氯气处理(最终版)

1.3 氯气的冷却、干燥、净化
（1）传统的氯气洗涤冷却工艺 氯气进人体积比较小的氯水洗涤塔加水洗涤后， 氯气温度仅降低3～5℃，其主要目的是洗去湿氯气 中夹带的盐物和少量的有机杂质。洗涤后的氯气温 度仍为70℃以上，这些氯气再送人一级钛管冷却器 与循环冷却水进行热量交换，温度降到40℃左右； 之后又送人二级钛管冷却器与6℃水进行冷热交换， 使其温度降到l2～15℃后，进入装有含氟硅油玻璃 纤维棉除雾器捕集氯水，进入干燥塔。
（2）氯压机输送
若采用氯气透平压缩机作为输送机械，氯气要做好氯 气进压缩机前的净化处理，因为氯气透平压缩机是借高速 旋转叶轮所产生的离心力压缩气体，设计制造精度高。为 确保其正常运转，透平机对氯气的含水量和机械杂质的要 求严格。大透平机要求氯气含水质量分数低于0.01％；小 透平机氯气含水及其他杂质要求相对较低，一般含水质量 分数低于0.02％即可。二者均要求氯气在进入压缩机之前 经过高效除雾器进行除沫。国内一般采用浸渍含氟硅油的 玻璃棉所制作的管式过滤器或丝网过滤器等方式去除水雾 或酸雾，效果较好。但是经透平压缩机送出的氯气温度偏 高，所以要对每一级送出来的氯气进行冷却、降温至35℃ 以下(正常操作控制在25℃ 以下)，然后再送人下一级氯气 的入口，最后一级压缩出来的氯气经冷却降温至35℃左右， 再进入气体缓冲罐，送往下一道工序。
氯气干燥工艺
不同的氯碱生产厂家采用的氯气干燥工艺装置有所不同， 一般采用两级串联硫酸干燥塔。塔型主要有填料塔、泡沫塔 或泡罩塔等，其二者任意串联组合，都能满足生产工艺控制 指标要求，所不同的是二级干燥塔的塔顶部进酸质量分数要 大于95％，一级干燥塔所使用的硫酸是二级干燥塔吸收水 后的浓度较低的硫酸（硫酸质量分数高于75％）。 填料塔串联硫酸循环流程：该流程对氯气负荷波动的适 应性好，且干燥氯气的质量稳定，硫酸单耗低，系统阻力小, 动力消耗省。但设备大，管道复杂，投资及操作费用较高。 泡沫塔（泡罩塔）干燥流程：此流程设备体积小，台数 少，流程简单，投资及操作费用低。其缺点时压力降较大， 适应氯气负荷波动范围小。
1.1.2
化学性质
氯属卤族元素化学性质非常活泼,除了对惰性 气体、碳、氮等元素外,几乎可以与各种元素直接化 合。氯也能和许多化合物起反应，所以在自然界中 以游离状态存在的氯是极少的，大多呈无机化合物 存在。食盐（NaCl）即为其代表性的化合物。 ⑴ 氯气与金属的反应：氯气易与各种金属反应 生成氯化物；如 2Ag+Cl2→2AgCl 2Fe+3Cl2→2FeCl3 完全干燥的氯气或液氯在常温下几乎不与金属作用， 但也有例外，如钛（Ti）与湿氯不起反应，而与干 燥氯生成氯化物： Ti+XCl2→TiCl2，TiCl3，TiCl4
氯水去离子膜电解工序脱氯
循环下水 冷冻下水 循环上水 氯气至填料干燥塔
湿氯气
LG
LT
TICA-402
冷冻上水
T0401 氯气洗涤塔
E0401 氯水冷却器
E0402 氯气冷却器
F0401 水雾分离器
（2）氯气干燥
通过水雾分离器(F0401)过滤后的12~15℃氯气进入填料干 燥塔（T0402）下部，循环酸由硫酸循环泵（P0402ab）送出， 经循环酸冷却器（E0404）用冷冻水冷却到15℃后进入填料干 燥塔上部，与氯气逆流接触除去氯中水份。塔底出酸浓度控制 在75%以上。氯气中的水份被硫酸吸收而放热，这部份热量大 部分由循环酸冷却器（E0404）带走，少部分热由氯气吸收， 因而出填料干燥塔氯气温度升到约19℃。出填料干燥塔的氯气， 再进入泡罩干燥塔（T0403）下部，与由浓硫酸泵（P0403ab） 打入的98%浓硫酸经泡罩接触，进一步得到干燥，从泡罩干燥 塔顶出来的氯气含水量<100ppm。氯气中的水份被硫酸吸收而 放热，这部份热量大部分由设置在泡罩塔最下面一层塔盘上冷 却盘管带走，少部分热由氯气吸收，因而出泡罩干燥塔氯气温 度升到约20℃。干燥氯气经装有高效的MECS过滤芯的酸捕沫器 (F0402)过滤氯气中夹带的酸雾后进入氯气压缩系统。该捕沫 器的酸雾捕集率在99%以上。
⑶ 氯气的净化
氯气离开冷却塔、干燥塔或压缩机时，往往夹 带有液相及固相杂质。管式、丝网式填充过滤器是 借助具有多细孔通道的物质作为过滤介质，能有效 地去除水雾或酸雾，净化率可达94％－99％，而 且压力降较小，可用于高质量的氯气处理。 本项目设置高效MECS除雾器过滤水雾
和酸雾，从而确保干燥后的氯气含水量小于 10PPm(wt)。
从电解出来的湿氯气要达到脱水干燥的目的，通 常要经过氯气的洗涤冷却，冷凝除去湿氯气中的大部 分水蒸气，使其温度降为12～15℃ ，再用硫酸干燥 剂进一步除去剩余水分，出干燥塔的氯气欲进行深加 工或者输送到用户，就需用压缩机加压到0.15～0.30 MPa(表压)，给予氯气一定的动力，达到输送氯气的 目的。 氯气处理系统的主要任务是： 1.氯气干燥； 2.将干燥后的氯气压缩输送给用户。 3.稳定和调节电解槽阳极室内的压力，保证电解工 序的劳动条件和干燥后的氯气纯度。
（2）目前常用的氯气洗涤冷却工艺
采用氯水打循环洗涤冷却湿氯气。该工艺是将湿氯气 中冷凝下来的氯水回收送入氯水洗涤塔中，与从塔底部进入 的湿氯气接触进行洗涤冷却。塔内氯水循环使用，多余的氯 水送至淡盐水脱氯装置或氯水脱氯装置，也可以用于制造次 氯酸钠、漂白液或与碱蒸发下水、洗氢含碱废水中和后送去 化盐用。该工艺装置洗涤冷却效率高、压降小，在洗涤冷却 塔处理后的氯气温度可降为40℃左右。这样，大量的冷凝 水留在了洗涤塔内，经充分洗涤净化后的氯气所含杂质的量 已很少，不会堵塞列管换热器的进气管端，同时也可减少钛 管冷却器的冷却面积。因氯气温度降低，钛管冷却器列管外 的循环冷却水的出水温度低于35℃ ，避免了冷却循环水温 偏高而造成列管外大面积结垢现象的发生。从一级钛管冷却 器出来的氯气再用6℃水在二级钛管冷却器内进行冷却，控 制氯气出口温度在12～15℃之间，冷值损耗也较小。冷却 后的氯气送入氯水捕集器内捕集冷凝下来的氯水，捕集下来 的氯水可送入氯水循环槽内循环使用。
1.4 氯气净化和压缩工艺装置的比较
氯气净化工艺与压缩机装置类型配套安装。即 净化工艺与所采用的压缩机有直接关系，所以要从 纳氏泵和氯气透平机的工作条件人手考虑氯气净化 处理工艺。
1.4 氯气净化和压缩工艺装置的比较
（1）纳氏泵输送
如果采用纳式泵作为氯气压缩机输送机械，氯气的净 化处理可分为2步：①在纳式泵前安装捕集器，捕集氯气中 夹带的液相和少量固相杂质，使之与氯气分离，避免其沉 积在纳式泵前的人口管内，堵塞管道和设备；②在纳式泵 出口管道上，也要安装酸雾捕集器进行气液分离。因为纳 式泵是液环式压缩机，其使用的循环介质为质量分数大于 95％的浓硫酸，氯气在压缩过程中会造成氯气夹带酸雾、 酸泥的现象，如果不进行处理，就会造成氯气输送管道与 液氯液化器堵塞，增加输送氯气阻力和降低氯气的液化效 率，影响生产正常进行，所以氯气经纳式泵加压后必须进 行净化处理。
1.4 氯气处理的工艺流程
1.4.1 工艺描述 （1）氯气的洗涤冷却
由电解工序来的湿氯气（温度约88℃）进入氯气洗涤塔 （T0401）底部，循环氯水由氯水循环泵（P0401ab）打出，经 氯水冷却器（E0401）用循环水冷却换热后进入氯气洗涤塔 （T0401）上部与氯气直接逆流接触，氯气冷却到约45℃，氯 气中大约85~90%的水份得到冷凝，并除去了氯气中所夹带的盐 雾。出塔氯气再进入氯气冷却器（E0402）用冷冻上水进行进 一步冷却，氯气出口温度由冷冻水调节阀TICA-402控制在 12~15℃。在此冷却过程中，氯气中大约80%水份又被冷凝下来， 这样可节约氯气干燥的硫酸用量，也有一部分冷凝水成雾滴状 存在于氯气气流中，所以除雾也是一项降低硫酸消耗，减少盐 雾夹带的重要措施。因此冷却后的氯气需经装有高效的MECS过 滤芯的水雾分离器(F0401)过滤后才进入干燥系统，该分离器 的水雾捕集率在99%以上。
⑵ 氯气干燥
干燥的目的：为了使氯气能用钢铁材料制成的设备及管道 进行输送或处理，要求氯气的含水量小于0.05%（如果用透平 压缩机输送氯气，则要求含水量小于100ppm）。因此必须将 氯气中的水分进一步除去。 使用硫酸的原因：（1）不与氯气发生化学反应；（2）氯 气在硫酸中的溶解度小；（3）浓硫酸有强烈的吸水性；（4） 价廉易得；（5）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀；（6）浓硫酸可 以回收利用等特点，故浓硫酸时一种较为理想的氯气干燥剂。 硫酸的浓度愈高、温度愈低，硫酸的干燥能力也就愈大， 即氯气干燥后的水分愈少。但如果硫酸的温度太低的话，则 硫酸与水能形成结晶水合物而析出。因此原料硫酸与用后的 稀硫酸在储运过程中，尤其在冬季必须注意控制温度和浓度， 以防止管道堵塞。硫酸浓度在84%时，它的结晶温度为+8℃， 所以在操作中一般将H2SO4温度控制在不低于10℃。此外， 硫酸与湿氯气的接触面积和接触时间也是影响干燥效果的重 要因素。
存在问题：
①洗涤塔仅洗涤湿氯气中的大部分盐雾和有机杂质， 洗涤不彻底，剩余的杂质会在钛管冷却器进口管处沉积，随 着装置运行时间的延长，会堵塞氯气进口管，增加系统阻力。 ②湿氯气经洗涤后，温度仍然偏高，进入钛管冷却器与 循环冷却水进行热量交换，由于管式换热器的传热系数较低， 而钛材质价格较高，换热面积又不宜过大，为满足生产工艺 控制需要，需要增大循环冷却水用量，不仅增加动力电消耗。 而且使从一级钛管冷却器内出来的冷却水温度超过40℃， 也加快了循环水中Ca2+ 、Mg2+ 等杂质在钛管冷却器列管 外壁的结垢速度，夏季循环水温度偏高时就特别明显，进一 步恶化了传热效果，致使从一级钛管冷却器出来的氯气温度 超过40℃ ，给二级钛管冷却器增加了负荷，使得从二级钛 管冷却器出来的氯气温度超出了工艺控制指标12～15℃ ， 导致硫酸消耗量超标。
氯 气 处 理
1.1 氯气的性质和用途
1.1.1分子量 密度 沸 Nhomakorabea 临界常数 气化热 溶解度 溶解热 水合物 外观 嗅味