氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法及系统，氢气和空气在催化剂的作用下产生高温蒸汽和氮气的混合气，用此混合气代替其它热源用于溴化锂吸收法制冷工艺生产低温冷水，同时通过冷凝分离混合气里的水蒸汽后即可生产氮气，实现了制冷和氮气联产。采用多级反应，方便控制；借助于催化剂并通过严格控制空气与氢气之间每一级比例，实现了安全生产；氢气的热效率大幅度提高；产出氮气成本非常低。

【技术实现步骤摘要】
氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法及系统
本专利技术涉及一种采用新型供热方式的溴化锂机组实现方法及其系统。
技术介绍
目前有许多氯碱生产厂家及其它副产氢气的工业厂家把氢气用来生产蒸汽，其基本工艺是将氢气和空气采用燃烧的方法来加热软化水制造蒸汽。其主要热交换过程是：在发生器内用蒸汽等外来热源加热溴化锂溶液，使溶液中的水变成蒸汽，蒸汽进入冷凝器后，被循环冷却水冷凝成高压低温液态水，然后高压低温水进入蒸发器，以节流膨胀的方式吸收载冷介质的热量并向用户提供冷量，本身形成蒸汽并被来自发生器内的浓溴化锂溶液吸收，吸收水蒸汽后的溴化锂溶液变稀并被送回发生器内继续被加热从而实现下一个制冷循环。目前工业生产氮气的方法基本上有空分法、变压吸附法、膜分离法等工艺，也可对燃氢烟气进行处理生产氮气，燃氢烟气回收氮气的工艺是：按比例补充一定量的氢气后在催化剂的作用下反应生成水蒸汽以除去氧气，最后脱除水蒸汽从而生产氮气。上述现有技术存在的不足：对于具备氢气资源且又需要低温冷水的生产企业（比如氯碱生产系统）来说，有的生产厂家将多余的氢气采用燃烧法生产蒸汽并入蒸汽管网，而生产系统需要的低温冷水又采用溴化锂吸收法工艺生产低温冷水，其过程是将蒸汽送进溴化锂机组内，采用溴化锂吸收法生产低温冷水。同时氯碱生产系统必须配套设备生产氮气供给使用，氮气的供应多采用空分法或变压吸附分离法或膜分离法等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法及系统。本专利技术的技术方案如下：氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法，其特征在于：氢气与空气分次混合并分段在催化剂的作用下反应生产水蒸汽，水蒸汽放出热量被来自溴化锂制冷机组的溴化锂溶液吸收用于生产低温冷水；氢气与空气中的氧气反应的最终产物经去除水分得到氮气。优选地，氢气连续进入各段反应器中，空气则分次按与氢气设定的比例与氢气混合后进入各段反应器中。优选地，各段反应器中，空气和氢气反应的管程连接有分析取样管，分析取样管中安装自控装置，在线分析本级管程中反应后氢气含量，用于控制本级空气加入量。优选地，所述的催化剂为钯触媒催化剂。优选地，空气与氢气反应产生热能加热稀溴化锂溶液，使溶液中的水变成蒸汽，蒸汽进入冷凝器后，被循环冷却水冷凝成高压低温液态水，然后高压低温水进入蒸发器，以节流膨胀的方式吸收载冷介质的热量并向用户提供冷量；节流膨胀后的水形成蒸汽并被来自发生器内的浓溴化锂溶液吸收，浓溴化锂溶液变成稀溴化锂溶液，经过溴化锂进液管回流到最下一级反应器的反应换热器壳程，从而实现一个制冷循环。氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的系统，其特征在于：它包括多级反应器，每一级反应器包括安装有填料层的混合容器以及通过连接法兰安装在混合容器上端的反应换热器；所述反应换热器的管程内装有催化剂，所述连接法兰中安装有防漏网用于阻止催化剂掉落；前一级反应器的反应换热器管程与后一级反应器的混合容器相通，相邻两级反应器的反应换热器壳程之间通过溴化锂连接管互相连接；第一级反应器的混合容器通过阀门和氢气流量计连接有氢气进气管；最后一级反应器的上端连接有与该级反应换热器管程相通的尾气管；每一个混合容器通过阀门和空气流量计连接有空气进气管，第一级反应器的反应换热器壳程通过阀门连接有溴化锂进液管，最后一级反应器的反应换热器壳程通过阀门连接有溴化锂回液管；溴化锂进液管连接溴化锂吸收制冷机组的稀液管，溴化锂回液管连接溴化锂吸收制冷机组的蒸发器。优选地，所述的尾气管连接有通过冷凝干燥脱出水蒸气的氮气产生装置。空气进气管的内端带有空气分布罩且空气分布罩位于填料层下方。优选地，反应换热器的侧壁上安装有分析取样管，分析取样管的内端与反应换热器的管程相通。本专利技术的积极效果在于：本专利技术针对溴化锂吸收法生产低温冷水工艺中的发生器部分进行改造，以氢气为原料，不采用燃氢锅炉系统，设置一台多段列管换热器，每段列管换热器里的管程均装填催化剂，空气按比例分次与氢气混合后依次进入各段管程，在催化剂的作用下，氢气和空气中的氧逐步反应生产水蒸汽并放出大量的热，所有放出的热量用于加热壳程的溴化锂溶液；来自溴化锂机组的溴化锂溶液依次连续进入各级列管换热器的壳程中，吸收热量后再进入溴化锂机组内生产低温冷水。本专利技术的方法及系统中，氢气和空气在催化剂的作用下产生高温蒸汽和氮气的混合气，用此混合气代替其它热源用于溴化锂吸收法制冷工艺生产低温冷水，同时通过冷凝分离混合气里的水蒸汽后即可生产氮气，实现制冷和氮气联产。采用多级反应，方便控制。借助于催化剂并通过严格控制空气与氢气之间每一级比例，实现了安全生产。氢气的热效率大幅度提高。产出氮气成本非常低。产出的冷凝水为优质水，无需处理即可用于用水管网或者锅炉用水等。附图说明图1是本专利技术系统实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图进一步说明本专利技术。如图1，本专利技术系统实施例包括上下依次布置的多级反应器，每一级反应器包括安装有填料层12的混合容器15以及通过连接法兰11安装在混合容器15上端的反应换热器9，所述反应换热器9的管程内装有催化剂10，所述连接法兰11中安装有防漏网用于阻止催化剂掉落。反应换热器9的侧壁上安装有分析取样管8，分析取样管8的内端与反应换热器9的管程相通。下一级反应器的反应换热器管程与上一级反应器的混合容器（下端）相通，相邻两级反应器的反应换热器壳程之间通过溴化锂连接管4互相连接。最下一级反应器的混合容器通过阀门和氢气流量计1连接有氢气进气管2。最上一级反应器的上端连接有与该级反应换热器管程相通的尾气管6（封头）。每一个混合容器通过阀门和空气流量计13连接有空气进气管7，空气进气管7的内端带有空气分布罩14且空气分布罩14位于填料层12下方。最下一级反应器的反应换热器壳程通过阀门连接有溴化锂进液管3，最上一级反应器的反应换热器壳程通过阀门连接有溴化锂回液管5。本专利技术系统的另一实施例中，多级反应器并列布置，前一级反应器的反应换热器管程与后一级反应器的混合容器通过管路相通，第一级反应器相当于前述最下一级反应器，最后一级反应器相当于前述最上一级反应器。所述的尾气管6可以排空，也可以连接有通过冷凝干燥脱出水蒸气的氮气产生装置。溴化锂进液管3连接溴化锂吸收制冷机组的稀液管。溴化锂回液管5连接溴化锂吸收制冷机组的蒸发器，系统中空气与氢气反应产生热能加热溴化锂溶液，使溶液中的水变成蒸汽，蒸汽进入冷凝器后，被循环冷却水冷凝成高压低温液态水，然后高压低温水进入蒸发器，以节流膨胀的方式吸收载冷介质的热量并向用户提供冷量。节流膨胀后的水形成蒸汽并被来自发生器内的浓溴化锂溶液吸收，浓溴化锂溶液变成稀溴化锂溶液，经过溴化锂进液管3回流到最下一级反应器的反应换热器壳程，从而实现一个制冷循环。填料层12的作用是使得氢气和空气能够充分混合均匀，对填料的结构、种类等不做特殊要求，但要求材质符合反应温度要求。设置分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法，其特征在于：氢气与空气分次混合并分段在催化剂的作用下反应生产水蒸汽，水蒸汽放出热量被来自溴化锂制冷机组的溴化锂溶液吸收用于生产低温冷水；氢气与空气中的氧气反应的最终产物经去除水分得到氮气。/n

【技术特征摘要】
1.氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法，其特征在于：氢气与空气分次混合并分段在催化剂的作用下反应生产水蒸汽，水蒸汽放出热量被来自溴化锂制冷机组的溴化锂溶液吸收用于生产低温冷水；氢气与空气中的氧气反应的最终产物经去除水分得到氮气。


2.按照权利1所述的氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法，其特征在于：氢气连续进入各段反应器中，空气则分次按与氢气设定的比例与氢气混合后进入各段反应器中。


3.按照权利1所述的氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法，其特征在于：各段反应器中，空气和氢气反应的管程连接有分析取样管，分析取样管中安装自控装置，在线分析本级管程中反应后氢气含量，用于控制本级空气加入量。


4.按照权利1所述的氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法，其特征在于：所述的催化剂为钯触媒催化剂。


5.按照权利1所述的氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的方法，其特征在于：空气与氢气反应产生热能加热稀溴化锂溶液，使溶液中的水变成蒸汽，蒸汽进入冷凝器后，被循环冷却水冷凝成高压低温液态水，然后高压低温水进入蒸发器，以节流膨胀的方式吸收载冷介质的热量并向用户提供冷量；节流膨胀后的水形成蒸汽并被来自发生器内的浓溴化锂溶液吸收，浓溴化锂溶液变成稀溴化锂溶液，经过溴化锂进液管回流到最下一级反应器的反应换热器壳程，从而实现一个制冷循环。


6.氢气非燃烧法用于溴化锂机组并联产氮气的系统，其特征在于：它包括多级反应器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙卫星，孙翠杰，潘庆光，
申请(专利权)人：潘庆光，
类型：发明
国别省市：山东;37