氯气干燥工艺及操作的优化

1、氯气干燥工艺的选择与优化作者（神马氯碱化工有限责任公司，平顶山，467000）摘要：介绍了我公司20万t/a离子膜烧碱项目建设中氯气处理工艺的选择，以及为降低硫酸消耗对干燥工艺进行优化。关键词：氯气，工艺优化，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中图分类号：氯气处理主要任务是降低氯气中水含量、夹带的盐雾等杂质，然后加压输送到下一工序。它是氯碱生产中的一个关键工序，关系着系统的安全、可靠、经济、稳定运行1。特别是氯气质量提高，对延长设备和工艺管线的寿命，保障安全生产尤为重要。因此，我公司20万t/a离子膜烧碱项目建设中就把氯气处理工序作为项目建设的工作重点之一。1原工艺优现状我公司10万t/a离子膜烧碱生产中，氯气干燥工艺流程是：在负压条件下，高温高湿氯气首先进入氯水洗涤塔降温、除去夹带盐等杂

3、质，接着进入钛管冷却器、水雾捕集器，然后进入组合式干燥塔的填料段与稀硫酸逆向接触干燥，接着进入组合式干燥塔的泡罩塔段被浓硫酸进一步干燥，最后经过酸雾捕集器除去酸雾后得到符合工艺指标的氯气。由我公司多年的生产经验知道，该干燥生产工艺虽安全、稳定，但是不适合更大量的氯气处理,而且浓硫酸消耗量大。夏季吨氯消耗浓硫酸23kg，冬季吨氯消耗浓硫酸21kg。2 问题分析经过我们分析发现，浓硫酸消耗大的主要原因是原有干燥工艺流程较短，若要达到氯气干燥的工艺指标，就不得不加到浓硫酸量。理论上，98%浓硫酸从泡罩塔的顶层塔板加入，依次通过塔板自流至塔底后，浓度达到88%94%时才排到填料塔。实际操作中，为了实现

4、工艺指标：氯中含水0.02%；氯气纯度98%，我们不得不加大浓硫酸的流量。这样就导致大量高浓度的硫酸过早的溢流入填料塔，结果填料塔排除的废酸浓度高就升高。浓度酸消耗量大的另外一个原因是浓硫酸杂质多。因此，为满足20万t/a离子膜烧碱生产中的氯气处理要求、降低浓硫酸消耗，我们必须另选更合适的氯气工艺。3 工艺优化3.1氯气干燥原理氯气的干燥实质是硫酸与湿氯气接触后，水从氯气中扩散到硫酸中的传质过程。该过程是靠氯气中的水蒸气分压P1与硫酸中组分水的平衡水蒸气分压P2之差P推动的，即传质推动力为P= P1- P22。传质推动力越大，干燥效果就越好。由于硫酸吸收水分时放出大量热，而硫酸浓度一定时，温度

5、降升高水蒸气分压随之升高，则传质推动力P= P1- P2降低。因此，在干燥操作时应控制硫酸浓度的温度。特别是最后一塔的进酸温度，因为被干燥后的氯气中含水量取决于最后一塔内硫酸液面上的水蒸气分压3。3.2工艺选择目前，较先进的氯气干燥流程有三种：串联填料塔流程、强化泡沫塔流程、填料塔与泡罩塔组合流程。填料塔流程操作平稳，弹性较大，塔的阻力降小，但填料塔占地面积大，投资较多，大修时清理检修难度较大4。强化泡沫干燥塔流程易操作，且弥补了填料塔投资大、占地大的不足。但该塔的阻力降大，动力消耗大5。填料塔与泡罩塔组合流程，该流程结构紧凑，占地面积较小，充分发挥了填料塔操作弹性大和泡罩塔处理量大、干燥效率

6、高的优势 6。因此，我公司与成达化工设计院采用了此工艺，合作设计建设了20万t/a离子膜烧碱项目中氯气处理工序。1氯气洗涤塔；2氯水循环泵；3钛管冷却器；4水雾捕集器；5填料干燥塔；6稀酸循环泵；7泡罩干燥塔；8浓硫酸高位槽；9浓硫酸循环泵；10酸雾补集器；11浓硫酸低位槽图1 氯气干燥工艺流程3.3 泡罩塔板的负荷性能图我们知道，氯气最终水含量取决于最后一塔各工艺指标的控制，因此我们计算并绘出了泡罩塔的负荷性能图。由上分析知道，要降低浓硫酸消耗首先要在保证氯气质量合格、安全生产的前提下，尽可能的降低泡罩塔中浓硫酸的流量。因此，我们结合目前泡罩塔的规格参数，计算出它的水力学性能，并绘出塔板的负

7、荷性能图7，如下图所示。图中通过原点的线是操作线，其余5条曲线围成的闭合区域为适宜的操作区域。图2泡罩塔板的负荷性能图由上图可以看出，同样的氯气量，可以有多个硫酸流量与之匹配。如要降低硫酸的消耗，就要在操作区域内，尽量使硫酸流量接近极限。通常为了安全稳定生产，都要将流量稍大于极限流量。通过实践知道，只要我们根据氯气流量对硫酸流量适时调节，就能节约大量的硫酸用量。在此基础上，我们还应该提高浓硫酸的质量，降低杂质量。这样也可以延长塔的大修周期。20万t/a离子膜烧碱项目建成投产半年以来，经氯处理工序处理后的氯气均达到各项工艺指标：氯中含水0.01%；氯气纯度98%。而且浓硫酸消耗量大大降低，即使在夏季，每干燥一吨氯气浓硫酸消耗也没有超过20kg。4 结论改进工艺后，通过实际运行知道，干燥系统稳定，干燥后的氯气质量不但达到各项工艺指标，而且大大降低了浓硫酸的用量，降低了生产成本。 参考文献1 章四七，宋永海，董谊仁氯气处理工艺技术的选择与设计要点J氯碱工业， 2008，1: 19-21.2 谭天恩等化工原理M.北京:化学工业出版社，1998:20-30.3 李风格.氯气干燥工艺流程选择J.氯碱工业， 2008，44(12): 17-18.4 沈志良强化型氯气泡沫干燥塔的设计与应用J.中国氯碱， 2