氯氣處理工藝

1、.氯氣處理工藝氯氣處理是電解槽穩(wěn)定操作，安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。 從電解槽出來的濕氯氣溫度較高（約90），并伴有大量的水蒸氣及夾帶鹽霧等雜質(zhì)。濕氯氣對鋼材及大多數(shù)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用，生產(chǎn)及輸送極不方便，但干燥氯氣對鋼材等常用材料的腐蝕在通常條件下是較小的。氯氣處理工序的主要任務(wù)是將高溫濕氯氣進(jìn)行冷卻、干燥和加壓輸送。1 氯氣處理的基本原理飽和濕氯氣中水蒸氣含量與溫度有密切聯(lián)系，溫度每下降10，濕氯氣含水蒸氣量降低近一半， 例如 90時(shí)水蒸氣含量為 571g/kg 濕氯氣， 80時(shí)則為 219g/kg ，10時(shí)水蒸氣含量僅為 3.1g/kg ，只相當(dāng)為 90時(shí)的 1/184 。由此可見，濕氯氣首先

2、需進(jìn)行冷卻，這不僅可除去濕氯氣中 99.5%左右的水蒸氣，而且可大大降低后面硫酸干燥的負(fù)荷，減少硫酸與水反應(yīng)生成的熱量，大幅降低硫酸的單耗。干燥氯氣的干燥劑是濃硫酸，濃硫酸具有較高的脫水效率、不與氯氣反應(yīng)、氯氣在其中的溶解度低、對鋼鐵設(shè)備和管道腐蝕小、稀硫酸可回收利用及硫酸價(jià)廉、易得等優(yōu)點(diǎn)。氯氣的干燥是以硫酸與濕氯氣接觸后，氯氣中的水分被硫酸吸收而實(shí)現(xiàn)的。吸收過程是水分以擴(kuò)散作用從氣相轉(zhuǎn)移到液相硫酸中的過程。這個(gè)過程的推動(dòng)力決定于氣膜擴(kuò)散的速率，而被處理氣體氯氣中的水含量決定于硫酸水溶液面上方的水蒸氣分壓。當(dāng)溫度一定時(shí)， 硫酸濃度愈高，水蒸氣分壓愈低，而硫酸濃度一定時(shí)，溫度降低，則水蒸氣分壓隨

3、之降低，從而加大了傳質(zhì)過程的推動(dòng)力。所以，在操作中選擇適當(dāng)?shù)牧蛩釢舛群筒僮鳒囟?，?huì)提高氯氣干燥效果，并可降低硫酸的消耗。2 濕氯氣的冷卻工藝過程濕氯氣經(jīng)氯水洗滌塔以氯水噴洗后，再進(jìn)入第2 鈦冷卻器以冷凍鹽水或冷凍水冷卻至1215，然后，經(jīng)除霧器去除水霧后進(jìn)入干燥塔。氯水洗滌塔底的氯水經(jīng)氯水泵輸送至氯水熱交換器以工業(yè)水冷卻后，進(jìn)入氯水洗滌塔頂循環(huán)噴洗冷卻進(jìn)塔濕氯氣，洗滌塔底部分氯水（氯中冷凝液）送去真空脫氯回收部分氯氣。直接間接冷卻流程既能洗滌氯氣，又不增加廢液（除氯中冷凝液外），不多消耗氯氣，濕氯氣直接間接冷卻流程見圖1。3 濕氯氣的干燥工藝過程.由于濕氯氣中含有大量水汽，容易生成鹽酸和次氯酸

4、，使得濕氯氣具有較強(qiáng)的腐蝕性，因此必須設(shè)法盡量將氯氣中水分除去，一般氯中含水率在 0.040%以下，方能滿足要求。氯氣干燥工藝比較常見的有：三段填料塔串聯(lián)工藝；一段填料塔加一段填料泡罩塔工藝。1）三段填料塔串聯(lián)工藝在、級填料塔內(nèi)逆流接觸不同濃度的硫酸，使得水體積分?jǐn)?shù)降至0.010%。圖 2 三段填料塔串聯(lián)工藝如圖 2 所示，濕氯氣冷卻后進(jìn)入填料塔與塔頂噴淋的75% 78%的硫酸逆流接觸，除去部分水分后進(jìn)入填料塔，與比填料塔中濃度略高的硫酸逆流接觸，再除去部分水分后進(jìn)入填料塔塔底，與濃硫酸逆流接觸，再除去部分水分，經(jīng)酸霧捕集器后去氯氣壓縮機(jī)。96% 98%的濃硫酸進(jìn)入填料塔塔底，塔底部分的硫酸溢

5、流到填料塔塔底，再用硫酸循環(huán)泵輸送經(jīng)冷卻器進(jìn)入塔頂噴淋， 吸水后回至塔底， 部分的硫酸溢流到填料塔， 填料塔內(nèi)硫酸循環(huán)方式與、填料塔相同，填料塔多余的硫酸則溢流到廢硫酸貯槽。此流程塔結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備多，但投資大，操作費(fèi)用高，干燥氯氣質(zhì)量穩(wěn)定，阻力小，并受填料影響。2）一段填料塔加一段填料泡罩塔串聯(lián)工藝一段填料塔加一段填料泡罩塔串聯(lián)工藝如圖3 所示，濕氯氣冷卻后進(jìn)入填料塔與塔頂噴淋的 72% 78%的硫酸逆流接觸，除去部分水分后進(jìn)入填料泡罩組合塔底部，至下而上經(jīng)過填料段和泡罩段的塔板，與硫酸接觸除去水分，經(jīng)除霧和氯氣壓縮機(jī)送往液氯冷凍崗位。在最上層的泡罩段加入98%濃硫酸， 濃硫酸逐級溢流到各泡罩

6、層和填料段，并至塔底， 塔底硫酸部分經(jīng)硫酸循環(huán)泵對塔內(nèi)填料段進(jìn)行循環(huán)噴淋，部分溢流到與填料泡罩塔串聯(lián)的填料塔。用硫酸循環(huán)泵對填料塔進(jìn)行循環(huán)噴淋，待濃度小于72%時(shí)，排至廢硫酸貯槽。一段填料塔加一段填料泡罩塔串聯(lián)工藝流程處理濕氯氣，投資少， 操作彈性大， 占地面積少，干燥氯氣質(zhì)量穩(wěn)定。缺點(diǎn)：塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)阻力大。其投資相比三段填料塔流程而言要節(jié)約 65%左右，運(yùn)行成本節(jié)約 15%左右。.圖 3 填料塔 +泡罩塔串聯(lián)工藝4 氯氣的壓縮輸送氯堿廠常用的是納氏泵和透平壓縮機(jī)2 種。1）納氏泵系統(tǒng)納氏泵流程的最大特點(diǎn)是利用硫酸進(jìn)行冷卻循環(huán)，以排除氯氣受壓時(shí)產(chǎn)生的熱量。因納氏泵工作壓力不高， 壓縮產(chǎn)生的

7、熱量大部分被硫酸帶走，而硫酸又有冷卻器進(jìn)行冷卻，一般氯氣出口溫度不超過 80，對碳鋼材質(zhì)的使用是安全的，所以，納氏泵流程中不設(shè)氯氣冷卻器。 納氏泵壓縮流程如圖 4 所示，干燥氯氣進(jìn)入納氏泵，壓縮并依次經(jīng)過硫酸分離器、硫酸除霧器，將夾帶的硫酸及酸霧分離掉，然后送往各需氯部門。98%硫酸經(jīng)硫酸高位槽在啟動(dòng)泵前由其進(jìn)口加到納氏泵中，泵啟動(dòng)后， 硫酸隨氯氣一起壓出進(jìn)入硫酸分離器，在分離器內(nèi)，硫酸與氯氣分離，然后在硫酸冷卻器中進(jìn)行冷卻，經(jīng)冷卻的硫酸返回納氏泵入口。在納氏泵中，要求硫酸中的H2SO4 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92%以上，以減少泵在高溫下的腐蝕。由于氯氣經(jīng)干燥塔后尚含少量水，在泵內(nèi)部分被硫酸吸收，硫酸濃度

8、會(huì)降低，需要用 98%硫酸取代被稀釋了的泵內(nèi)硫酸。.2）透平壓縮機(jī)系統(tǒng)透平壓縮機(jī)是一種具有蝸輪的離心式壓縮機(jī)，借葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使氣體壓縮，其作用與液體輸送所用的離心泵或離心式風(fēng)機(jī)相似。因?yàn)闅怏w的壓縮消耗機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為熱能，所以， 在透平機(jī)的每一段壓縮比不能過大，并在級間設(shè)有中間冷卻器以移去熱量，使氣體體積減小，以利于壓縮過程的逐級進(jìn)行。如圖5 所示，不含鹽霧、硫酸液滴、有機(jī)雜質(zhì)，含氯約 95%（體積分?jǐn)?shù)）的干燥氯氣，壓力不低于0.085MPa（絕壓），進(jìn)入氯氣透平壓縮機(jī)一級入口，經(jīng)一級葉輪壓縮后，氯氣進(jìn)入中間冷卻器，冷卻后，氯氣進(jìn)入壓縮機(jī)二級入口，經(jīng)二級葉輪壓縮后， 再由后冷卻器冷卻

9、， 出后冷卻器的氯氣壓力達(dá)到0.17MPa（表壓）左右，通過分配臺(tái)至各用氯工段。 為防止壓縮機(jī)發(fā)生喘振及倒吸現(xiàn)象，將壓縮后的部分氯氣回流到壓縮機(jī)一級入口或干燥塔進(jìn)口，以保證氯氣連續(xù)壓送,也可以通過調(diào)節(jié)回流量來控制干燥塔進(jìn)口或氯氣總管的壓力。納氏泵是中小型氯堿廠最為常用的氯氣壓縮機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度大又實(shí)用， 但效率不高。 另外，它不但壓縮氯氣還輸送濃硫酸，因而，消耗功率高。 又由于用硫酸作介質(zhì)，酸霧較多，會(huì)污染液化器和液氯。透平壓縮機(jī)是大型氯堿廠最為適宜的氯氣輸送設(shè)備，其能耗低，按每年10 萬 t 氫氧化鈉規(guī)模 ,透平壓縮機(jī)比納氏泵每年可節(jié)電400kW h 以上。它的檢修周期長， 一般在

10、 1a 以上，運(yùn)行費(fèi)用也低。 但因?yàn)樵趬嚎s過程中氯氣溫度較高，機(jī)械精度也比較高，所以，對氯氣含水及其他雜質(zhì)的含量要求相應(yīng)提高，一般要求氯氣含水量在10010- 6 以下，還要有高效的除沫器等裝置。5 氯氣處理工藝流程濕氯氣經(jīng)過水封后進(jìn)入氯氣洗滌塔，與來自氯水冷卻器的氯水逆向直接接觸冷卻、洗滌，氯氣中85% 90%的水分得到冷凝，并除去了氯氣中夾帶的雜質(zhì)（鹽霧等）。出塔氯氣經(jīng)噴水飽和后， 由氯氣風(fēng)機(jī)加壓至100Pa 以上。氯氣進(jìn)入前用循環(huán)上水將冷卻器冷卻到約42，氯氣進(jìn)入后用冷凍上水將冷卻器冷卻至12 15進(jìn)入水霧捕集器。在此冷卻過程中，氯氣中大部分水分又被冷凝下來，這樣可節(jié)約干燥氯氣的硫酸用量

11、；也有一部分冷凝水成霧滴狀存在于氯氣氣流中，因此冷卻后的氯氣須經(jīng)水霧分離器過濾后才進(jìn)入干燥系統(tǒng)。洗滌、冷卻冷凝下來的溶解有氯氣的氯水在氯氣洗滌塔液位控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制下，由氯水循環(huán)泵送至離子膜脫氯裝置，脫氯后送一次鹽水化鹽使用。經(jīng)過水霧分離器除霧后的氯氣進(jìn)入填料干燥塔下部，循環(huán)酸由硫酸循環(huán)泵送出，經(jīng)循環(huán)酸冷卻器冷卻后進(jìn)入填料干燥塔上部，與氯氣逆流接觸除去氯氣中的水分。塔底出酸質(zhì)量分.數(shù)控制在 75%以上。出填料干燥塔的氯氣再進(jìn)入泡罩干燥塔下部，與由 98%硫酸高位槽流入的 98%濃硫酸經(jīng)泡罩接觸，進(jìn)一步得到干燥。干燥后的氯氣進(jìn)入氯氣壓縮機(jī)。為了保證在電解低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電解和氯氣洗滌冷卻干燥系統(tǒng)的氯氣總管壓力穩(wěn)定，在氯氣壓縮系統(tǒng)出口引一股氯氣回流到氯氣壓縮機(jī)前的氯氣總管。當(dāng)