氯气处理工艺

氯气处理工艺氯气处理是电解槽稳定操作，安全生产的重要环节。从电解槽出来的湿氯气温度较高（约90℃），并伴有大量的水蒸气及夹带盐雾等杂质。湿氯气对钢材及大多数金属有强烈的腐蚀作用，生产及输送极不方便，但干燥氯气对钢材等常用材料的腐蚀在通常条件下是较小的。氯气处理工序的主要任务是将高温湿氯气进行冷却、干燥和加压输送。1氯气处理的基本原理氯气处理的基本原理饱和湿氯气中水蒸气含量与温度有密切联系，温度每下降10℃，湿氯气含水蒸气量降低近一半，例如90℃时水蒸气含量为571g/kg湿氯气，80℃时则为219g/kg，10℃时水蒸气含量仅为3.1g/kg，只相当为90℃时的1/184。由此可见，湿氯气首先需进行冷却，这不仅可除去湿氯气中99.5%左右的水蒸气，而且可大大降低后面硫酸干燥的负荷，减少硫酸与水反应生成的热量，大幅降低硫酸的单耗。干燥氯气的干燥剂是浓硫酸，浓硫酸具有较高的脱水效率、不与氯气反应、氯气在其中的溶解度低、对钢铁设备和管道腐蚀小、稀硫酸可回收利用及硫酸价廉、易得等优点。氯气的干燥是以硫酸与湿氯气接触后，氯气中的水分被硫酸吸收而实现的。吸收过程是水分以扩散作用从气相转移到液相硫酸中的过程。这个过程的推动力决定于气膜扩散的速率，而被处理气体—氯气中的水含量决定于硫酸水溶液面上方的水蒸气分压。当温度一定时，硫酸浓度愈高，水蒸气分压愈低，而硫酸浓度一定时，温度降低，则水蒸气分压随之降低，从而加大了传质过程的推动力。所以，在操作中选择适当的硫酸浓度和操作温度，会提高氯气干燥效果，并可降低硫酸的消耗。2湿氯气湿氯气的冷却工艺的冷却工艺过程过程湿氯气经氯水洗涤塔以氯水喷洗后，再进入第2钛冷却器以冷冻盐水或冷冻水冷却至12~15℃，然后，经除雾器去除水雾后进入干燥塔。氯水洗涤塔底的氯水经氯水泵输送至氯水热交换器以工业水冷却后，进入氯水洗涤塔顶循环喷洗冷却进塔湿氯气，洗涤塔底部分氯水（氯中冷凝液）送去真空脱氯回收部分氯气。直接间接冷却流程既能洗涤氯气，又不增加废液（除氯中冷凝液外），不多消耗氯气，湿氯气直接间接冷却流程见图1。图1氯气冷却工艺3湿氯气湿氯气的干燥工艺过程的干燥工艺过程由于湿氯气中含有大量水汽，容易生成盐酸和次氯酸，使得湿氯气具有较强的腐蚀性，因此必须设法尽量将氯气中水分除去，一般氯中含水率在0.040%以下，方能满足要求。氯气干燥工艺比较常见的有：①三段填料塔串联工艺；②一段填料塔加一段填料泡罩塔工艺。1）三段填料塔串联工艺在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级填料塔内逆流接触不同浓度的硫酸，使得水体积分数降至0.010%。图2三段填料塔串联工艺如图2所示，湿氯气冷却后进入Ⅰ填料塔与塔顶喷淋的75%～78%的硫酸逆流接触，除去部分水分后进入Ⅱ填料塔，与比Ⅰ填料塔中浓度略高的硫酸逆流接触，再除去部分水分后进入Ⅲ填料塔塔底，与浓硫酸逆流接触，再除去部分水分，经酸雾捕集器后去氯气压缩机。96%～98%的浓硫酸进入Ⅲ填料塔塔底，塔底部分的硫酸溢流到Ⅱ填料塔塔底，再用硫酸循环泵输送经冷却器进入塔顶喷淋，吸水后回至塔底，部分的硫酸溢流到Ⅰ填料塔，Ⅰ填料塔内硫酸循环方式与Ⅱ、Ⅲ填料塔相同，Ⅰ填料塔多余的硫酸则溢流到废硫酸贮槽。此流程塔结构简单，设备多，但投资大，操作费用高，干燥氯气质量稳定，阻力小，并受填料影响。2）一段填料塔加一段填料泡罩塔串联工艺一段填料塔加一段填料泡罩塔串联工艺如图3所示，湿氯气冷却后进入填料塔与塔顶喷淋的72%～78%的硫酸逆流接触，除去部分水分后进入填料泡罩组合塔底部，至下而上经过填料段和泡罩段的塔板，与硫酸接触除去水分，经除雾和氯气压缩机送往液氯冷冻岗位。在最上层的泡罩段加入98%浓硫酸，浓硫酸逐级溢流到各泡罩层和填料段，并至塔底，塔底硫酸部分经硫酸循环泵对塔内填料段进行循环喷淋，部分溢流到与填料泡罩塔串联的填料塔。用硫酸循环泵对填料塔进行循环喷淋，待浓度小于72%时，排至废硫酸贮槽。一段填料塔加一段填料泡罩塔串联工艺流程处理湿氯气，投资少，操作弹性大，占地面积少，干燥氯气质量稳定。缺点：塔结构复杂，系统阻力大。其投资相比三段填料塔流程而言要节约65%左右，运行成本节约15%左右。图3填料塔+泡罩塔串联工艺4氯气氯气的压缩输送的压缩输送氯碱厂常用的是纳氏泵和透平压缩机2种。1）纳氏泵系统纳氏泵流程的最大特点是利用硫酸进行冷却循环，以排除氯气受压时产生的热量。因纳氏泵工作压力不高，压缩产生的热量大部分被硫酸带走，而硫酸又有冷却器进行冷却，一般氯气出口温度不超过80℃，对碳钢材质的使用是安全的，所以，纳氏泵流程中不设氯气冷却器。纳氏泵压缩流程如图4所示，干燥氯气进入纳氏泵，压缩并依次经过硫酸分离器、硫酸除雾器，将夹带的硫酸及酸雾分离掉，然后送往各需氯部门。98%硫酸经硫酸高位槽在启动泵前由其进口加到纳氏泵中，泵启动后，硫酸随氯气一起压