氯气冷却工艺幻灯片.ppt

氢氯工段 氯气冷却 1 概述 1.1氯的物理性质 常温下,氯是黄绿色、具有使人窒息气味 的气体，有毒。氯气对人的呼吸器官有强烈 的刺激性，吸入过多还会致死。 氯气是一种容易液化的气体，绝对压力 为101.325kPa的纯氯气在-34.05℃或将其压缩 到370kPa，在0 ℃时就可液化。 液氯是黄绿色透明液体。 0 ℃时每升液 氯1.4685kg。 1.2氯的用途 （1）杀菌消毒 （2）漂白和制浆 （3）冶炼金属 例 （4）制造无机氯化物 （5）制造有机氯化物 1.3氯气处理的任务和方法 从电解槽出来的湿氯气，一般温度较高 ，伴有大量水蒸气等杂质，这种湿氯气对钢 铁和大多数金属有强烈的腐蚀作用，只有某 些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。例如金属Ti，陶瓷、玻 璃等。因而使得生产及输送极不方便。但干 燥的氯气对钢铁等常用材料的腐蚀在通常情 况下是较小的，所以湿氯气的干燥是生产和 使用氯气的过程中所必须的。 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，然后用干燥剂 进一步除去水分。干燥后的氯气经过压缩再送 往用户。 在不同的温度和压力下气体中的含水量可 以用水蒸气的分压来表示。在同一压力下，温 度越高，含水量越大，其水蒸气的分压也越高 。 80 ℃时，在1kg被水蒸气饱和的氯气中就 有219g水蒸气，当它冷却到25 ℃时，水蒸 气含量便降到8.1g，若继续降低温度到15 ℃， 水蒸气含量为4.3g，所以1kg氯气从温度为 80 ℃冷却到15 ℃时，冷却下来的水量为219- 4.3(g)=214.7（g)，由此可见，降低湿氯气的温 度，可以将其中大部分水分除去，从而可以 大大降低干燥的负荷，减少硫酸的消耗。但 氯气冷却的温度不能太低，因为在9.6 ℃时， 氯气与水可以生成Cl2·8H2O结晶水合物，造成 设备、管路的堵塞，妨碍正常生产。 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%。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）廉洁易得； （5）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀；（6）稀硫 酸可以回收利用。 用浓硫酸干燥氯气，其干燥效果决定于 硫酸溶液面上方的水蒸气压力。 当温度一定时，硫酸浓度越高，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，硫酸的干燥能力也就越大 ，即氯气干燥后的水分越少。但如果硫酸温 度太低的话，硫酸能与水形成结晶水合物而 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。例如，硫酸浓度为84% 时，它的结晶温度为8 ℃，所以在操作中一般 将硫酸温度控制在不低于10 ℃。 生产总使用的氯气还需要有一定的压力 以克服输送系统阻力，并满足用户对氯气压 力的要求。因此氯气干燥后还要用气体压缩 机对氯气进行压缩。 综上所述，氯气处理系统的主要任务： 1.将湿氯气干燥；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 。 2 氯处理工艺 根据氯处理的任务，氯处理的工艺流程 大致包括氯气的冷却、干燥、净化和压缩、 输送几个部分。 2.1氯气的冷却 根据对氯气冷却的方式不同，可以分为 直接冷却、间接冷却、和氯水循环冷却三种 流程。 一、直接冷却流程 从电解槽出来的湿氯气通过耐腐蚀管道 输送到氯气处理工序，沿途散热降温，进冷 却塔时约80 ℃左右，在冷却塔内，氯气自下 而上与由上往下喷淋的冷却水直接接触，将 氯气冷却到20 ℃左右，由顶部导出。由于氯 气微溶于水，所以从冷却塔排除的污水中含 有氯气。这种含氯气污水经过蒸气加热到将 近100 ℃，脱去部分氯气（实际效率仅为40% 左右后排往下水道，脱出的氯气并入冷却塔 回收。 目前采用直接冷却的工厂，在处理含氯污水 方面都存在一定的困难，致使大量废水进入 下水道，腐蚀管路、污染环境，同时使氯 损失增大，且耗费大量蒸气。因此尽管这种 工艺设备投资少，操作简单，冷却效率高， 但由于它的致命弱点，目前我国原先采用直 接冷却流程的氯碱厂均被间接冷却流程代替 。 在水温较高的情况下，为了获得较低温度的 氯气，可以采用两段冷却。第一段用生产上 水将氯气冷却到40 ℃左右，第二段用5-10 ℃ 冷冻