氯氣干燥工藝及操作的優(yōu)化

1、氯氣干燥工藝的選擇與優(yōu)化作者（神馬氯堿化工有限責(zé)任公司，平頂山，467000）摘要：介紹了我公司20萬t/a離子膜燒堿項(xiàng)目建設(shè)中氯氣處理工藝的選擇，以及為降低硫酸消耗對干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化。關(guān)鍵詞：氯氣，工藝優(yōu)化，降耗，Abstract: This paper introduces Cause of choosing the process of treating chlorine gas in the project of 200 kt/a ionic membrane caustic soda， and optimizes this process for decreasing vitriol

2、 dosageKey words :chlorine gas，process optimization，consumption reduction中圖分類號：氯氣處理主要任務(wù)是降低氯氣中水含量、夾帶的鹽霧等雜質(zhì)，然后加壓輸送到下一工序。它是氯堿生產(chǎn)中的一個(gè)關(guān)鍵工序，關(guān)系著系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行1。特別是氯氣質(zhì)量提高，對延長設(shè)備和工藝管線的壽命，保障安全生產(chǎn)尤為重要。因此，我公司20萬t/a離子膜燒堿項(xiàng)目建設(shè)中就把氯氣處理工序作為項(xiàng)目建設(shè)的工作重點(diǎn)之一。1原工藝優(yōu)現(xiàn)狀我公司10萬t/a離子膜燒堿生產(chǎn)中，氯氣干燥工藝流程是：在負(fù)壓條件下，高溫高濕氯氣首先進(jìn)入氯水洗滌塔降溫、除去夾帶鹽等雜

3、質(zhì)，接著進(jìn)入鈦管冷卻器、水霧捕集器，然后進(jìn)入組合式干燥塔的填料段與稀硫酸逆向接觸干燥，接著進(jìn)入組合式干燥塔的泡罩塔段被濃硫酸進(jìn)一步干燥，最后經(jīng)過酸霧捕集器除去酸霧后得到符合工藝指標(biāo)的氯氣。由我公司多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)知道，該干燥生產(chǎn)工藝雖安全、穩(wěn)定，但是不適合更大量的氯氣處理,而且濃硫酸消耗量大。夏季噸氯消耗濃硫酸23kg，冬季噸氯消耗濃硫酸21kg。2 問題分析經(jīng)過我們分析發(fā)現(xiàn)，濃硫酸消耗大的主要原因是原有干燥工藝流程較短，若要達(dá)到氯氣干燥的工藝指標(biāo)，就不得不加到濃硫酸量。理論上，98%濃硫酸從泡罩塔的頂層塔板加入，依次通過塔板自流至塔底后，濃度達(dá)到88%94%時(shí)才排到填料塔。實(shí)際操作中，為了實(shí)現(xiàn)

4、工藝指標(biāo)：氯中含水0.02%；氯氣純度98%，我們不得不加大濃硫酸的流量。這樣就導(dǎo)致大量高濃度的硫酸過早的溢流入填料塔，結(jié)果填料塔排除的廢酸濃度高就升高。濃度酸消耗量大的另外一個(gè)原因是濃硫酸雜質(zhì)多。因此，為滿足20萬t/a離子膜燒堿生產(chǎn)中的氯氣處理要求、降低濃硫酸消耗，我們必須另選更合適的氯氣工藝。3 工藝優(yōu)化3.1氯氣干燥原理氯氣的干燥實(shí)質(zhì)是硫酸與濕氯氣接觸后，水從氯氣中擴(kuò)散到硫酸中的傳質(zhì)過程。該過程是靠氯氣中的水蒸氣分壓P1與硫酸中組分水的平衡水蒸氣分壓P2之差P推動(dòng)的，即傳質(zhì)推動(dòng)力為P= P1- P22。傳質(zhì)推動(dòng)力越大，干燥效果就越好。由于硫酸吸收水分時(shí)放出大量熱，而硫酸濃度一定時(shí)，溫度

5、降升高水蒸氣分壓隨之升高，則傳質(zhì)推動(dòng)力P= P1- P2降低。因此，在干燥操作時(shí)應(yīng)控制硫酸濃度的溫度。特別是最后一塔的進(jìn)酸溫度，因?yàn)楸桓稍锖蟮穆葰庵泻咳Q于最后一塔內(nèi)硫酸液面上的水蒸氣分壓3。3.2工藝選擇目前，較先進(jìn)的氯氣干燥流程有三種：串聯(lián)填料塔流程、強(qiáng)化泡沫塔流程、填料塔與泡罩塔組合流程。填料塔流程操作平穩(wěn)，彈性較大，塔的阻力降小，但填料塔占地面積大，投資較多，大修時(shí)清理檢修難度較大4。強(qiáng)化泡沫干燥塔流程易操作，且彌補(bǔ)了填料塔投資大、占地大的不足。但該塔的阻力降大，動(dòng)力消耗大5。填料塔與泡罩塔組合流程，該流程結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小，充分發(fā)揮了填料塔操作彈性大和泡罩塔處理量大、干燥效率

6、高的優(yōu)勢 6。因此，我公司與成達(dá)化工設(shè)計(jì)院采用了此工藝，合作設(shè)計(jì)建設(shè)了20萬t/a離子膜燒堿項(xiàng)目中氯氣處理工序。1氯氣洗滌塔；2氯水循環(huán)泵；3鈦管冷卻器；4水霧捕集器；5填料干燥塔；6稀酸循環(huán)泵；7泡罩干燥塔；8濃硫酸高位槽；9濃硫酸循環(huán)泵；10酸霧補(bǔ)集器；11濃硫酸低位槽圖1 氯氣干燥工藝流程3.3 泡罩塔板的負(fù)荷性能圖我們知道，氯氣最終水含量取決于最后一塔各工藝指標(biāo)的控制，因此我們計(jì)算并繪出了泡罩塔的負(fù)荷性能圖。由上分析知道，要降低濃硫酸消耗首先要在保證氯氣質(zhì)量合格、安全生產(chǎn)的前提下，盡可能的降低泡罩塔中濃硫酸的流量。因此，我們結(jié)合目前泡罩塔的規(guī)格參數(shù)，計(jì)算出它的水力學(xué)性能，并繪出塔板的負(fù)

7、荷性能圖7，如下圖所示。圖中通過原點(diǎn)的線是操作線，其余5條曲線圍成的閉合區(qū)域?yàn)檫m宜的操作區(qū)域。圖2泡罩塔板的負(fù)荷性能圖由上圖可以看出，同樣的氯氣量，可以有多個(gè)硫酸流量與之匹配。如要降低硫酸的消耗，就要在操作區(qū)域內(nèi)，盡量使硫酸流量接近極限。通常為了安全穩(wěn)定生產(chǎn)，都要將流量稍大于極限流量。通過實(shí)踐知道，只要我們根據(jù)氯氣流量對硫酸流量適時(shí)調(diào)節(jié)，就能節(jié)約大量的硫酸用量。在此基礎(chǔ)上，我們還應(yīng)該提高濃硫酸的質(zhì)量，降低雜質(zhì)量。這樣也可以延長塔的大修周期。20萬t/a離子膜燒堿項(xiàng)目建成投產(chǎn)半年以來，經(jīng)氯處理工序處理后的氯氣均達(dá)到各項(xiàng)工藝指標(biāo)：氯中含水0.01%；氯氣純度98%。而且濃硫酸消耗量大大降低，即使在夏季，每干燥一噸氯氣濃硫酸消耗也沒有超過20kg。4 結(jié)論改進(jìn)工藝后，通過實(shí)際運(yùn)行知道，干燥系統(tǒng)穩(wěn)定，干燥后的氯氣質(zhì)量不但達(dá)到各項(xiàng)工藝指標(biāo)，而且大大降低了濃硫酸的用量，降低了生產(chǎn)成本。 參考文獻(xiàn)1 章四七，宋永海，董誼仁氯氣處理工藝技術(shù)的選擇與設(shè)計(jì)要點(diǎn)J氯堿工業(yè)， 2008，1: 19-21.2 譚天恩等化工原理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1998:20-30.3 李風(fēng)格.氯氣干燥工藝流程選擇J.氯堿工業(yè)， 2008，44(12): 17-18.4 沈志良強(qiáng)化型氯氣泡沫干燥塔的設(shè)計(jì)與應(yīng)用J.中國氯堿， 2