氯气处理工艺样本

氯气解决工艺

氯气解决是电解槽稳定操作，安全生产重要环节。从电解槽出来湿氯气温度较高（约90℃），并伴有大量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腐蚀作用，生产及输送极不以便，但干燥氯气对钢材等惯用材料腐蚀在普通条件下是较小。氯气解决工序重要任务是将高温湿氯气进行冷却、干燥和加压输送。

1 氯气解决基本原理

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℃，湿氯气含水蒸气量减少近一半，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，只相称为90℃时1/184。由此可见，湿氯气一方面需进行冷却，这不但可除去湿氯气中99.5%左右水蒸气，并且可大大减少背面硫酸干燥负荷，减少硫酸与水反映生成热量，大幅减少硫酸单耗。干燥氯气干燥剂是浓硫酸，浓硫酸具备较高脱水效率、不与氯气反映、氯气在其中溶解度低、对钢铁设备和管道腐蚀小、稀硫酸可回收运用及硫酸价廉、易得等长处。

氯气干燥是以硫酸与湿氯气接触后，氯气中水分被硫酸吸取而实现。吸取过程是水分以扩散作用从气相转移到液相硫酸中过程。这个过程推动力决定于气膜扩散速率，而被解决气体—氯气中水含量决定于硫酸水溶液面上方水蒸气分压。当温度一定期，硫酸浓度愈高，水蒸气分压愈低，而硫酸浓度一定期，温度减少，则水蒸气分压随之减少，从而加大了传质过程推动力。因此，在操作中选取恰当硫酸浓度和操作温度，会提高氯气干燥效果，并可减少硫酸消耗。

2 湿氯气冷却工艺过程

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。氯水洗涤塔底氯水经氯水泵输送至氯水热互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，洗涤塔底某些氯水（氯中冷凝液）送去真空脱氯回收某些氯气。直接间接冷却流程既能洗涤氯气，又不增长废液（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 湿氯气干燥工艺过程

由于湿氯气中具有大量水汽，容易生成盐酸和次氯酸，使得湿氯气具备较强腐蚀性，因而必要设法尽量将氯气中水分除去，普通氯中含水率在0.040%如下，方能满足规定。氯气干燥工艺比较常用有：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75%～78%硫酸逆流接触，除去某些水分后进入Ⅱ填料塔，与比Ⅰ填料塔中浓度略高硫酸逆流接触，再除去某些水分后进入Ⅲ填料塔塔底，与浓硫酸逆流接触，再除去某些水分，经酸雾捕集器后去氯气压缩机。96%～98%浓硫酸进入Ⅲ填料塔塔底，塔底某些硫酸溢流到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，某些硫酸溢流到Ⅰ填料塔，Ⅰ填料塔内硫酸循环方式与Ⅱ、Ⅲ填料塔相似，Ⅰ填料塔多余硫酸则溢流到废硫酸贮槽。

此流程塔构造简朴，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72%～78%硫酸逆流接触，除去某些水分后进入填料泡罩组合塔底部，至下而上通过填料段和泡罩段塔板，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，塔底硫酸某些经硫酸循环泵对塔内填料段进行循环喷淋，某些溢流到与填料泡罩塔串联填料塔。用硫酸循环泵对填料塔进行循环喷淋，待浓度不大于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解决湿氯气，投资少，操作弹性大，占地面积少，干燥氯气质量稳定。缺陷：塔构造复杂，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，运营成本节约15%左右。

图3 填料塔+泡罩塔串联工艺

4 氯气压缩输送

氯碱厂惯用是纳氏泵和透平压缩机2种。

1）纳氏泵系统

纳氏泵流程最大特点是运用硫酸进行冷却循环，以排除氯气受压时产生热量。因纳氏泵工作压力不高，压缩产生热量大某些被硫酸带走，而硫酸又有冷却器进行冷却，普通氯气出口温度不超过80℃，对碳钢材质使用是安全，因此，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，压缩并依次通过硫酸分离器、硫酸除雾器，将夹带硫酸及酸雾分离掉，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，经冷却硫酸返回纳氏泵入口。

图4 纳氏泵系统

在纳氏泵中，规定硫酸中H2SO4质量分数为92%以上，以减少泵在高温下腐蚀。由于氯气经干燥塔后尚含少量水，在泵内某些被硫酸吸取，硫酸浓度会减少，需要用98%硫酸取代被稀释了泵内硫酸。

2）透平压缩机系统

透平压缩机是一种具备蜗轮离心式压缩机，借叶轮高速旋转产生离心力使气体压缩，其作用与液体输送所用离心泵或离心式风机相似。由于气体压缩消耗机械能并转化为热能，因此，在透平机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，以利于压缩过程逐级进行。如图5所示，不含盐雾、硫酸液滴、有机杂质，含氯约95%（体积分数）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，经二级叶轮压缩后，再由后冷却器冷却，出后冷却器氯气压力达到0.17MPa（表压）左右，通过度派台至各用氯工段。为防止压缩机发生喘振及倒吸现象，将压缩后某些氯气回流到压缩机一级入口或干燥塔进口，以保证氯气持续压送,也可以通过调节回流量来控制干燥塔进口或氯气总管压力。