氯氣干燥工藝及操作的優(yōu)化

1、氯氣干燥工藝的選擇與優(yōu)化作者（神馬氯堿化工有限責任公司，平頂山，467000）摘要：介紹了我公司20萬t/a離子膜燒堿項目建設中氯氣處理工藝的選擇，以及為降低硫酸消耗對干燥工藝進行優(yōu)化。關鍵詞：氯氣，工藝優(yōu)化，降耗，Abstract: This paper introduces Cause of choosing the process of treating chlorine gas in the project of 200 kt/a ionic membrane caustic soda， and optimizes this process for decreasing vitriol

2、 dosageKey words :chlorine gas，process optimization，consumption reduction中圖分類號：氯氣處理主要任務是降低氯氣中水含量、夾帶的鹽霧等雜質(zhì)，然后加壓輸送到下一工序。它是氯堿生產(chǎn)中的一個關鍵工序，關系著系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行1。特別是氯氣質(zhì)量提高，對延長設備和工藝管線的壽命，保障安全生產(chǎn)尤為重要。因此，我公司20萬t/a離子膜燒堿項目建設中就把氯氣處理工序作為項目建設的工作重點之一。1原工藝優(yōu)現(xiàn)狀我公司10萬t/a離子膜燒堿生產(chǎn)中，氯氣干燥工藝流程是：在負壓條件下，高溫高濕氯氣首先進入氯水洗滌塔降溫、除去夾帶鹽等雜

3、質(zhì)，接著進入鈦管冷卻器、水霧捕集器，然后進入組合式干燥塔的填料段與稀硫酸逆向接觸干燥，接著進入組合式干燥塔的泡罩塔段被濃硫酸進一步干燥，最后經(jīng)過酸霧捕集器除去酸霧后得到符合工藝指標的氯氣。由我公司多年的生產(chǎn)經(jīng)驗知道，該干燥生產(chǎn)工藝雖安全、穩(wěn)定，但是不適合更大量的氯氣處理,而且濃硫酸消耗量大。夏季噸氯消耗濃硫酸23kg，冬季噸氯消耗濃硫酸21kg。2 問題分析經(jīng)過我們分析發(fā)現(xiàn)，濃硫酸消耗大的主要原因是原有干燥工藝流程較短，若要達到氯氣干燥的工藝指標，就不得不加到濃硫酸量。理論上，98%濃硫酸從泡罩塔的頂層塔板加入，依次通過塔板自流至塔底后，濃度達到88%94%時才排到填料塔。實際操作中，為了實現(xiàn)

4、工藝指標：氯中含水0.02%；氯氣純度98%，我們不得不加大濃硫酸的流量。這樣就導致大量高濃度的硫酸過早的溢流入填料塔，結果填料塔排除的廢酸濃度高就升高。濃度酸消耗量大的另外一個原因是濃硫酸雜質(zhì)多。因此，為滿足20萬t/a離子膜燒堿生產(chǎn)中的氯氣處理要求、降低濃硫酸消耗，我們必須另選更合適的氯氣工藝。3 工藝優(yōu)化3.1氯氣干燥原理氯氣的干燥實質(zhì)是硫酸與濕氯氣接觸后，水從氯氣中擴散到硫酸中的傳質(zhì)過程。該過程是靠氯氣中的水蒸氣分壓P1與硫酸中組分水的平衡水蒸氣分壓P2之差P推動的，即傳質(zhì)推動力為P= P1- P22。傳質(zhì)推動力越大，干燥效果就越好。由于硫酸吸收水分時放出大量熱，而硫酸濃度一定時，溫度

5、降升高水蒸氣分壓隨之升高，則傳質(zhì)推動力P= P1- P2降低。因此，在干燥操作時應控制硫酸濃度的溫度。特別是最后一塔的進酸溫度，因為被干燥后的氯氣中含水量取決于最后一塔內(nèi)硫酸液面上的水蒸氣分壓3。3.2工藝選擇目前，較先進的氯氣干燥流程有三種：串聯(lián)填料塔流程、強化泡沫塔流程、填料塔與泡罩塔組合流程。填料塔流程操作平穩(wěn)，彈性較大，塔的阻力降小，但填料塔占地面積大，投資較多，大修時清理檢修難度較大4。強化泡沫干燥塔流程易操作，且彌補了填料塔投資大、占地大的不足。但該塔的阻力降大，動力消耗大5。填料塔與泡罩塔組合流程，該流程結構緊湊，占地面積較小，充分發(fā)揮了填料塔操作彈性大和泡罩塔處理量大、干燥效率

6、高的優(yōu)勢 6。因此，我公司與成達化工設計院采用了此工藝，合作設計建設了20萬t/a離子膜燒堿項目中氯氣處理工序。1氯氣洗滌塔；2氯水循環(huán)泵；3鈦管冷卻器；4水霧捕集器；5填料干燥塔；6稀酸循環(huán)泵；7泡罩干燥塔；8濃硫酸高位槽；9濃硫酸循環(huán)泵；10酸霧補集器；11濃硫酸低位槽圖1 氯氣干燥工藝流程3.3 泡罩塔板的負荷性能圖我們知道，氯氣最終水含量取決于最后一塔各工藝指標的控制，因此我們計算并繪出了泡罩塔的負荷性能圖。由上分析知道，要降低濃硫酸消耗首先要在保證氯氣質(zhì)量合格、安全生產(chǎn)的前提下，盡可能的降低泡罩塔中濃硫酸的流量。因此，我們結合目前泡罩塔的規(guī)格參數(shù)，計算出它的水力學性能，并繪出塔板的負

7、荷性能圖7，如下圖所示。圖中通過原點的線是操作線，其余5條曲線圍成的閉合區(qū)域為適宜的操作區(qū)域。圖2泡罩塔板的負荷性能圖由上圖可以看出，同樣的氯氣量，可以有多個硫酸流量與之匹配。如要降低硫酸的消耗，就要在操作區(qū)域內(nèi)，盡量使硫酸流量接近極限。通常為了安全穩(wěn)定生產(chǎn)，都要將流量稍大于極限流量。通過實踐知道，只要我們根據(jù)氯氣流量對硫酸流量適時調(diào)節(jié)，就能節(jié)約大量的硫酸用量。在此基礎上，我們還應該提高濃硫酸的質(zhì)量，降低雜質(zhì)量。這樣也可以延長塔的大修周期。20萬t/a離子膜燒堿項目建成投產(chǎn)半年以來，經(jīng)氯處理工序處理后的氯氣均達到各項工藝指標：氯中含水0.01%；氯氣純度98%。而且濃硫酸消耗量大大降低，即使在夏季，每干燥一噸氯氣濃硫酸消耗也沒有超過20kg。4 結論改進工藝后，通過實際運行知道，干燥系統(tǒng)穩(wěn)定，干燥后的氯氣質(zhì)量不但達到各項工藝指標，而且大大降低了濃硫酸的用量，降低了生產(chǎn)成本。 參考文獻1 章四七，宋永海，董誼仁氯氣處理工藝技術的選擇與設計要點J氯堿工業(yè)， 2008，1: 19-21.2 譚天恩等化工原理M.北京:化學工業(yè)出版社，1998:20-30.3 李風格.氯氣干燥工藝流程選擇J.氯堿工業(yè)， 2008，44(12): 17-18.4 沈志良強化型氯氣泡沫干燥塔的設計與應用J.中國氯堿， 2