液氯生产工艺选择

液氯生产工艺选择【摘要】简述液氯生产过程，介绍了氯气液化方式、输送方式、计量方式的选择以及生产过程中的注意事项。

【关键词】氯气；液氯；液化；液位计；流量计；安全阀1液化方式气体液化的条件有两条：①降温：把温度至少降低到一定的数值，即称为临界温度tc。

②增压：在临界温度使气体液化所必须的最小压力称为该气体的临界压力Pc。

氯气的临界温度tc=144℃，临界压力Pc=76.1大气压。

也就是说，只要低于144℃，在某一温度下，必有一个对应的压力可以使氯气液化。

由于氯的液化温度与氯压力成单值函数关系，因此在工业上采用三种不同的氯气压力生产液氯。

①高压法：氯压力在1.4~1.6MPa（表压），液化温度30~50℃。

②中压法：氯压力在0.2~0.4 MPa（表压），液化温度0~10℃。

③低压法：氯压力在1.5MPa（表压）左右，液化温度-30℃左右。

以上三种生产方法，以低压法操作最繁琐，能耗最高。

随着氯气压力的升高，能耗也相应的减少，但同时对设备的要求也越高，安全隐患也越大。

氯气压力越高氯气液化越容易，当氯气压力上升到1MPa以上时，用普通的冷却水就可以将氯气液化，也就不需要冷冻装置，因此高压法的节能效果自然就十分明显了。

随着设备能力的提高，将来氯碱企业采用高压法的会越来越多。

但在冬季东北地区气温低，当环境温度达到－25℃时，氯气压力只要在0.15MPa（表压）以上就会在管路中液化，直至液体完全封住管路造成氯气无法在管路中流动，造成全系统停车。

因此在中国北方的城市还不宜使用高压法和中压法生产液氯，而是采用低压法。

1.1氨-氯化钙盐水冷冻法我国以前采用的液氯生产工艺大部分为低压法(氨-氯化钙盐水冷冻法)。

干燥氯气进入液化槽的氯冷凝器，与槽内-10℃~-25℃的氯化钙盐水进行间接换热后冷凝成气/液混合物进入分离器，液氯由底部出口管流出，进入液氯储槽，没有冷凝下来的含氯尾气送下一工序。

气氯冷凝的传热过程为：气氯将热量传给氯化钙水溶液，氯化钙水溶液再将热量传给液氨，液氨吸热蒸发气化以供给气氯液化时所需的冷量，氯化钙溶液则在氯冷凝器之间循环以传递冷量。

液氨蒸发成气氨进集氨器，经压缩机、油冷却器，然后进入氨冷凝器冷凝成液氨，又经分配台节流分配到各液化槽作再次循环。

1.2氟利昂冷冻法近年来由于设备的改进，一些企业制造液氯的方法逐渐由低压法向中低压方向发展，生产综合能耗也随之明显下降。

现在一般都采用氟利昂冷冻工艺替代氨-氯化钙盐水冷冻法生产液氯。

其生产流程分为两部分，一部分为氟利昂冷冻机组制冷过程，一部分为氯气液化过程。

a）氟利昂冷冻机组制冷过程从氯气液化器出来的气态氟，进入螺杆压缩机组进行压缩，压缩后的高压氟利昂气体经油分离器进入氟冷凝器，冷凝后的液体氟利昂进入贮氟器，分离后的润滑油回入螺杆压缩机的曲轴箱。

经压缩后的液体氟经贮氟器进入氯气液化器的管程，制冷剂氟利昂在系统中不停地循环，不停地制冷，不停地与氯气换热。

b）氯气的液化过程氯气进入氯气液化器的壳程，管程中液态氟蒸发吸收氯气的热量，使氯气液化，液化后的液氯经气液分离器去液氯储槽，未液化的氯气送至其他工序。

1.3两种冷冻法的比较氨-氯化钙盐水冷冻法需要二次换热，能量利用率低。

使用盐水作为载冷剂，对设备及厂房腐蚀比较严重，为保证安全生产多种设备须定期更换。

同时为增强换热效果，夏天冷却水不能重复利用，水耗量较大。

同时制冷剂氨对环境污染较严重并且易燃易爆，对人体危害也较大。

如果在盐水槽中，氨和氯同时泄漏会生成爆炸危险性非常大的三氯化氮，对安全生产形成非常大的隐患。

其优点是：当发生意外，压缩机不能制冷时，因盐水有一定的冷量，可以保证氯气系统压力不会快速升高。

氟利昂冷冻工艺，采用了对环境污染相对小一些制冷剂，同时没有二次换热，降低了能耗，同时操作强度及操作人员数量大大降低。

但此套液化工序应注意的一些问题：①因氟利昂无色无味，一旦泄漏很难发现，所以一定要保证氟利昂系统设备密封性能完好。

尤其是贮氟器液位既要保证密封完好又要便于观察液位。

②当过量液体制冷剂进入氯气液化器后，因氯气压力波动等原因造成没有足够的氯气与制冷剂换热，致使制冷剂不能汽化，降低了压缩机的工作能力。

建议在氯气液化器安装液位指示装置，便于观察进入氯气液化器内的液体制冷剂的量。

因制冷剂在氯气液化器中走管程，因此液位指示装置最好安装在液化器封头上。

2液氯输送方式2.1汽化加压输送方式液氯在汽化器内通过夹套热水加热，使液氯汽化产生1.0MPa的压力，将储槽内的液氯压送到包装岗位。

三氯化氮产生于食盐水电解过程，因此氯气中会夹杂少量三氯化氮。

由于三氯化氮和液氯的沸点不一，当液氯蒸发时，三氯化氮与氯的分离系数为6~10，故大部分三氯化氮存留在未蒸发的液氯残液中。

随着蒸发过程的进行，液氯总量越来越少，而积累在其中的三氯化氮含量则越来越高。

当三氯化氮在液氯中浓度超过5%时即有爆炸的危险，因此液氯汽化器必须定期排污。

汽化加压输送方式存在不可避免的危险因素，同时由于对液氯二次汽化，不仅消耗能源操作过程也比较负责，现在企业大都不再采用此方法输送液氯。

2.2空气加压输送方式空气经压缩干燥后给液氯储罐加压，将液氯压送到包装岗位。

《氯气安全规程》中要求，罐车上卸液氯用的压缩空气，应经过干燥处理，保证干燥后空气含水量低于0.01%。

因此压缩空气干燥是此操作的重点。

其次，槽车包装过程及包装完成后，都要有废气排放。

废气为含氯空气不能排放大气，可以选择返回氯气系统，但会造成氯气系统短时间压力升高，影响系统压力平稳。

最好选择向吸收氯气装置排放，如次钠反应釜、氯气吸收塔等。

此操作过程相对安全，但也为升压操作，应尽量减少使用次数。

2.3液下泵输送方式液下泵适合从密闭容器中抽取液氯，对液氯进行输送和包装。

液下泵操作的好处是，没有对设备进行升压，减少超压泄漏危险。

传统液下泵采用填料加干燥空气或氮气进行密封，属于动密封，不能保证完全无泄漏，而且当液氯气相压力或密封气压力波动时，将打破气相压力平衡，产生密封气泄漏到氯气系统造成系统压力高或者氯气向外泄漏等。

同时氯气每时每刻都要被流动的密封气带走，损耗量很大，还要对不间断排放的含氯尾气进行处理。

新型液氯液下磁力泵，无泄漏，所有密封点均由静密封垫密封，通过磁性联轴器驱动。

不需要密封气密封，安全、经济、可靠。

无氯气损耗，无尾气排放等优点，被越来越多企业所采用。

因此用液氯液下磁力泵输送液氯为液氯输送的首选。

3液氯计量方式选择因氯气为危险化学品，应避免一切人体接触。

并且由于处于低温状态下工作，必须有准确的计量装置确保进入贮槽或槽车的液氯不过量。

3.1传统浮球式液位计液氯比重比较大，采用浮球式液位计又经济又实用。

其原理是自液氯储槽顶部插入一内含空心浮球的钢网筒，浮球随着储槽内液面变化沿钢网筒上下浮动，通过储槽上方的液位计指示液位。

浮球式液位计相对而言，价格低廉。

但安装和维护时避免不了需要打开设备及与液氯接触，易造成氯气泄漏及物料损失。

由于氯气中水分及液氯中酸泥的影响，浮球有可能与钢网管卡死，易造成液位指示误差及增加检修次数。

3.2外测式液位计外测式液位计是在液氯储槽底部外壁吸附一个仪表测量头，检测容器产生的微小振动，再将容器在不同液位下的振动转换为电信号，经过判别和复杂计算后，得出液位值。

外测式液位计安装简单，仅需将仪表测量头吸附在储槽容器外壁，避免了设备开孔（仅需在在测量头吸附处对设备进行打磨），消除了氯气泄漏的隐患。

避免了测量仪器与液氯接触减少腐蚀，检修及安装也相对容易。

现在为液氯储槽计量方式的首选。

3.3液氯质量流量计槽车充装操作时，为防止因液位计失误造成超装，一般采用先将液氯装入计量槽计量后再装入槽车。

经计量槽后再装槽车，虽然减少了超装的可能，但是重复操作，即增加了工人的劳动强度又加大了液氯泄漏的风险还加大了液氯的损失量。

现在大部分企业都在使用液氯专用质量流量计，根据科氏力原理来测量流体的质量流量，科氏力是指物体在旋转系统中做直线运动时所受的力。

液氯质量流量计可以直接安装在充装管路上，体积小、安装方便，便于岗位操作。

将液氯从液氯贮槽中经过质量流量计直接装入槽车，还可以设定包装上限联锁到包装泵上，当达到包装量时，自动停泵，避免人为误操作造成槽车超装现象发生。

4液氯生产注意事项4.1包装过程注意事项槽车充装过程必须要连接两根管路，一根液相充装管，一根气相排气管，即采用减压方式进行充装。

一方面加快包装速度，另一方面当发生泄漏时可及时将液氯倒回贮槽内。

包装钢瓶后需要用氯气泵对包装管路里的的尾气进行抽吸，一般情况下送回废气系统。

但钢瓶在使用过程中一旦充入杂质，再将尾气抽回氯气系统有一定的安全隐患。

因此最好将尾气送氯气紧急处理装置，不要再回到氯气系统。

4.2安全阀的安装方式安全阀用在受压设备、容器或管路上，作为超压保护装置。

当设备压力升高超过允许值时即自动开启使流体外泄，以防止设备压力继续升高，当压力降低到规定值时，阀门及时关闭，保证设备或容器安全运行。

由于氯气是危险化学品，一旦出现安全阀起跳事故，氯气也不可以向大气排放，一般情况下将安全阀排放管路连接到氯气废气系统，但对整体系统还是有很大影响。

因此将安全阀排放管路连接到氯气泄漏紧急处理装置上，这样一方面可以防止因排放系统有压力增加安全阀背压，影响安全阀泄压速度，另一方面不与生产系统连接，避免安全阀排压时造成生产系统压力波动。

总之，因东北地区的气候特点，液氯生产工艺采用低压液化工艺，制冷方式选择氟利昂制冷工艺，液氯的输送方式选择选磁力液下泵输送，储槽的计量方式选择外挂式液位计，槽车包装时利用质量流量计计量而省去计量槽。