Hcl合成裝置富余氫氣和天然氣混燒工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及氯堿工業富余氫氣回收利用的技術領域。
【背景技術】
[0002]對于氯堿工業中富余氫氣的回收利用，目前主要是作為原料生產其他副產品，如鹽酸，PVC，雙氧水等。這種利用方法需要氯堿企業設置相應的下游生產設備，而且由于氫氣易燃易爆的特性，其運輸、管理成本都極為高昂。
[0003]除了上述作為原料生產其他副產品的途徑之外，還有可以將富余氫氣作為燃料為氯堿工業反應過程提供能源。由于不純氫氣在混燒過程中易發生爆燃，所以工業生產中主要用氫氣鍋爐對富余氫氣進行純凈燃燒。但是，目前市場上的氫氣鍋爐主要為進口設備，價格高昂。而且所提供的溫度較低，僅能用于蒸發水分，并不能為熔鹽反應提供所需的熱量。
[0004]現有的熔鹽反應，所需的熱量來源主要為天然氣的燃燒。天然氣燃燒不但需要負擔額外成本，而且排放物中含有的一氧化碳和二氧化碳具有污染性。
[0005]雖然在能源領域中，氫氣與天然氣混合燃燒已成為公知技術，并在混合動力汽車和燃料電池方面得到廣泛應用。但是如何將此技術應用到氯堿工業富余氫氣利用之中，依然有許多技術難題。具體而言，首先能源與化工兩個領域之間專業跨度很大，所解決技術問題的方向也不同，能源領域中需要在條件允許的范圍內，盡量將混燒的溫度提高，以便能提供更大的動力，而熔鹽反應所需的溫度是一定的；其次二者參與反應的氫氣狀態不相同，氯堿工業中富余氫氣有著特定的壓力值和水分含量。所以，綜上所述，并不能將能源領域的混燒技術直接應用于熔鹽反應。
【發明內容】
[0006]針對現存氫氣處理中存在的成本高、安全性低和熱能釋放低的缺點，以及現有熔鹽反應天然氣供能成本高與污染高的問題，本發明提供了一種HCL合成裝置富余氫氣和天然氣混燒工藝。
[0007]實現本發明的技術原理是:將舊有的HCL合成裝置中富余氫氣處理管道與熔巖爐進行簡單改造，通過富余氫氣處理裝置將兩者連通，降低了氫氣處理過程中的運輸、管理成本。并通過該裝置的調壓、除水，使富余氫氣滿足天然氣在固堿裝置燃燒爐內進行混燒的條件。當兩氣體在燃燒爐內混燒時，通過動態調節兩者流量，使混燒過程中平穩釋放滿足熔鹽反應所需的恒定熱量。此外，此方法還降低天然氣的使用成本和排放物的污染。
[0008]本發明提供了如下的技術方案:提供一種HCL合成裝置富余氫氣和天然氣混燒工藝。包括以下步驟:
(1)收集氫氣:收集HC1合成裝置中的富余氫氣，其壓力范圍在75至85kPa之間，含水量小于2% ；
(2)處理氫氣:對收集到的富余氫氣進行減壓、除水處理，使其壓力降低到5至15kPa之間，含水量降低到1.8%以下； (3)單獨開車:富余氫氣的壓力小于5kPa或大于15kPa或者富余氫氣的含水量大于1.8%時，熔巖爐內的燃燒器內單獨使用天然氣作為供熱燃料，壓力、含水量不滿足條件的富余氫氣將被放空；
(4)通入混燒:待熔巖爐內固堿裝置的60%堿進降膜管流量為6.8至7.lm3 /h，匯集管液相溫度為390至410°C，產品NaOH含量多98%時，若此時富余氫氣的壓力、含水量滿足步驟(2)中條件，將富余氫氣通入燃燒器中進行混燒；
(5)比例調節:將富余氫氣通入燃燒爐后，保持燃燒器內的溫度在410至450°C之間，此過程中氫氣流量為0至2020m3 /h,天然氣流量為50至660m3 /h。
[0009]本發明中，所收集的氫氣為HC1合成裝置中釋放的富余氫氣，故在收集過程中，不能對原有HC1合成裝置中的反應有所影響，經過實際操作，將HC1合成裝置中富余氫氣的壓力75至85kPa之間，HC1合成裝置中釋放的富余氫氣水分含量，經過測算為2%。
[0010]收集到的氫氣由于壓力和水分含量過高，不滿足直接通入燃燒器的條件，需要對其進行減壓、除水處理。經過實際測算，氫氣壓力范圍在5至15kPa之間，水分含量在1.8%以下時，通入燃燒器與天然氣進行混燒的效果最好。
[0011]由于混燒過程中氫氣與天然氣燃燒提供燃燒器內反應所需的熱量，因此，以燃燒器溫度作為標準進行調節氫氣與天然氣的流量，所以在對氫氣進行處理的同時，燃燒器先單獨通入天然氣作為燃料，開車使燃燒器內的溫度達到410至450°C。當固堿裝置中60%堿進降膜管流量為6.8至7.lm3 /h,匯集管液相溫度為390至410°C，產品NaOH含量彡98%時，固堿裝置內的熔鹽反應正處于平穩運行狀態，若此時氫氣的壓力和含水量滿足條件，即可立即通入燃燒器內與天然氣進行混燒。
[0012]混燒過程中，在保證燃燒器內溫度在410至450°C之間浮動的前提下，根據燃燒器內氫氣的體積含量對天然氣的流量進行動態調節，但為防止氫氣含量過多引發爆燃，天然氣的流量必須大于50m3 /ho本發明對燃燒爐進行了實際操作后，測算出，天然氣流量調節范圍為50至660m3 /h，氫氣流量調節范圍為0至2020m3 /h。
[0013]進一步地，本發明將收集到的氫氣先進行穩壓處理，再減壓處理，由于收集到的富余氫氣壓力是不斷變化的，為了防止這種變化對后續裝置產生威脅，同時為固燃燒器提供穩定的氫氣來源，故先對所收集氫氣進行穩壓，經過實際操作，穩壓裝置壓力范圍設定在50至70kPa之間時，將不符合壓力條件的氫氣放空，符合壓力條件的氫氣進行減壓處理，將其壓力降低至5至15kPa。
[0014]進一步地，本發明分別在阻火器和排水罐中進行除水，可以將除水進行的更加完全。
[0015]進一步地，本發明在步驟(1)前加入氮氣置換步驟，用不易燃燒的氮氣作為保護氣置換裝置內空氣，防止氫氣與過多氧氣混合產生危險，經過實際操作，將管路內氣體的氧氣含量控制在2%以下可以保證整個系統的安全。
[0016]進一步地，本發明檢測管路內氣體的氧氣含量是否達到2%以下時檢測氮氣置換裝置的放氣口的氣體氧氣含量。當被檢測氣體的氧氣含量連續三次達到2%以下時，證明裝置內氣體已處于安全狀態，此時可往燃燒器內通入氫氣。
[0017]進一步地，本發明加入安全控制步驟，當氫氣的壓力、含水量不符合進入燃燒器內進行燃燒的條件，即壓力小于5kPa或者大于15kPa時，中止氫氣的輸入，增加天然氣流量以保持爐內溫度。待氫氣滿足條件時，再向燃燒爐內通入合格氫氣。這一步驟一方面使天然氣與氫氣的流量調節更為流暢，另一方面更加有效地控制通入燃燒爐內氫氣的條件。
[0018]進一步地，本發明加入氮氣置換步驟。由于當氫氣輸入被中止時，氫氣處理裝置內殘留大量易燃氫氣，存在爆燃危險。故本優選方法加入氫氣置換步驟，在氫氣輸入被中止后，向裝置內輸入氮氣，使殘余氫氣排空，以此消除安全隱患。
[0019]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明所達到的有益效果為:
(1)改進工藝成本簡單，使用本工藝只需將舊有設備用氫氣處理裝置相連接即可完成，降低了富余氫氣利用過程中對其的運輸、管理成本。
[0020](2)更好的利用了 HC1合成過程中的富余氫氣，將它的應用范圍拓展到了熔鹽反應中。
[0021](3)第三用清潔的富余氫氣取代部分天然氣，降低了熔鹽反應的成本和污染。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案、技術效果更加清晰，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。此處所描述的實施例，其作用僅用于說明而非限定。
[0024]現有的熔巖反應工藝為單獨通入天然氣燃燒為熔鹽反應提供所需的熱量，天然氣流量660m3 /h,熔鹽加熱成本332.64元/噸，排放物中含一氧化碳5.37%, 二氧化碳5.19%，甲烷3.26%ο
[0025]本發明所采用的混燒