[發(fā)明專利]氯酸鹽電解尾氣回收氫氣方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310220335.X
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103253633A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯平香;肖振福;楊海斌;郭寶江;王明慶;劉拉平;霍彥雷
• 申請（專利權(quán)）人: 河北云山化工集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 楊欽祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氯酸鹽生產(chǎn)中電解尾氣中氫氣的回收工藝，尤其適用于一種可回收高純度的氫氣，以進(jìn)行精細(xì)化工加氫的技術(shù)。

背景技術(shù)

氯酸鹽的生產(chǎn)是以飽和食鹽水作原料，在無隔膜的電解槽中用電化學(xué)方法制取，陽極反應(yīng)主要是Cl^-失去電子生成氯氣，隨電解液在電解槽中循環(huán)吸收，在80℃的條件下，生成氯酸鈉。陰極反應(yīng)主要是H⁺得到電子生成氫氣，隨尾氣排空。如果不回收尾氣中的氫氣，將使電解槽的陰極半反應(yīng)所消耗的電能，白白地以氫氣放空的形式浪費掉，實在是太可惜了。

因此，好多公司都在探索如何更好的回收氫氣。目前國內(nèi)氯酸鹽生產(chǎn)企業(yè)40～50家，生產(chǎn)規(guī)模不等。將電解尾氣全部回收的沒有。部分回收氫氣的企業(yè)只有2家，分別是福建福州某化學(xué)品有限公司和泉州市某化學(xué)工業(yè)有限公司，部分回收的氫氣用于生產(chǎn)雙氧水。重慶長壽某化工廠，只有少量回收用于燒制人造寶石。大連一家化工廠的尾氣直接用N₂充稀，使氧含量降低，供大連某化工廠使用，以上幾家回收的氫氣用于下游產(chǎn)品，對氫氣的質(zhì)量要求并不太嚴(yán)格。湖南某化工廠回收的氫氣用于順酐加氫制γ一丁酯，至今因氫氣質(zhì)量問題而未正式投產(chǎn)。由此可見我國氯酸鹽回收氫氣的企業(yè)將氫氣用于精細(xì)化工加氫的還沒有。另外，同行業(yè)內(nèi)回收氫氣的廠家還因生產(chǎn)工藝的問題，回收氫氣質(zhì)量差，脫氧觸媒使用一直不好，不能連續(xù)回收，且給生產(chǎn)安全帶來隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種氯酸鹽電解尾氣回收氫氣的方法，其回收的氫氣質(zhì)量高，工藝流程合理，操作性好，安全性高，能很好的適應(yīng)精細(xì)化工加氫的要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：氯酸鹽電解尾氣回收氫氣的方法，該方法包括以下步驟：

1）除氯和二氧化碳：

通過電解槽電解食鹽水放出的80℃的電解尾氣與30%（V/V）的經(jīng)過一次脫氧的氫氣進(jìn)入尾氣回收總管匯總后，一起進(jìn)入冷卻塔，初步降溫后進(jìn)入兩個串聯(lián)的第一堿洗塔和第二堿洗塔，進(jìn)行兩次堿洗，堿洗時用20%?NaoH?堿洗液與電解尾氣逆流接觸，除Cl₂的同時將CO₂也除去；Cl₂與20％燒堿溶液在80℃溫度下生成NaClO、?NaClO_3?、NaCl，反應(yīng)方程式如下：

Cl₂+NaOH=NaCl+NaClO

?3NaClO=2NaCl+NaClO₃

CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；

2）除水蒸汽：

除去氯氣的工藝氣除堿沫后依次經(jīng)過第一水冷塔、水環(huán)泵、第二水冷塔、除沫器，其中經(jīng)過第一水冷塔氣溫降到30℃以下，除去大部分水蒸汽，再進(jìn)入水環(huán)泵增壓，進(jìn)入第二水冷塔使氣體溫度降到常溫，然后進(jìn)入除沫器，除去大量水沫；

3）脫氧：

除沫后的氣體進(jìn)入第一除氧器,使氫氣和氧氣反應(yīng)將大部分氧氣脫除，除氧后的360～420℃高溫氣體進(jìn)入換熱器降溫，進(jìn)入第三水冷塔除沫，然后70%（V/V）的氫氣再進(jìn)入換熱器管內(nèi)與管間熱氣體換熱,?將氣體溫度升到200℃以上，進(jìn)入第二除氧器,將氫氣中氧的含量降到0.1%以下，最后通過第四水冷塔降溫到30℃以下進(jìn)入氣柜；

4）處理后合格的氫氣經(jīng)壓縮裝瓶即可。

進(jìn)一步的改進(jìn)，上述步驟1）中經(jīng)過第二堿洗塔的一次殘堿回收到第一堿洗塔中，反應(yīng)后的二次殘堿流到殘堿回流池，經(jīng)收集后回到氯酸鉀鹽水凈化工序，循環(huán)使用。

進(jìn)一步的改進(jìn)，在上述步驟3）中第四水冷塔和氣柜之間設(shè)有氣柜逆水封。作用是：正常生產(chǎn)時氣體不能通過。但在突然停電，電解出現(xiàn)故障需要長時間停車時，為防止回收系統(tǒng)泄露少量氣體，不能保持系統(tǒng)正壓時，將氣柜中的純氫氣自動返回到回收系統(tǒng)，使系統(tǒng)保持正壓，減少氮氣置換次數(shù)。

進(jìn)一步的改進(jìn)，上述步驟3）中氣柜的前、后分別設(shè)有水封。作用是：保護(hù)氣柜。氣柜前、后水封后，嚴(yán)密地將氣柜氣體封住，防止泄漏。

進(jìn)一步的改進(jìn)，上述第一水冷塔和第三水冷塔之間連接有負(fù)壓保護(hù)器。此裝置為了防止水環(huán)泵前抽負(fù)壓，一旦水環(huán)泵進(jìn)口壓力小于100毫米水柱時，自然將第三水冷塔后一次除氧氫氣補充到水環(huán)泵前，從而保證系統(tǒng)正壓操作。

進(jìn)一步的改進(jìn)，上述第一、第二、第三、第四水冷塔塔頂，以及第一、第二除氧器前后均設(shè)有由耐氯腐蝕的氯丁生膠制作防爆膜。