CN213590141U - 一种氯碱尾气提氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氯碱尾气提氢装置，包括：原料气压缩系统、脱氯装置、催化脱氧装置、脱水装置、变压吸附提纯装置，还包括：开停机回流管线，其连接所述原料气压缩系统的输入端和所述脱水装置的输出端。本实用新型可在开停机回流管线上利用工艺气进行升温，避免浪费大量原料气，也可通过开停机回流管线带出各装置内的水分，避免破坏脱氯装置和催化脱氧装置中的填料。

Description

一种氯碱尾气提氢装置

技术领域

本实用新型涉及尾气回收利用领域。更具体地说，本实用新型涉及一种氯碱尾气提氢装置。

背景技术

氯碱尾气提氢装置以氯碱尾气为原料气，主要成分氢气含量在95％以上，主要杂质为饱和水分、氮气、氧气、氩气等。饱和水分经冷却、压缩(含级间冷却与气液分离)、脱氯、脱氧、冷却、水分等手段粗处理，最后经吸附法脱除至ppm级。氧气在一定温度下通过催化脱氧的方法处理后以水分的形式存在，经冷却和气液分离粗分，最后吸附法脱除至ppm级。氮气、氩气等其他气体杂质经吸附法脱除至ppm级。最终得到纯度99.9～99.999％范围的工业氢气、PEMFC氢气燃料。

但由于部分氯碱工业的不稳定性以及下游氢气市场的波动性，氯碱尾气提氢装置在实际运行过程中存在开停机频繁的问题，而一般在开停机过程中均需进行升温、置换等操作，会造成开停机期间大量原料气放空损失，且操作复杂。另外，现有氯碱尾气提氢流程压缩机最后一级压缩不设置末级冷却器及气液分离器，用压缩做功产生的热量作为正常运行时预处理催化脱氧所需热源，节能降耗，虽然在技术上避免了压缩后升温的问题，但是存在停机后设备内水分无法有效排出的问题，床层水分在停机期间随着温度降低冷凝为饱和液态水，对填料(脱氯剂、脱氧催化剂)性能有劣化作用，还会引起设备内部腐蚀。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种氯碱尾气提氢装置，还提供一种氯碱尾气提氢方法，可以在开停机回流管线上利用工艺气进行升温，避免浪费大量原料气，也可通过开停机回流管线带出各装置内的水分，避免破坏脱氯装置和催化脱氧装置中的填料。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种氯碱尾气提氢装置，包括：原料气压缩系统、脱氯装置、催化脱氧装置、脱水装置、变压吸附提纯装置，还包括：开停机回流管线，其连接所述原料气压缩系统的输入端和所述脱水装置的输出端。

优选的是，所述开停机回流管线上设置有第一压力调节阀，所述第一压力调节阀用于控制所述开停机回流管线内气体的流量和压力。

优选的是，所述开停机回流管线上设置有切断阀，所述切断阀用于控制所述开停机回流管线的启闭。

优选的是，所述原料气压缩系统的原料气管线上设置有第二压力调节阀，所述第二压力调节阀与所述切断阀发生联锁动作。

本实用新型至少包括以下有益效果：

将所述原料气压缩系统内部常规设置的负荷调节回流线(位于压缩机输出端和输入端之间)调整为在压缩机的输入端和脱水装置的输出端设置开停机回流管线，改造成本几乎忽略不计，可实现降低开机放空损失和停机湿气无法排出的问题；

在冷态开机初期通过开停机回流管线直接用工艺气循环升温，使开机过程物料转换较为平稳，同时又大大降低开机初期的放空损失；

利用开停机回流管线带走水分，降低回流气水分含量，可避免床层降温后水分大量凝结析出，破坏床层填料性能，可提高填料使用寿命，同时可降低设备腐蚀。

本实用新型方法回流气体已经过冷却、脱水装置，无需在回流线上单独设置回流冷却器可节省一台回流冷却器的投资。

在开停机回流线上及原料气管线上设置紧急情况下压力联锁保护系统，避免本装置在特定情况下引起的原料气总管压力大幅波动问题，提高了本装置的安全可靠性，降低了本装置突发状况下对上游氯碱装置的冲击。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为常规氯碱尾气提氢装置的流程结构示意图；

图2为本实用新型提供的氯碱尾气提氢装置的流程结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

现有常规氯碱尾气提氢装置主要是由原料气压缩系统、脱氯装置、除氧装置、脱水装置、变压吸附提纯装置等部件组成，提氢流程示意图如图1所示。

原料气压缩系统：常压的原料气需经压缩机压缩达到吸附纯化装置的工作压力，一般采用往复式压缩机，压力在1.0～3.0MPa之间，压缩机最后一级压缩设置末级冷却器及气液分离器，用压缩做功产生的热量作为正常运行时预处理催化脱氧所需热源，节能降耗，同时流程简化，但压缩机需采取无油润滑形式，避免润滑油脂夹带破坏脱氯剂、脱氧剂性能。

脱氯装置：为保护脱氧催化剂，需对原料中ppm级别氯杂质进行脱除，脱氯装置内装填脱氯剂，脱氯剂主要活性成分氧化锌。

催化脱氧装置：将原料其中几十至几百ppm含量氧催化脱除至ppm级，脱氧催化剂主要活性成分为钯。脱氧反应在80～120℃进行，低温区不利于脱氧效果，故一般氯碱尾气提氢装置开机需进行床层升温。

脱水装置：包括冷却器与气液分离器，对脱氧后气体进行冷却，对冷却后气体中游离水分进行分离。

变压吸附提纯装置：采用变压吸附法最终纯化，吸附塔内分层装填活性氧化铝、硅胶、分子筛等吸附剂。吸附纯化部分通过吸附、n次均压降、顺放、逆放、冲洗、n次均压升、最终升压等步骤周期性循环工作，其中吸附步骤为工作状态，n次均压降、顺放、逆放、冲洗、n次均压升、最终升压等步骤为再生状态，工作状态与再生状态循环往复切换工作，并通过多塔错开运行，组成连续工作状态。吸附纯化部分对杂质氧较为敏感，脱除效果极差，故开机初期一般需待脱氧装置出口氧含量极低时再进纯化系统，避免杂质氧污染床层。

本实用新型提供一种氯碱尾气提氢装置，如图2所示，包括：原料气压缩系统、脱氯装置、催化脱氧装置、脱水装置、变压吸附提纯装置，还包括：开停机回流管线，其连接所述原料气压缩系统的输入端和所述脱水装置的输出端。本实用新型对常规氯碱尾气提氢装置进行了优化调整，在所述原料气压缩系统的输入端和所述脱水装置的输出端设置开停机回流管线，改造成本几乎忽略不计，可实现降低开机放空损失和停机湿气无法排出的问题。

并结合氯碱生产工艺的特点，在开停机回流管线上串联设置了第一压力调节阀与事故紧急切断阀，所述第一压力调节阀用于控制所述开停机回流管线内气体的流速和压力，所述切断阀用于控制所述开停机回流管线的启闭，避免大量回流造成原料气管线压力急剧上升，原料气管线上设置第二压力调节阀，所述第二压力调节阀与所述切断阀发生联锁动作，在紧急情况下组成原料气管线压力保护联锁系统。

本实用新型提供一种氯碱尾气提氢方法，包括：在冷态开机初期通过开停机回流管线直接用工艺气循环升温，待床层温度达到指标后，逐步切入原料气，此时回流量逐渐减小，开机过程物料转换较为平稳，同时又大大降低开机初期的放空损失。

本实用新型提供一种氯碱尾气提氢方法，在计划停机初期开停机回流管线带出脱氯装置、催化脱氧装置、脱水装置内的水分，带出的水分经冷却装置冷却，气液分离器去除，随着循环的进行回流气湿度逐渐下降，并最终使床层湿气下降到比较低的水平。停机后继续通入循环气体一定时间，一般为15至30min，具体时间还可根据情况确定。回流气水分含量较低，可避免床层降温后水分大量凝结析出，破坏床层填料性能，可提高填料使用寿命，同时可降低设备腐蚀。

本实用新型提供一种氯碱尾气提氢方法，氯碱尾气提氢装置从正常运行状态突然转入停机状态(如紧急跳电、全厂联锁停机等情况)时，开停机回流管线上切断阀联锁关闭，避免大量回流造成原料气管线压力急剧上升，原料气管线上的第二压力调节阀联锁启动。第二压力调节阀联锁启动后，第二压力调节阀由自动调节状态转入手动状态，当第二压力调节阀直接开到阀门开度设定值，原料气管线压力下降到某一压力设定值时，第二压力调节阀由手动状态转入自动调节状态。在开停机回流线上及原料气管线上设置紧急情况下压力联锁保护系统，避免本装置在特定情况下引起的原料气总管压力大幅波动问题，提高了本装置的安全可靠性，降低了本装置突发状况下对上游氯碱装置的冲击。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (4)

1.一种氯碱尾气提氢装置，包括：原料气压缩系统、脱氯装置、催化脱氧装置、脱水装置、变压吸附提纯装置，其特征在于，还包括：开停机回流管线，其连接所述原料气压缩系统的输入端和所述脱水装置的输出端。

2.如权利要求1所述的氯碱尾气提氢装置，其特征在于，所述开停机回流管线上设置有第一压力调节阀，所述第一压力调节阀用于控制所述开停机回流管线内气体的流量和压力。

3.如权利要求1所述的氯碱尾气提氢装置，其特征在于，所述开停机回流管线上设置有切断阀，所述切断阀用于控制所述开停机回流管线的启闭。

4.如权利要求3所述的氯碱尾气提氢装置，其特征在于，所述原料气压缩系统的原料气管线上设置有第二压力调节阀，所述第二压力调节阀与所述切断阀发生联锁动作。

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