氯堿生產(chǎn)過(guò)程中氯氣干燥技術(shù)探析

摘 要：氯堿工業(yè)是基礎(chǔ)化工產(chǎn)業(yè)，氯堿是化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原料。在氯堿生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，電解產(chǎn)生的大量氯氣中往往含有大量的水蒸氣，即濕氯氣。氯氣干燥是氯堿生產(chǎn)當(dāng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。文章在氯氣干燥技術(shù)作用的原理基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了常用氯氣直接、間接和循環(huán)冷卻工藝流程，并論述了加強(qiáng)板式塔流程和多臺(tái)干燥塔串接流程，希望為氯氣干燥工藝選擇提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：氯堿生產(chǎn);氯氣干燥技術(shù);探析

氯堿工業(yè)是基礎(chǔ)化工行業(yè)，氯堿是化工行業(yè)的基礎(chǔ)原料。氯堿化工產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在氯堿生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，電解產(chǎn)生的大量氯氣中往往含有大量的水蒸氣，即濕氯氣。因此，氯堿生產(chǎn)過(guò)程中，這一部分的水份就應(yīng)該被去除，也就是說(shuō)，濕氯氣應(yīng)該進(jìn)行干燥脫水，確保氯氣的含水量控制在0.04%至0.06%，從而滿足氯堿生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中對(duì)氯氣的技術(shù)與生產(chǎn)要求。

1 氯氣干燥技術(shù)作用原理

在濕氯氣干燥脫水的過(guò)程當(dāng)中，常用硫酸作為干燥劑或吸附劑。其作用的原因是為了讓硫酸吸收氯氣中的水蒸氣。在一定條件下，氯氣中的水蒸氣可以溶解在硫酸中。換句話說(shuō)，干燥技術(shù)本質(zhì)上是一種吸收操作技術(shù)，而不是化學(xué)反應(yīng)技術(shù)。

2 常用氯氣冷卻工藝流程

一般情況下，根據(jù)氯氣先冷卻后干燥的技術(shù)要求，所采用的工藝為氯氣先冷卻后干燥。氯氣的冷卻一般包括直接冷卻、間接冷卻和循環(huán)冷卻三個(gè)過(guò)程。

2.1 直接冷卻工藝流程

電解產(chǎn)生的含有水蒸氣的氯氣，經(jīng)過(guò)冷卻工藝以80℃左右的溫度到達(dá)冷卻塔。然后通過(guò)由下而上的冷卻水將氯氣的溫度降低到20℃左右。在這個(gè)過(guò)程中，含水蒸氣的氯氣再通過(guò)耐腐蝕的管道冷卻，通過(guò)噴灑冷水直接降低氯氣的溫度。

2.2 間接冷卻過(guò)程

該過(guò)程是電解產(chǎn)生的含有水蒸氣的氯氣的間接交換過(guò)程，從而降低氯氣的溫度，一般最終達(dá)到15℃左右。間接冷卻一般分為兩個(gè)階段。第一階段通過(guò)熱交換使氯氣降溫至40℃左右。第二階段利用冷凍水進(jìn)行換熱，將氯氣降至15℃左右。用于熱交換的熱交換器或冷卻器通常是玻璃或鈦容器。它的特點(diǎn)是不耐腐蝕。

2.3 閉路循環(huán)氯水直接冷卻工藝

最常用的冷卻工藝是閉路循環(huán)氯水直接冷卻工藝。即濕氯氣通過(guò)溫室第一冷卻塔的氯水噴霧，使氯氣溫度達(dá)到40℃左右，然后進(jìn)入第一冷卻塔，再通過(guò)冷凍氯水噴霧冷卻，使氯氣溫度達(dá)到10℃左右。第二冷卻塔底部的氯水被泵入換熱器，經(jīng)冷鹽水冷卻后循環(huán)使用。多余的氯水進(jìn)入第一個(gè)冷卻塔的底部。第一冷卻塔的氯水被泵入換熱器，工業(yè)用水冷卻后循環(huán)利用，多余氯水則溢出而不用另行處理。

3 氯氣干燥工藝技術(shù)

濕氯氣通過(guò)冷卻工藝降溫，使溫度降至干燥工藝要求，此時(shí)氯氣中水蒸氣含量約小于2%。根據(jù)干燥前冷卻處理的要求，干燥脫水是氯氣處理的主要工藝，是決定氯氣處理質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。H2O-H2SO4體系通常用于水蒸氣吸收過(guò)程，氯氣含水量控制在0.01%以下。干燥脫水工藝主要有兩種類型，分別是多臺(tái)干燥塔串接工藝和強(qiáng)化型板式塔工藝。

3.1 強(qiáng)化型板式塔流程

強(qiáng)化型板式塔流程有效地避免了泡沫塔的缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間短，一般來(lái)說(shuō)，與填料塔相比，在強(qiáng)化型板式塔只需要幾秒鐘，而正常的填料塔需要近50秒，所以它的時(shí)間優(yōu)勢(shì)非常明顯。除此之外，強(qiáng)化型的板式塔采用大的液流，它超出了溢流，而且是外溢流，循環(huán)的力度同時(shí)加大，屬于等溫吸收，不同于以往傳統(tǒng)的絕熱干燥。

3.2 多臺(tái)干燥塔串接流程

多臺(tái)干燥塔串聯(lián)流動(dòng)。一般情況下，串聯(lián)式干燥塔或填料塔與板式干燥塔的組合雙塔式干燥塔多為組合式干燥塔。硫酸的消耗量低，因?yàn)樗魵馐怯梢幌盗刑盍纤乃羝蘸透稍锏?，?duì)硫酸的消耗也較低。

3.2.1 填料塔特點(diǎn)

填料塔是氣和液連續(xù)接觸傳質(zhì)設(shè)備。與板式塔相比，填料塔不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、持液量小、操作靈活性大、壓力低等特點(diǎn)。通過(guò)填料材料的選擇，可以處理腐蝕性材料。特別是在減壓蒸餾操作中，填料塔顯示出其優(yōu)越性。然而，填料塔的成本通常比板式塔要高，對(duì)于懸浮物的料液，易聚合的物料體系不適用。而對(duì)于有側(cè)線出料的場(chǎng)合也不合適。

3.2 2 填料選擇

在填料塔中，氣體通過(guò)填料間隙流動(dòng)，液體在填料表面形成液膜并沿填料間隙向下流動(dòng)。氣和液之間的傳質(zhì)是在浸濕的填料表面進(jìn)行的。填料性能的好與壞一般情況下是根據(jù)通量、效率以及壓降這三個(gè)主要因素來(lái)衡量的。用來(lái)表示填料性能的幾何參數(shù)主要有以下三項(xiàng)：第一，比表面積;第二，空隙率;第三，填料因子。選擇填料的過(guò)程當(dāng)中，通常要求比表面積和空隙率要大，填料的潤(rùn)濕性能相對(duì)較好，單位體積填料的質(zhì)量要輕，成本相對(duì)較低，同時(shí)具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章在氯氣干燥技術(shù)原理的基礎(chǔ)之上，對(duì)常用氯氣直接和間接以及循環(huán)冷卻工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究，與此同時(shí)，重點(diǎn)的對(duì)強(qiáng)化型板式塔流程和多臺(tái)干燥塔串接流程進(jìn)行了論述，在這當(dāng)中，多臺(tái)干燥塔串接流程的使用比較普遍，主要是由于其操作簡(jiǎn)單、管理方便、符合技術(shù)操作要求，而且具有良好的干燥效果。

作者簡(jiǎn)介：

張心礦（1978- ），男，民族：漢族，籍貫：江蘇沛縣，職稱：助理工程師，職位：總經(jīng)理助理兼燒堿廠廠長(zhǎng)，學(xué)歷：本科，研究方向：燒堿生產(chǎn)的技術(shù)管理和節(jié)能降耗工作。