1.2 氯气的工业用途
物质的用途与其性质紧密关联,性质决定用途。用于消毒——溶于水生成的HClO具有强氧化性;制盐酸——与H2反应生成HCl;制漂白粉——与Ca(OH)2反应;制多种农药;制氯仿等有机溶剂;制塑料等。
1.3 氯气处理的任务
从电解槽出来的湿氯气[1],温度约为90℃,为水蒸气所饱和,并伴有大量水蒸气及盐雾等杂质。这种湿氯气具有强烈的腐蚀性,不仅对普通钢铁,而且对大多数金属材料腐蚀均很强,只有某些特殊的金属材料或非金属材料在一定条件下,才能耐湿氯气的腐蚀。一般采用金属钛,聚氯乙烯,酚醛树脂,化学陶瓷,玻璃,橡胶,聚酯,玻璃钢等因而使得生产及运输极不方便。但干燥的氯气对钢铁等常用材料的腐蚀在通常情况下是很小的,所以湿氯气的干燥时生产是使用氯气过程中所必须的。氯气干燥前通常先使氯气冷却,使湿氯气中的大部分水蒸气被冷凝除去,然后用硫酸进一步除去水分。输送氯气一般采用聚氯乙烯,化学陶瓷,玻璃,法奥里特等制成的设备管道,或者在设备内衬橡胶,耐酸瓷砖等。
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,要求氯气的氯含量超过99.6%,水分含量不超过0.05%,因此必须严格控制氯气中的含水分。在工业上因为浓硫酸具有以下性质:(1)不与氯气发生化学反应;(2)氯气在硫酸中溶解度小;(3)浓硫酸有强烈吸水性;(4)硫酸价廉易得;(5)浓硫酸对钢铁设备没有腐蚀性;(6)硫酸用后可以在回收利用,浓硫酸具有的这些性质使得它成为一种较为理想的氯气干燥剂,因此工业上均采用浓硫酸来干燥氯气。
用硫酸干燥湿氯气时应该掌握一下几点:(1)硫酸的浓度;(2)硫酸的温度;(3)硫酸的接触面积和接触时间。因为当温度一定时,硫酸浓度越高其水蒸气分压越低;当硫酸浓度一定时,温度降低,则水蒸气分压也降低。也就是说硫酸的浓度越高、温度越低,硫酸的干燥能力越强,即干燥后氯气的含水量越低。但是如果硫酸的浓度太低的话,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84%时,它的结晶温度为8℃,所以在工业生产中一般将H2SO4的温度控制在不低于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。
1.4 氯气处理的工艺流程简介
1、氯气处理的工艺源'自^751],论`文'网]www.751com.cn
根据氯气处理的任务氯气处理的工艺流程大体包括氯的冷却;氯气的干燥脱水;氯气的净化和压缩等几个部分[2,3]。
(1)氯气的冷却
氯气的冷却因方式的不同,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:该流程工艺设备投资少,操作简单,冷却效率高,但是该流程排出的污水中含有氯气,会腐蚀管路,污染环境,同时加大了氯的损失,耗费大量蒸汽。
间接冷却:该流程操作简单,易控制,操作费用低,氯损失小,能节约脱氯用的水蒸气,冷却后的氯气含水量可低于0.5%。
氯水循环冷却:此流程冷却效率高,操作费用介于上述两种流程之间。缺点是此处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、氯水循环槽致使流程复杂化。
(2)氯气的干燥
氯气干燥均以浓硫酸为干燥剂,可以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,干燥氯气的质量较高且质量稳定,硫酸单耗低,系统阻力小,动力消耗省;但是此流程的设备大,管道复杂,前期投入及操作费用较高。一般大型化工企业多采用。