氯气处理装置技术改造

夏海明

摘要：针对氯气处理装置中存在的问题，认真研究、总结和分析，通过一系列的技术改造措施，达到氯气处理装置安全、稳定、连续运行的目标。

关键词：氯气处理；原理；氯水洗涤；氯水换热器

一 氯气处理的基本原理

根据道尔顿分压定律，氯气含水量与某一状态下饱和蒸气分压有关，而饱和蒸气分压与温度有密切关系，即氯气温度越高，氯含水越多；氯气温度越低，氯含水则越少。从电解槽出来的湿氯气一般温度在85℃左右，所夹带的水蒸气量见表1：

表1 温度下饱和湿氯气中的含水量
温度/℃	10	15	20	25	30	35	40	45	50
g（水）kg湿氯气	3.1	4.3	5.9	8.1	10.8	14.7	19.8	26.2	34.9
温度/℃	55	60	65	70	75	80	85	90	95
g（水）kg湿氯气	46.2	61.6	82.5	112	115	219	338	571	1278

从表1可以看出，饱和湿氯气中水蒸气含量与温度有密切联系，温度下降10℃湿氯气含水蒸气量降低近一半，由此可见，湿氯气处理首先需进行冷却，这不仅可除去湿氯气中99.5%左右的水蒸气，而且可大大降低后面硫酸干燥的负荷，减少硫酸与水反应生成的热量，大幅度降低硫酸的单耗。

一般情况下湿氯气温度控制在12～15℃，因为在9.6℃时，湿氯气中的水蒸气与氯气生成Cl2·8H₂O结晶，会造成设备、管道的阻塞并损失氯气。湿氯气冷却后，大部分水被除去，冷凝下来的水，除部分在冷却管壁上流下，但还有许多雾滴颗粒存在氯气中，这些雾滴粒径大约为2.5μm，这部分水如果不除去，将会增加硫酸单耗，最终影响干燥塔出口氯气含水量。水雾捕集器除水雾效果的好坏直接影响氯气含水量及其挟带的盐雾量，这些都对干燥的负荷和干燥塔的正常操作影响甚大，因此除雾器不仅要效率高、阻力小，且能自净。

二 氯气处理工艺流程简述

来自电解约85℃湿氯气进入氯水洗涤塔，用氯水直接洗涤冷却，除去氯气中大部分水分和盐雾等杂质，并使氯气温度下降到40℃以下；出洗涤塔氯气依次进入氯气预冷器、氯气冷却器，用8℃冷冻水间接冷却，使氯气温度进一步下降到12～15℃；出氯气冷却器的氯气进入水雾捕集器除水雾和盐雾等杂质，从水雾捕集器出来的氯气含水量降到4g/kg湿氯气以下；再进入到由1#干燥塔、2#干燥塔内，分别用浓度为75%（wt），98%（wt）硫酸为吸收剂吸收氯气中少量水分，使氯气水分含量降到100×10^-6左右，出干燥塔的氯气通过酸雾捕集器除去酸雾后进入到氯气压缩机，经过氯压机升压输送至各个用氯气单位，氯气处理工艺流程见图1：

1. 氯
   气洗涤塔 2.氯水泵 3.氯水换热器 4.氯气预冷器 5.氯气冷却器6.氯气水雾捕集器 7.1#干燥塔 8.1#干燥塔循环泵 9.1#干燥塔冷却器 10.2#干燥塔11.2#干燥塔循环泵

12.2#干燥塔冷却器 13.浓硫酸高位槽 14.氯气酸雾捕集器 15.氯气压缩机

图1 氯气处理工艺流程图

三 氯气处理装置存在的问题和改造措施

3.1出氯气洗涤塔氯气温度偏高和改造措施

3.1.1湖北兴瑞硅材料公司氯碱分厂投产初期氯气处理工序的氯水洗涤塔运行工艺指标正常，进塔氯气温度约85℃，出塔的氯气温度在40℃以下。运行3年之后，发现洗涤塔出塔的氯气温度超过40℃，特别在炎热的夏季，出洗涤塔氯气温度达到50℃以上，致使后继钛冷却器的8℃冷冻水量和干燥塔硫酸消耗量升高，出干燥塔氯气含水量达到200×10

^-6以上，超过了氯压机指标要求（小于100×10^-6），直接影响到氯压机的安全使用寿命。

3.1.2分析造成进出氯水洗涤塔氯气温度高的原因主要有以下几个方面：

（1）氯气总管和氯气洗涤塔为玻璃钢衬PVC材质，长时间受高温氯气和氯水腐蚀，内层的管壁材料腐蚀脱落，进入到氯水中，经氯水泵输送后，堵塞氯水换热器的板片间的流道，使到达氯气洗涤塔顶部用于给氯气洗涤降温的氯水循环量不足，也造成了出氯水洗涤塔的氯气温度升高；

（2）氯气洗涤塔填料使用PVC材质填料，运行中，PVC填料破碎较多，碎填料落入塔底，被吸入氯水泵中，进入氯水换热器的堵塞板片间的流道，仍造成氯水循环量不足，造成了出氯水洗涤塔的氯气温度升高。

3.1.3湖北兴瑞硅材料公司氯碱分厂针对以上原因，采取以下技术改造措施：

（1）更换出电解槽至氯气洗涤塔的氯气总管为钛管；

（2）更换氯气洗涤塔为钛材质；

（3）更换氯气洗涤塔中填料为CPVC或PVDF材质；

（4）安装两台氯水换热器，实现一开一备，定期切换清洗氯水换热器。实施上述解决方案后，即使在炎热的夏季，出氯气洗涤塔的氯气温度始终能控制在40℃以下。改造后的氯气洗涤系统流程图见图2：

1.氯气洗涤塔 2.氯水泵 3.氯水换热器A 4.氯水换热器B

图2 氯水换热器流程图

3.2氯水出现结晶问题和改造措施

电解槽电流负荷较低时，氯气产量较低，进入氯气洗涤塔的氯气量较少。当进入寒冷的冬天，经常发现钛管冷却器低部冷凝氯水出口管的视镜中有氯水结晶现象，严重时结晶堵塞氯水管，钛管冷却器冷凝下来的氯水无法排除，造成氯气通道阻塞，氯气压力波动大，直接影响到氯气处理的稳定运行，甚至停车。

分析钛管冷却器冷凝下来的氯水结晶原因，当在9.6℃时，湿氯气中的水蒸气与氯气生成Cl2·8H₂O结晶。湖北兴瑞硅材料公司氯碱分厂操作人员当发现钛冷底部氯水管视镜中有氯水结晶时，关闭钛冷却器8℃水进口阀，关小氯水换热器循环水管进口阀，以提高氯水洗涤塔出口氯气温度，关闭氯气预冷器中循环水进水阀门，使氯气在该预冷器中不冷却，直接进入钛冷却器中冷却，人为的增加了在钛冷冻器中冷凝氯水的量，使氯水流速增加，降低氯水结晶的可能性。按上述方案实施后，钛管冷却器低部冷凝氯水出口管的视镜中再也没有氯水结晶现象。

四 结语

氯气处理工序稳定运行是电解槽稳定、安全运行的保障，是氯碱企业安全生产的重要环节。通过对氯气处理工艺进行简述分析，剖析氯气处理装置在生产中出现过的问题，认真研究、总结和分析，实施技术改造措施，达到氯气处理装置稳定、连续运行的目标。

参考文献：

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