影响氯气含水的因素及对策----正常生产时影响氯气含水的因素及对策

影响氯气含水的因素及对策

----正常生产时影响氯气含水的因素及对策

张松一

山东省菏泽市东明县东明石化万海氯碱有限公司 山东 菏泽 274500

【摘要】结合正常生产时的情况，通过对工艺流程的分析总结出了影响氯气含水的因素并提出了相应的解决办法

【关键词】氯气 含水 温度 透平机

氯气处理是氯碱生产中的关键工序，氯气处理运行质量直接影响电解装置安全、稳定生产以及电解槽运行的质量和寿命，处理后的氯气质量直接影响着透平机压缩机安全、稳定生产以及其运行的质量和寿命，更会给氯气用户带来巨大影响。

1前言

自电解来的湿氯气温度一般较高，并伴有饱和水蒸气及夹带一定的盐雾杂质，为避免对设备腐蚀及为压缩机提供合格氯气，必须除去这些水分和盐雾杂质。

目前国内各氯碱企业选择不同的氯气处理生产工艺，控制水平和操作要求不尽相同，处理后的氯气质量特别是氯中含水也有差异。近年来，离子膜电解技术的普遍采用，对氯处理工序提出了更高要求。各企业在氯处理上对工艺、设备、控制方式上不断改进，力争使工艺更合理、装置更先进、操作更稳定、消耗更低、效率更高、质量更好。

我公司目前采用的是离子膜电解技术及用德国产VRZ200/405/15G型透平机压缩机压缩输送，对处理后的氯气质量提出了更高要求。所采用的处理流程为洗涤、加压、冷却、干燥、压缩（流程简图如图1所示）。通过这样的处理方式使处理后氯气含水小于100ppm,合乎工艺要求。

图1工艺流程简图

1氯气洗涤塔；2氯气风机；3前冷却器；4后冷却器；5水分离器；6填料塔；7泡罩塔；8酸捕沫器

2工艺流程简述

2.1洗涤

由电解工序来温度约85℃的湿氯气进入氯气洗涤塔底部，循环氯水由氯水循环泵打出，经氯水冷却器用循环水冷却换热后，进入氯气洗涤塔上部与氯气直接逆流接触，氯气冷却到约40℃～45℃，氯气中大约85～90%的水分得到冷凝，并除去了氯气中所夹带的盐雾。

2.2加压

出塔氯气经喷水饱和后，由氯气风机加压至约60℃、1500mm水柱以下。

2.3冷却

氯气再次经喷水饱和后进入前冷却器用循环上水冷却到35℃以下。然后氯气进入后冷却器用冷冻水进一步冷却，氯气出口温度控制在12℃～18℃。在此冷却过程中，氯气中大约80%水分被冷凝下来。

2.4干燥

冷却后的氯气经水雾分离器过滤后进入干燥系统，该分离器的水雾捕集率在99%以上。通过水雾分离器过滤后的12℃～18℃的氯气进入填料干燥塔下部，循环酸由硫酸循环泵加压后经循环酸冷却器用冷冻水冷却到约15℃后进入填料干燥塔上部，与氯气逆流接触除去氯中水分。氯气中的水分被硫酸吸收而放热，这部分热量大部分由循环酸冷却器带走，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℃。

出填料塔的氯气，进入泡罩干燥塔下部，与浓硫酸逆流直接接触干燥，从泡罩干燥塔顶出来的氯气含水量<100ppm、温度约20℃。

2.5压缩

干燥后的氯气经酸雾捕沫器捕集酸雾后，进入氯气压缩系统，经氯气压缩机压缩到0.15MPaG，氯气压缩系统设有级间冷却器，用循环水冷却压缩后的氯气送到液氯工序液化。

3 影响氯气含水因素及解决方法

3.1出氯气洗涤塔氯气温度控制

一般氯气进塔温度在60℃～90℃范围，饱和湿氯气从90℃降到40℃以下，氯气中水分可降低到90℃时的3.47%，由此可见，通过对湿氯气降温可以除去其中的96.3%的水蒸气，大大降低后续设备的负担和辅料消耗。

介于洗涤塔的洗涤降温能力及氯水冷却器冷却介质循环水的温度一般为20℃～30℃，因此出塔氯温控制在25℃～45℃，正常生产时控制在30℃～40℃之间。

本装置通过几年运行，装置运行稳定，氯气处理满足透平机要求。在2012年检修中发现氯气洗涤塔内PVC材质的花环填料变脆且其表面及塔内壁遍布一层白色物质。另外，在塔底有一层黄色粘稠物质，分析认为此两种现象是脱落的树脂氯化物。由于氯气的强腐蚀性，所用FRP材质的氯气洗涤塔在2014年3月份出现塔体中部腐蚀变薄甚至轻微凹陷情况，公司也在此年度检修中对此塔进行了更换。

3.2出二段钛冷的氯气温度控制

经过钛风机加压的氯气温度一般在60℃左右，为防止钛质风机、一段钛冷发生燃烧，故而对其进行喷湿处理，这样无形中又增加了氯气的含水量，因此在二段钛冷换热介质采用冷冻水，把出二段钛冷的氯气温度控制在11℃～15℃之间，一是防止氯气温度低于9.6℃出现Cl₂•8H₂O结晶，二是降低后续辅料消耗，三是冷冻水温度、流量限制。正常生产时控制在11℃～14℃之间，这样氯气中含水量就降低到了原先的0.75%。

这里的影响因素就是二段钛冷的换热介质冷冻水的温度和压力，因为我公司二段钛冷却器在装置区二楼，故而冷冻水压力影响不大，主要是温度和流量。温度在9℃～10℃，满足生产需要。

3.3循环酸酸量、浓度、温度控制

要保证循环酸的酸量，如果酸量太小，会造成硫酸通过填料塔填料层酸分布不均，与逆流而上的氯气接触面积太小，干燥不能充分进行，最终导致氯气含水超标。我公司填料塔塔高约14m，循环酸泵出口压力一般在0.5Mpa满足生产要求。

要确保酸浓度符合要求且浓度保持稳定，酸浓度不稳定会造成液面上水蒸气分压或高或低，氯中含水不易被吸收，致使干燥效果下降。一般控制填料塔酸浓度在75%以上；泡罩塔酸浓度在98%以上。

当酸浓度一定时，降低温度，则液面上水蒸气分压降低，硫酸吸水干燥效果会提高，因此应尽可能降低酸温，一般填料塔循环酸酸温控制在13℃～20℃，泡罩塔酸温控制在12℃～18℃，资料表明浓硫酸温度在12℃～15℃之间时，吸水干燥效果最好。

因为设备一定，所以这里未考虑氯气与酸的接触面积。

3.4其他因素

3.4.1维持系统压力稳定

系统压力稳定是一切操作的基础，由PV=nRT知系统压力稳定，系统温度从理论上即可达到稳定，从而含水量也就处于一定值，干燥效果会更好。

系统压力稳定还可保证氯气与洗涤液或硫酸的接触面积，保证洗涤冷却或干燥效果。

3.4.2循环水量

这里循环水量考虑的主要是各换热器的冷却介质循环水的量，充足而且适量的循环水可使氯气或循环酸的温度在最佳值，从而降低氯气含水。

3.4.3环境因素

由于我公司从离子膜电解到氯氢处理距离较长，氯气采用Ф700mm玻璃钢管线输送，故而受环境因素影响比较明显，夏季时氯气温度达85℃，春秋时一般在60℃～70℃之间，冬季时估计会再低一些。另外，洗涤塔、填料塔、泡罩塔处于裸塔状态，也会受到环境因素的较大影响，所以氯气含水量会随时间改变而有所改变。

4方案分析

应从提高氯水冷却器、钛冷却器的冷却能力、降低冷却介质温度入手来降低氯中含水量，同时加强对设备的改造设备结构布局。加强工艺操作，注重工艺指标的控制和设备操作法的控制等等是降低氯中含水的基础。

5结论

东明石化集团氯碱公司利用当前先进技术和其他兄弟厂家的操作经验，结合自身特点，投产以来通过对氯气处理系统的摸索、测试、技改，对各设备的除水情况进行了精确总结，为对症下药采取措施指明了方向，从而进一步提高了氯气质量。通过强化冷却、干燥效果，降低了氯中含水，为氯碱装置的平稳、安全运行起到了积极作用。

参考文献

[1]田勇.浅谈包装废氯气处理工艺改进[J].2020年全国烧碱行业技术年会论文集，2020.7

[2]冯强强、刘延安、刘文远.氯化氢干燥系统运行总结[J].氯碱工业，2018.8

[3]张浩飞、王尚.填料塔和泡罩塔在氯气处理中的应用[J].2020年全国烧碱行业技术年会论文集，2020.7

[4]氯碱公司.操作手册之氯氢分册[M]，2018.12

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