氯气干燥前通常先使氯气冷却,使湿氯气中的大部分水蒸汽被冷凝除去,然后用干燥剂进一步出去水分。干燥后的氯气经过压缩,再送至用户。
在不同的温度与压力下气体中的含水量可以用水蒸汽分压来表示。在同一压力下,温度愈高,含水量愈大。其水蒸汽分压也就愈高。
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。在工业上,均采用浓硫酸来干燥氯气,因为浓硫酸具有:(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。
当温度一定时,硫酸浓度愈高、其水蒸汽分压愈低;当硫酸浓度一定时,温度降低,则水蒸汽分压也降低。也就是说硫酸的浓度愈高、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。故用硫酸干燥湿氯气时,应掌握以下几点:(1)硫酸的浓度,(2)硫酸温度,(3)硫酸与氯气的接触面积和接触时间。[2]
生产中使用的氯气还需要有一定的压力以克服输送系统的阻力,并满足用户对氯气压力的要求。因此在氯气干燥后还需用气体压缩机对氯气进行压缩。
综上所述,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。
3 工艺流程简介
根据氯处理的任务氯处理的工艺流程包括氯气的冷却、干燥脱水、净化和压缩、输送几个部分。[4]
3.1 氯气的冷却
氯气的冷却因方式的不同,可分为直接冷却、间接冷却和氯水循环冷却三种流程。
直接冷却流程:工艺设备投资少,操作简单,冷却效率高,但是,此流程排出的污水含有氯气,腐蚀管路,污染环境,同时使氯损失增大,且耗费大量蒸汽。
间接冷却流程:操作简单,易于控制,操作费用低,氯水量小,氯损失少,并能节约脱氯用蒸汽。冷却后氯气的含水量可低于0.5%。
氯水循环冷却流程:冷却效率高,操作费用低于直接冷却法,高于间接冷却法,投资比前者告而低于后者。缺点是热交换器所用冷却水温度要求低于15℃,因此需要消耗冷冻量并需增设氯水泵、氯水循环槽使流程复杂化。
3.2 氯气的干燥
氯气干燥时均以浓硫酸为干燥剂,分为填料塔串联硫酸循环流程和泡沫塔干燥流程。
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,塔板易结垢,同时由于塔酸未能循环冷却,塔温高,因此出塔氯气含水量高,出塔酸浓度高故酸耗较大。
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