[發明專利]一種碘硫循環中碘化氫制備氫氣的工藝與裝置

有效

• 申請號: 202110564561.4
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113233415B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 劉宏;呂文東;董宏光;候國新
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04;C01B7/13
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

1.一種碘硫循環中碘化氫制備氫氣的裝置，其特征在于，該裝置包括熱集成復合塔、O₂洗滌塔、復合塔殼程塔底罐、HI分解氣緩沖罐、Bunsen反應器進料罐、復合塔管程塔底再沸器、復合塔反應段加熱器、復合塔反應塔物料換熱器、壓縮機以及進料泵；

熱集成復合塔包括反應氣洗滌段、管殼復合段塔節、進料泵、復合塔殼程塔底罐、HI分解氣緩沖罐、管程塔底再沸器、管程進料加熱器、HIX分解氣減壓閥；

熱集成復合段的塔節采用管殼式結構，熱集成復合段的殼程和汽提段連通，管程和反應段連通，每個熱集成復合段的塔節為單級理論級，熱集成復合段塔節的殼程和管程分別裝填有填料；熱集成復合段的N個塔節同軸密封連接而成，其中N≥1；熱集成復合段塔節包括反應段外塔盤、汽提段內塔盤、氣液分配器、內外塔盤篩孔、反應段列管、復合塔節塔壁、復合塔節法蘭、汽提段液相進出口、汽提段汽相進出口和管殼程底部填料固定板；

熱集成復合塔內部分為熱集成復合段和HIX反應氣水洗段，熱集成復合段包括管程反應段和殼程汽提段；管程反應段的氣相經過HI分解氣緩沖罐和HIX分解氣減壓閥后進入到HIX反應氣水洗段；

復合塔節塔壁、復合塔節下法蘭、復合塔節上法蘭三者構成熱集成復合塔內塔節的外殼；復合塔節塔壁的上部開有殼程汽提段塔節液體進料口和汽提段塔節汽相出口，復合塔節塔壁的下部開有汽提段塔節汽相進口和殼程汽提段塔節液體出口，殼程汽提段塔節液體進料口焊接在殼程底部填料固定板和管程底部填料固定板之間位置，汽提段塔節汽相出口焊接在外塔盤和內塔盤氣液分配器液體入口之間位置，汽提段塔節汽相進口焊接在殼程底部填料固定板上部位置，殼程汽提段塔節液體出口焊接在外塔盤和內塔盤之間位置；

管程反應段列管兩端分別固定在反應段外塔盤與管殼程底部填料固定板上；

外殼內部固定有汽提段內塔盤、反應段外塔盤、殼程底部填料固定板和管程底部填料固定板；汽提段內塔盤固定在殼程，反應段外塔盤固定在管程；殼程底部填料固定板和管程底部填料固定板上都開孔；汽提段內塔盤和反應段外塔盤上布置篩孔，篩孔內焊接有氣液分配器，篩孔的孔徑與氣液分配器液相出口的外徑相同；氣液分配器主要由液相管和氣相管嵌套組成，氣相管頂部作為氣相出口，底部作為氣相進口；液相管頂部作為液相入口，底部作為液相出口；

塔節間通過法蘭連接，形成熱集成復合塔的熱集成復合段；

熱集成復合塔的反應氣水洗段頂部開有H₂采出口，側部開有H₂O進料口，底部開有H₂洗滌酸性水采出口；熱集成復合塔的殼程汽提段頂部開有熱集成復合塔汽提段汽提氣出口，該出口通過管路依次經壓縮機與O₂洗滌塔的氣體入口相連通；熱集成復合塔的殼程汽提段的上部開有液相進口，下部開有氣相進氣口和液相采出口；殼程汽提段的液相采出口通過管路與復合塔殼程塔底罐連通，復合塔殼程塔底罐經進料泵與熱集成復合塔的管程反應段的液相進口相連；熱集成復合塔的管程反應段的反應段塔釜底部開有液相采出口和氣相入口，液相采出口出來的管路分兩路，一路經復合塔管程塔底再沸器后從反應段塔釜底部的氣相入口進入；另一路經復合塔反應塔物料換熱器進入至Bunsen反應器進料罐；

O₂洗滌塔上部開有硫酸提濃塔酸性水進口，底部開有汽提氣洗滌塔塔底酸性水出口，頂部開有O₂采出口；

Bunsen反應器進料罐上開有進料口、出料口和出氣口，出氣口與熱集成復合塔汽提段底部氣相進氣口連接。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的汽提段內塔盤總數量N1，N1≥1；反應段外塔盤總數量N2，N2≥1；當管殼式復合塔反應段外部管道逐級連接形成反應塔和汽提塔理論級相等的對稱結構時，N1＝N2；當復合塔反應段外部管道跨接形成反應塔和汽提塔理論級不相等的非對稱結構時，N1≠N2。

3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述的熱集成復合塔的外徑范圍為100～8000mm。