塔113中残余的酸溶液冲洗掉，冲洗后的脱盐水从树脂塔113的反洗出口流到配水槽102中；然后再向树脂塔113中通入碱溶液进行碱洗，碱洗完后的碱溶液从树脂塔113的反洗出口流到配水槽102中，碱洗完成后，再向树脂塔113中通入脱盐水进行冲洗，将树脂塔113中残余的碱溶液冲洗掉，冲洗后的脱盐水从树脂塔113的反洗出口流到配水槽102中，使失去吸附作用的树脂再生还原；接着向配水槽102中添加调节剂使配水槽102中的水成为pH值为7-9的生产用水；树脂塔113再生后的废溶液无需排放到污水处理站，减少了污水的处理量和工作人员的劳动量；本实用新型结构简单，易实现，实现了污水零排放，避免了对环境的污染，同时也避免了氯化钠的浪费，降低了生产成本；将纯盐水槽114的纯盐水和脱盐水源3的脱盐水通入到电解槽2中进行电解，电解反应完成后，在电解槽2阳极形成的产物为氯气和淡盐水，在电解槽2阴极形成的产物为氢气和氢氧化钠，电解槽2阳极的产物被送到气液分离器4中进行氯气和淡盐水的分离，分离出来的氯气被氯压机6输送到氯气储存罐7中；电解槽2阴极的产物被送到碱液受槽8进行氢气和碱液的分离，分离出来的氢气被氢压机9输送到氢气储存罐10中；被分离出来的氢氧化钠则经过碱泵被输送到碱液储存装置12。

在上述系统运行之前，先将脱盐水源3的脱盐水通入到循环水罐13内直到循环水罐13内充满脱盐水停止，接着启动水泵20，脱盐水先经过换热器14换热冷却之后分别从氯压机6和氢压机9的机封水进口进入进行降温，同时控制器19控制第一碱泵11和第一碱泵11机封水进口处的电磁阀17打开，脱盐水经过换热器14换热冷却之后进入第一碱泵11内对其进行降温，从氯压机6、氢压机9和第一碱泵11的机封水出口出来的脱盐水重新流到循环水罐13中，每隔15天将循环水罐13中60％的脱盐水排放到配水槽102中，并且从脱盐水源3向循环水罐13中补充满脱盐水，实现了脱盐水的循环利用，避免了造成脱盐水的浪费，进而减少了对脱盐水的购买量以及生产成本；第一碱泵11的机封水出口处的pH传感器18时刻检测着脱盐水的pH值，并将所检测到的值传输到控制器19，控制器19将所检测到的值与设定的值作对比，当所检测到的值大于设定的值时，控制器19控制第一碱泵11和第一碱泵11机封水进口处的电磁阀17关闭，同时控制第二碱泵16和第二碱泵16机封水进口处的电磁阀17打开，碱液从第二碱泵16通过，脱盐水进入到第二碱泵16内对其进行降温；因此工作人员可以对第一碱泵11进行检修，并且在检修时保证了系统的正常工作；同时实现了自动检测、自动控制的功能，避免了氢氧化钠的浪费；当第二碱泵16运行时，第二碱泵16的机封水出口处的pH传感器18会时刻检测着脱盐水的pH值，并将所检测到的值传输到控制器19，控制器19将所检测到的值与设定的值作对比，当所检测到的值大于设定的值时，控制器19控制第二碱泵16和第二碱泵16机封水进口处的电磁阀17关闭，同时控制第一碱泵11和第一碱泵11机封水进口处的电磁阀17打开；实现了一备一用的功能，保证了系统的正常运行。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，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。

Claims (3)

1.一种电解生产氯气和氢气的系统，其特征在于，其包括盐水精制系统、电解槽、脱盐水源、气液分离器、淡盐水储槽、氯压机、氯气储存罐、碱液受槽、氢压机、氢气储存罐、第一碱泵、碱液储存装置、循环水罐、换热器和循环冷却水系统；所述盐水精制系统的纯盐水槽的出液口与所述电解槽的进液口连通；所述电解槽的进水口与所述脱盐水源连通；所述电解槽的阳极出口与所述气液分离器的进口连通，所述气液分离器的出液口与所述淡盐水储槽的进液口连通；所述气液分离器的出气口与所述氯压机的进气口连通；所述氯压机的出气口与所述氯气储存罐的进气口连通；所述电解槽的阴极出口与所述碱液受槽的进液口连通；所述碱液受槽的出气口与所述氢压机的进气口连通，所述氢压机的出气口与所述氢气储存罐的进气口连通；所述碱液受槽的出液口与所述第一碱泵的进液口连通，所述第一碱泵的出液口与所述碱液储存装置的进液口连通；所述脱盐水源与所述循环水罐的进水口连通，所述循环水罐的出水口与所述换热器的热介质入口通过水泵连通；所述换热器的热介质出口分别与所述氯压机的机封水进口、所述氢压机的机封水进口和所述第一碱泵的机封水进口通过水泵连通，所述换热器的冷介质入口与所述循环冷却水系统的出水口连通，所述换热器的冷介质出口与所述循环冷却水系统的进水口连通；所述氯压机的机封水出口、所述氢压机的机封水出口和所述第一碱泵的机封水出口均与所述循环水罐的进水口连通；所述循环水罐的排液口与所述盐水精制系统的配水槽的进水口连通。

2.根据权利要求1所述的一种电解生产氯气和氢气的系统，其特征在于，所述盐水精制系统包括水源、所述配水槽、调节剂储罐、化盐池、固体盐源、前反应槽、储碱罐、沉淀池、絮凝剂储罐、后反应槽、碳酸钠储罐、过滤器、树脂塔、所述纯盐水槽、酸溶液储存罐、碱溶液储存罐和压滤机；所述水源与所述配水槽的进水口连通，所述调节剂储罐与所述配水槽的进料口连通，所述配水槽的出水口与所述化盐池的进水口连通；所述化盐池的进料口与所述固体盐源连通；所述化盐池的出液口与所述前反应槽的进液口连通，所述储碱罐的出口与所述前反应槽的进料口连通，所述前反应槽的出液口与所述沉淀池进液口连通，所述絮凝剂储罐的出口与所述沉淀池的进料口连通；所述沉淀池的出液口与所述后反应槽的进液口连通；所述碳酸钠储罐的出口与所述后反应槽的进料口连通，所述后反应槽的出液口与所述过滤器的进液口连通；所述过滤器的出液口与所述树脂塔的进液口连通，所述树脂塔的出液口与所述纯盐水槽连通，所述酸溶液储存罐、所述碱溶液储存罐和所述脱盐水源均与所述树脂塔的反洗进口连通；所述树脂塔的反洗出口与所述配水槽的进水口连通；所述过滤器的排污口和所述沉淀池的排污口均与所述压滤机的进液口连通，所述压滤机的出液口与所述配水槽的进水口连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种电解生产氯气和氢气的系统，其特征在于，其还包括第二碱泵、电磁阀、pH传感器和控制器；所述第二碱泵的进液口与所述碱液受槽的出液口连通，所述第二碱泵的出液口与所述碱液储存装置的进液口连通；所述第二碱泵的机封水进口与所述换热器的热介质出口连通，所述第二碱泵的机封水出口与所述循环水罐的进水口连通；在所述第二碱泵的机封水进口和所述第一碱泵的机封水出口上均设置有所述电磁阀；在所述第二碱泵的机封水出口和所述第一碱泵的机封水出口上均设置有所述pH传感器；所述第一碱泵、所述第二碱泵、每个所述电磁阀和每个所述pH传感器均与所述控制器电连接。