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湿氯气含水蒸气量降低近一半例如时水蒸气含量为湿氯气时则为时水蒸气含量仅为只相当为时的由此可见湿氯气首先需进行冷却这不仅可除去湿氯气中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湿氯气的冷却工艺过程湿氯气经氯水洗涤塔以氯水喷洗后再进入第钛冷却器以冷冻盐水或冷冻水冷却至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图氯气冷却工艺湿氯气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以下方能满足要求氯气干燥工艺比较常见的有三段填料塔串联工艺一段填料塔加一段填料泡罩塔工艺三段填料塔串联工艺在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图三段填料塔串联工艺如图所示湿氯气冷却后进入填料塔与塔顶喷淋的的硫酸逆流接触除去部分水分后进入填料塔与比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的浓硫酸进入填料塔塔底塔底部分的硫酸溢流到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填料塔填料塔内硫酸循环方式与填料塔相同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所示湿氯气冷却后进入填料塔与塔顶喷淋的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左右运行成本节约左右图填料塔泡罩塔串联工艺氯气的压缩输送氯碱厂常用的是纳氏泵和透平压缩机种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出进入硫酸分离器在分离器内硫酸与氯气分离然后在硫酸冷却器中进行冷却经冷却的硫酸返回纳氏泵入口图纳氏泵系统在纳氏泵中要求硫酸中的质量分数为以上以减少泵在高温下的腐蚀由于氯气经干燥塔后尚含少量水在泵内部分被硫酸吸收硫酸浓度会降低需要用硫酸取代被稀释了的泵内硫酸透平压缩机系统透平压缩机是一种具有蜗轮的离心式压缩机借叶轮高速旋转产生的离心力使气体压缩其作用与液体输送所用的离心泵或离心式风机相似因为气体的压缩消耗机械能并转化为热能所以在透平机的每一段压缩比不能过大并在级间设有中间冷却器以移去热量使气体体积减小以利于压缩过程的逐级进行如图所示不含盐雾硫酸液滴有机杂质含氯约体积分数的干燥氯气压力不低于绝压进入氯气透平压缩机一级入口经一级叶轮压缩后氯气进入中间冷却器冷却后氯气进入压缩机二级入口经二级叶轮压缩后再由后冷却器冷却出后冷却器的氯气压力达到表压左右通过分配台至各用氯工段为防止压缩机发生喘振及倒吸现象将压缩后的部分氯气回流到压缩机一级入口或干燥塔进口以保证氯气连续压送也可以通过调节回流量来控制干燥塔进口或氯气总管的压力图透平压缩机系统纳氏泵是中小型氯碱厂最为常用的氯气压缩机其优点是结构简单强度大又实用但效率不高另外它不但压缩氯气还输送浓硫酸因而消耗功率高又由于用硫酸作介质酸雾较多会污染液化器和液氯透平压缩机是大型氯碱厂最为适宜的氯气输送设备其能耗低按每年万氢氧化钠规模透平压缩机比纳氏泵每年可节电以上它的检修周期长一般在以上运行费用也低但因为在压缩过程中氯气温度较高机械精度也比较高所以对氯气含水及其他杂质的含量要求相应提高一般要求氯气含水量在以下还要有高效的除沫器等装置氯气处理工艺流程湿氯气经过水封后进入氯气洗涤塔与来自氯水冷却器的氯水逆向直接接触冷却洗涤氯气中的水分得到冷凝并除去了氯气中夹带的杂质盐雾等出塔氯气经喷水饱和后由氯气风机加压至以上氯气进入前用循环上水将冷却器冷却到约氯气进入后用冷冻上水将冷却器冷却至进入水雾捕集器在此冷却过程中氯气中大部分水分又被冷凝下来这样可节约干燥氯气的硫酸用量也有一部分冷凝水成雾滴状存在于氯气气流中因此冷却后的氯气须经水雾分离器过滤后才进入干燥系统洗涤冷却冷凝下来的溶解有氯气的氯水在氯气洗涤塔液位控制系统的自动控制下由氯水循环泵送至离子膜脱氯装置脱氯后送一次盐水化盐使用经过水雾分离器除雾后的氯气进入填料干燥塔下部循环酸由硫酸循环泵送出经循环酸冷却器冷却后进入填料干燥塔上部与氯气逆流接触除去氯气中的水分塔底出酸质量分数控制在以上出填料干燥塔的氯气再进入泡罩干燥塔下部与由硫酸高位槽流入的浓硫酸经泡罩接触进一步得到干燥干燥后的氯气进入氯气压缩机为了保证在电解低负荷运行时电解和氯气洗涤冷却干燥系统的氯气总管压力稳定在氯气压缩系统出口引一股氯气回流到氯气压缩机前的氯气总管当系统氯气压力降低时氯气回流管的自动调节阀自动开大反之调节阀自动关小以达到控制和稳定整个系统氯气压力的目的氯气压缩系统设有液环冷却器用循环冷却水冷却循环硫酸以保证出压缩机系统的氯气温度不大于经压缩并冷却的氯气进入酸捕沫器除去以上的酸雾后再经氯气分配台送往下游氯气用户完整的氯气处理工艺如图所示图氯气处理工艺流程图