浅析氯碱项目氯气处理采用工艺方案Word下载.doc
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下面说的一氯气处理的基本原理，好象只是除湿、干燥的原理，没有加压输送的原理。
所以这里和下面的需要协调一下，不要矛盾。
是，应该说是湿氯气气处理的原理。
一、湿氯气处理的基本原理
从电解槽出来的湿氯气一般温度在90℃左右，所夹带的水蒸汽量见下表：
温度℃
10
15
20
25
30
35
40
45
50
g（水）/kg湿氯气
3.1
4.3
5.9
8.1
10.8
14.7
19.8
26.2
34.9
55
60
65
70
75
80
85
90
95
46.2
61.6
82.5
112
115
219
338
571
1278
从上表可以看出，饱和湿氯气中水蒸汽含量与温度有密切联系，温度下降10℃湿氯气含水蒸汽量降低近一半，例如：
90℃时水蒸汽含量为571g/kg湿氯气，80℃时则为219g/kg湿氯气，到10℃时水蒸汽含量仅为3.1g/kg湿氯气，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%左右的水蒸汽，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，大幅度降低硫酸的单耗。
干燥氯气的干燥剂是浓硫酸，因为浓硫酸具有较高的脱水效率、不与氯气反应、氯气在硫酸中的溶解度低、浓硫酸对钢铁设备和管道腐蚀小、稀硫酸可回收利用，以及硫酸具有价廉易得等优点。
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。
这个过程是物质（水分）以扩散作用从一相（气相）转移到另一相（液相硫酸）的过程，简称传质过程。
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蒸汽分压。
当温度一定时，硫酸浓度愈高，水蒸汽分压愈低；
而硫酸浓度一定时，温度降低则水蒸汽分压随之降，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，将会提高氯气干燥效果，并可降低硫酸的消耗。
二、湿氯气冷却工艺过程
氯气冷却可分为直接冷却、间接冷却和直接间接冷却流程
（一）直接冷却流程这一节里最好提一下出口温度，与下二节提到的直接间接冷却法提到的出口温度40度有个对比。
已作修改
如图所示最好给再加个序号，如图1****名称。
（湿氯气直接冷却流程图），直接冷却流程是以工业水在填料塔或空塔内直接喷淋洗涤氯气，把氯气的温度降低到40℃以下。
因水与氯气直接接触传热，冷却水吸收氯气后形成氯水，氯水经蒸汽加热或真空脱氯部分氯气得以回收，或采用空气吹除氯气用碱吸收制次氯酸钠。
直接冷却流程的优点是可以洗除部分盐雾及其它有机油污等杂质，但所形成的氯水若进行蒸汽加热脱氯，则将消耗大量蒸汽；
而且不能把氯气温度降到12-15℃，增加干燥氯气的硫酸消耗量，使用的冷却水必须不含有铵盐，否则易生成NCl3（三氯化氮）；
三氯化氮是剧烈的爆炸物，它在液氯中积累就有发生爆炸的可能，该流程目前已很少使用。
（二）间接冷却流程
湿氯气经第一钛管冷却器以工业水冷却至＜40℃后，再进入第二钛冷却器以冷冻盐水或冷冻水冷却至12-15℃，然后经除雾器去水雾后进入干燥塔。
间接冷却法流程简单，氯水废液少，处理方便，氯气损失少，缺点是氯气中有些杂质不易洗净，氯气中含较多盐雾及杂质，影响后面工序如除水雾及干燥的效率。
（三）直接间接冷却流程
湿氯气经氯水洗涤塔以36℃氯水喷洗后，出口温度为40℃，再进入第二钛冷却器以冷冻盐水或冷冻水冷却至12-15℃，然后经除雾器去水雾后进入干燥塔；
氯水洗涤塔底的氯水经氯水泵加压输送进入氯水热交换器以工业水冷却后再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。
直接间接冷却流程兼有以上两种流程的优点，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。
因而我公司氯碱项目的氯气冷却采用这种工艺流程。
冷冻盐水塔，为什么氯气是从上往下冷冻盐水是由下往上走的呢？
已作修改，钛管冷却器实际是热交换器，氯气由上往下目的是好配管，冷冻水由下上是为提高换热效果。
三、氯气干燥工艺过程
氯气干燥大致可分为两大类，即采用填料塔的多塔制流程、强化塔型的泡沫塔流程
（一）填料塔流程
一般有三塔串联和四塔串联两种。
四塔串联的干燥氯气的含水量指标和硫酸单耗可更低些，但投资及动力费用等就比三塔串联高。
如图所示（填料塔流程图），湿氯气冷却后进入第一干燥塔底,通过填料层与75%硫酸逆流接触，除去部分水后，经除雾器除酸雾，进入第二干燥塔底，在填料层与比第一干燥塔略浓的硫酸逆流接触，再除去部分水分后进入第三干燥塔底，在填料层与浓硫酸逆流接触，又除去部分水分，再经除雾器除酸雾后去氯气压缩机。
96%浓硫酸进入第三干燥塔底，再用泵输送经冷却器入塔顶喷淋，吸水后流至塔底，塔底多余的硫酸溢流进入第二塔底，用泵输送经冷却器入二塔顶喷淋，吸水后流至塔底，塔底多余的稀硫酸溢流到第一塔塔底，用泵输送经冷却器入一塔塔顶喷淋，吸水后流至塔底，塔底多余的稀硫酸不断溢流至废硫酸贮槽。
（二）强化塔型的组合塔流程
强化塔有泡沫塔、泡罩塔等形式，并有在塔底设置填料塔或喷雾塔的混合塔组。
这些塔操作的空塔速度一般是填料塔的1倍左右，而强化塔与填料塔体积之比却为1：
12—20左右，两者体积相差甚大。
在填料塔内需用48秒时间完成的干燥操作，在强化塔内只需数秒即可完成。
由此可见强化塔的优越性。
我公司采用填料塔与泡罩塔组合而成的干燥塔干燥氯气。
如图所示没见含有泡罩塔的图呀。
已作调整
（组合干燥塔流程图），冷却后湿氯气进入组合塔底部，通过填料层与循环喷淋稀硫酸逆流接触，除去大部分水分后继续往上通过五层泡罩塔板与浓硫酸逆流接触，又除去部分水分后从塔顶排出，经除雾器除酸雾后去氯气透平压缩机。
95-98%浓硫酸由硫酸高位槽进入到干燥塔顶部的泡罩塔板上，并经降液管逐级溢流而下吸收氯气中微量水分，后汇集到填料层的循环酸中继续吸收水分，最后流到塔底。
塔板上设有冷却盘管，通冷却水移走硫酸在吸收水分时产生的热量。
塔底的循环酸用泵输送经冷却器冷却后入干燥塔的填料层，循环吸收氯气中水分，塔底多余的稀硫酸输送到罐区。
（三）氯气干燥流程评述
填料塔流程的操作平稳，弹性较大，特别是刚开车时氯气流量小，它几乎同满负荷操作一样能达到对水分要求的指标。
泡沫塔流程在氯气负荷过小时水分达不到要求的指标，因此在操作中不得不开启回路管线，使一部分氯气由压缩机出口再回流至干燥塔进口或电解槽氯气总管。
填料塔占地面积大、投资多，虽然平时操作方便，但大修时清理检修条件极差，即费工又费时。
泡沫塔或泡罩塔设备小，产量大、投资省、占地少、易操作、易清理，并且动转稳定，维护方便，但阻力降较填料塔大，增加氯气压缩机动力消耗。
干燥用三或四塔串联的填料塔，各塔的硫酸操作浓度不同，各自循环冷却喷淋，倒酸靠溢流或泵输送，因此只需控制硫酸的浓度及冷却后的温度就可以直接得到氯气干燥效果。
日本与中国小厂多数采用此法。
中国大型厂多采用泡沫塔或组合塔，干燥过程是在泡沫塔（或泡罩塔）中用不同浓度的硫酸进行操作，填料塔可以大流量硫酸循环、冷却、硫酸稀释时放出的热量能及时移出，使硫酸上方水蒸汽压降低，有利于降低硫酸的消耗及干燥效果的改善。
四、氯气的压缩输送
氯气的压缩输送可采用单级鼓风机、液环式压缩机、往复式压缩机、透平机、螺杆式压缩机等螺杆或压缩机应该是螺杆式压缩机吧，还有透平机“和”这个和对了吗？
已修改
。
氯碱厂常用的是纳氏泵和透平压缩机两种。
（一）纳氏泵系统
纳氏泵流程中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。
纳氏泵的流程如图，干燥氯气进纳氏泵压缩至0.15—0.3Mpa（表压）,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%浓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，在其内硫酸与氯气分离，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。
在纳氏泵中，要求硫酸的浓度在92%以上，以减少泵在高温下的腐蚀。
由于氯气在经干燥塔后尚含少量水，在泵内部分地被硫酸吸收，所以硫酸浓度会降低，需要用98%浓硫酸去取代被稀释了的泵内硫酸。
（二）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，并在级间需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,含水＜100ppm，不含盐雾、硫酸液滴、有机杂质，含氯约95%（vol）的干燥氯气，压力不低于0.085MPa（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压缩，出来的氯气进入后冷却器，出后冷却器的氯气压力达到0.17MPa（表压）左右，通过分配台至各用用氯工段。
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。
另外还配有润湿油、密封气、仪表、电气等系统。
透平机轴承、增速器、齿轮联轴器采用透平机油无间断润湿，以保证机组安全正常运行；
密封气（干燥空气或氮气）是从空压站来，供氯气透平机隔离室密封充气用。
以防止氯气自缸内溢出或污染润滑油；
仪表系统主要是全面监视压缩机进出口和各级之间氯气温度、压力值，掌握压缩机及中间冷却器运转情况；
自动调节压缩机出口至进口回流量以稳定氯气干燥系统的压力以及压缩机可能发生喘振；
提供压缩机运转所需压力的润滑油；
提供密封所需压力平稳的密封气；
用轴位移指示仪指出压缩机轴承纵向位移值。
这些任务是靠仪表自动调节，手摇控制联锁来实现的。
（三）氯气压缩机输送评述
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，强度好又实用。
但效率不高。
另外，因为它不但压缩氯气而且还输送浓硫酸，因而消耗功率大而输气量低。
又由于用硫酸作介质酸雾较多，不可避免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10万吨氢氧化钠规模,透平压缩机比纳氏泵每年可节电400万度以上。
它的检修周期长，一般在一年以上，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它杂质的要求相应提高。
一般要求氯气含水量在100ppm以下，还有高效的除沫器等装置。
我公司氯碱项目采用进口的透平机压缩输送氯气。
五、结束语
我公司氯碱项目采用优化的工艺方案与先进设备。
项目按照安全环保、节能及高质量的要求进行设计，将是一个技术水平先进，原料消耗低，产品质量好，国内一流的环保型的氯碱企业。
参考资料：
1、《氯碱工艺学》，化学工业出版社，1990年7月第一版。
2、《氯碱工业》（第一版），燃料化学工业出版社，1972年。
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