液氯生產(chǎn)工藝在實(shí)際應(yīng)用中的比較

李忠孝

摘 要：文章簡(jiǎn)單的介紹了我單位采用過(guò)的兩種不同的液氯生產(chǎn)工藝，以及兩種工藝在實(shí)際生產(chǎn)中的優(yōu)缺點(diǎn)、以及相關(guān)的氯氣液化的條件、影響因素等。

關(guān)鍵詞：液氯；氯氣液化；液化工藝

前言

氯氣是氯堿行業(yè)最主要的、基礎(chǔ)的產(chǎn)品，其應(yīng)用廣泛，有著極高的利用價(jià)值，因此在社會(huì)生產(chǎn)中一直占據(jù)著重要的地位。為了方便運(yùn)輸，通常以液氯的形式進(jìn)行包裝運(yùn)輸，因此其液化工藝一直備受業(yè)內(nèi)人士關(guān)注。氯氣液化工段也是氯堿廠生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)于平衡全廠的氯氣壓力、增強(qiáng)生產(chǎn)的緩沖能力及節(jié)能降耗具有重要意義。我單位液氯工段的主要任務(wù)就是將干燥工段送來(lái)的原氯進(jìn)行液化，同時(shí)向鹽酸、次氯酸鈉等工段提供合格的氣氯，做好全廠氯氣平衡工作。

1 氯氣液化的安全因素

1.1 氯氣的含水情況對(duì)液化的影響

氯氣含水量的大小直接影響生產(chǎn)的安全性，是生產(chǎn)純凈氯氣的重要指標(biāo)。如果氯氣中含水過(guò)高，氯氣會(huì)與水反應(yīng)生成鹽酸及次氯酸等，其對(duì)設(shè)備有極強(qiáng)的腐蝕性；而且由于氯氣中含水過(guò)高，相對(duì)應(yīng)濕分中氯氣純度會(huì)下降，將明顯降低液氯的產(chǎn)量，導(dǎo)致氯氣廢氣量增大、壓力升高，是對(duì)氯氣壓力平衡的直接威脅，進(jìn)而影響整體系統(tǒng)正常安全運(yùn)行。為此，降低氯氣中的含水量，對(duì)液氯的安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。因此必須對(duì)氯氣進(jìn)行干燥處理，保證氯氣中的含水量應(yīng)小于0.01%。

1.2 氯氣中雜質(zhì)氣體的含量對(duì)液化的影響

經(jīng)干燥后的原氯中通常還含有氫氣、氧氣、氮?dú)獾入s質(zhì)性氣體。這些氣體都是難液化的，不僅浪費(fèi)的冷量，而且因?yàn)樗鼈兊拇嬖?，?huì)使氯氣液化后的尾氯含量降低，尤其是氫氣的存在，在液化過(guò)程中由于氫氣不能液化，存留在液化尾氣中，會(huì)造成尾氯含氫過(guò)高，當(dāng)尾氣中的含氫量達(dá)到5% 時(shí)，即達(dá)到了氫的爆炸極限，有爆炸危險(xiǎn)。因此必須嚴(yán)格控制氯氣中雜質(zhì)氣體的含量。

2 氯氣液化條件

氣體液化的一般條件：（1）在一定的壓力下把溫度降低到它的液化臨界值（即液化的最高溫度），即臨界溫度tc。（2）在一定的溫度下把壓力升高到它的液化臨界值（即液化是最低壓力），即臨界壓力Pc。氯氣的臨界溫度tc=144℃，臨界壓力Pc=76.1 大氣壓。也就是說(shuō)，只要低于144℃，在某一溫度下，必有一個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力可以使氯氣液化。

3 氯氣液化方式的選擇

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中通常采用的三種不同的液氯生產(chǎn)方法。

①高壓法：氯壓力在1.4～1.6MPa（表壓），液化溫度30～50℃。

②中壓法：氯壓力在0.2～0.4 MPa（表壓），液化溫度0～10℃。

③低壓法：氯壓力在0.15MPa（表壓）左右，液化溫度-30℃左右。

3.1 低壓法（氨-氯化鈣鹽水冷凍法）

我單位一直采用這種方法，也是我國(guó)早期采用的液氯生產(chǎn)工藝法，工藝較為成熟。

主要工藝流程：經(jīng)過(guò)干燥后氯氣從液化槽頂端進(jìn)入液化槽的盤管冷凝器，與槽內(nèi)-10℃～-25℃的氯化鈣鹽水進(jìn)行熱交換，冷凝后的氣/液混合物經(jīng)氣液分離器分離后，液氯由底部出口管流出，進(jìn)入液氯儲(chǔ)槽，未冷凝下來(lái)的含氯尾氣送去氯氣分配臺(tái)進(jìn)入下一工序。氣氯冷凝的傳熱過(guò)程為： 氣氯放熱將熱量傳給氯化鈣水溶液，氯化鈣水溶液再將熱量傳給液氨，液氨吸熱后被蒸發(fā)成氣氨，液氨氣化帶走熱量滿足氣氯液化時(shí)所需的冷量，氯化鈣溶液作為中間媒介在氨蒸發(fā)器與液化盤形管之間循環(huán)以傳遞冷量。液氨蒸發(fā)后的氣氨經(jīng)氨液分離器分離后，氣氨被氨壓縮機(jī)吸入、壓縮，再經(jīng)氨油分離器進(jìn)行油氨分離、進(jìn)入氨冷凝器冷凝成液氨，最后經(jīng)液氨分配臺(tái)節(jié)流后分配到各液化槽進(jìn)行再次循環(huán)。

3.2 中壓法（氟鋰昂冷凍法）

由于生產(chǎn)能力的不斷增加，原有的液化裝置已不能滿足生產(chǎn)需要，為平衡生產(chǎn)，我公司近年來(lái)進(jìn)行了設(shè)備改進(jìn)，增加了氟鋰昂冷凍工藝彌補(bǔ)氨-氯化鈣鹽水冷凍法生產(chǎn)液氯的不足，并逐漸實(shí)現(xiàn)由低壓法向中低壓方向發(fā)展，生產(chǎn)綜合能耗也相應(yīng)下降。

工藝流程主要分為兩部分，一部分為制冷過(guò)程，一部分為氯氣液化過(guò)程。

a.制冷過(guò)程

從氯氣液化器揮發(fā)出來(lái)的氣態(tài)氟，被螺桿壓縮機(jī)組入口吸入并進(jìn)行壓縮，壓縮后的高壓氟鋰昂氣體經(jīng)油分離器進(jìn)行油分離后進(jìn)入氟冷凝器，冷凝后的液體氟鋰昂進(jìn)入貯氟器，在高壓的作用下液體氟經(jīng)貯氟器進(jìn)入氯氣液化器的管程與壺程中的氯氣進(jìn)行熱交換后變成氣態(tài)氟，再次被壓縮機(jī)吸入，如此制冷劑氟鋰昂在系統(tǒng)中不停地?fù)]發(fā)、冷凝循環(huán)。

b.氯氣的液化過(guò)程

干燥的氯氣進(jìn)入氯氣液化器的殼程，與管程中液態(tài)氟進(jìn)行熱交換，放出熱量被液氟吸收，使自身被液化，液化后的液氯經(jīng)氣液分離器分離后流入液氯儲(chǔ)槽，未液化完全的的氯氣送至氯氣分配臺(tái)進(jìn)入下一工序。

3.3 液氯生產(chǎn)方法的比較

3.3.1 低壓法（氨-氯化鈣鹽水冷凍法）

缺點(diǎn)：（1）需要經(jīng)過(guò)氯化鈣中間介質(zhì)進(jìn)行二次換熱，有一定的能量損失，因此能量利用率低，操作較為繁瑣。（2）氯化鈣鹽水對(duì)設(shè)備及廠房腐蝕比較嚴(yán)重，且氯化鈣鹽水的比重要求很嚴(yán)格，需要經(jīng)常性的維護(hù)。（3）氨制冷所需要的水耗量巨大。（4）制冷劑氨對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重并且易燃易爆，對(duì)人體危害也較大。（5）如果在鹽水槽中，氨和氯同時(shí)泄漏會(huì)生成爆炸危險(xiǎn)性非常大的三氯化氮，對(duì)安全生產(chǎn)形成非常大的隱患。

優(yōu)點(diǎn)：（1）可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行間歇性停止壓縮機(jī)運(yùn)行，只要保證氯化鈣鹽水有一定的冷量，就可以保證氯氣液化的正常進(jìn)行。（2）工藝成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定性強(qiáng)。（3）液化槽及液化盤形管可自行生產(chǎn)，成本相對(duì)較低。（4）維修、檢修方便，容易查找泄漏點(diǎn)。

3.3.2 中壓法（氟利昂冷凍法）

缺點(diǎn)：（1）因氟利昂無(wú)色無(wú)味，一旦泄漏很難發(fā)現(xiàn)，所以一定要保證氟利昂系統(tǒng)設(shè)備密封性能完好。尤其是貯氟器液位既要保證密封完好又要便于觀察液位。因此對(duì)于設(shè)備的安裝提出很高的要求。（2）當(dāng)過(guò)量液體制冷劑進(jìn)入氯氣液化器后，因氯氣壓力波動(dòng)等原因造成沒(méi)有足夠的氯氣與制冷劑換熱，致使制冷劑不能汽化，降低了壓縮機(jī)的工作能力。建議在氯氣液化器安裝液位指示裝置，便于觀察進(jìn)入氯氣液化器內(nèi)的液體制冷劑的量。（3）設(shè)備資本投入較大，成本較高。

優(yōu)點(diǎn)：（1）氟利昂冷凍工藝，冷凍劑對(duì)環(huán)境污染相對(duì)較小。（2）沒(méi)有二次換熱，降低了能耗，生產(chǎn)效率高，同時(shí)操作強(qiáng)度及操作人員數(shù)量大大降低。（3）液化效率高，適合液化量大的生產(chǎn)需要。

3.3.3 高壓法

高壓法與中壓法的工藝相似，因?yàn)橄到y(tǒng)需要在更高的壓力下工作，因此對(duì)設(shè)備的耐高壓性能要求更高，但液化效率較高，且液化溫度高，只需要常溫的水冷即可滿足要求，將大量的節(jié)省耗能，也有不少單位采用這種方法，也是我單位未來(lái)打算嘗試的方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

氯氣液化的方式主要就是三種，其液化原理基本相同，只是一種物理變化，不同在于關(guān)注的具體因素不同。不同的企業(yè)應(yīng)根據(jù)各自的條件采用適合本企業(yè)的方法。但不管采用哪種方式都要首先考慮液化的安全問(wèn)題。安全環(huán)保是企業(yè)發(fā)展的基石，也是時(shí)代賦予企業(yè)應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，同時(shí)也要緊緊依靠技術(shù)進(jìn)步來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)展，保證節(jié)能降耗、 增產(chǎn)節(jié)約，走可持續(xù)發(fā)展道路，為氯堿生產(chǎn)發(fā)揮最大效益和發(fā)展綠色氯堿生產(chǎn)做出積極貢獻(xiàn)。