氯气处理工艺及设备选择

氯气处理工艺及设备选择

碱工业第7期 氯No.7

2007年7月Ju.l,2007Chlor-AlkaliIndustry 氯氢处理

氯气处理工艺及设备的选择

李玉生*,杨履思

(天津渤天化工有限责任公司,天津300455)

[关键词]氯;工艺;设备

[摘 要]介绍3种氯气干燥工艺:填料塔干燥工艺、板式塔干燥工艺和泡罩塔干燥工艺;探讨相关设备(氯水洗涤塔、氯气冷却器、水雾和酸雾过滤器以及泡罩塔、填料塔)的使用。

[中图分类号]TQ028.2 [文献标志码]A [文章编号]1008-133X(2008)07-0021-03

近几年,我国氯碱行业发展较快,老厂求扩产,新厂在不断涌现,工厂规模不断扩大,这样就对氯气处理装置的要求愈来愈高。所以选择一套好的氯气处理工艺及设备,对稳定运行非常必要。

天津渤天化工有限责任公司(以下简称 渤天化工公司 )是建厂70余年的老厂,所有的技术改造及增产措施都是在老厂的基础上进行的。1995年以前,渤天化工公司的氯气处理流程为:电解工序来的氯气经氯水洗涤塔洗涤后,进入一组串联的钛冷却器,分别用循环水、冷冻水冷却后,进入3台串联的填料塔进行传质吸收,最后送到氯气输送岗位。随着烧碱能力的不断扩大,以及新设施的不断引进,这套氯气处理工艺已经很难满足正常的安全生产。从1995年开始,渤天化工公司分别进行了两次技术改造。

1995年在冷却系统不变的情况下,自行设计了一套泡罩塔加填料塔的组合干燥工艺,替代原有的填料塔干燥工艺,同时,增加了含氟硅油玻璃丝棉的水雾及酸雾过滤器,以满足新增透平氯气压缩机对氯气含水、含酸的工艺要求。

2004年,采用更为先进的孟山都除雾器代替氟硅油玻璃丝棉水雾、酸雾过滤器。同时将钛冷却器

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的换热面积从118m增加到250m及300m,以满足扩投产及透平压缩机的需求,同时满足了环境保护的要求。下面从渤天化工公司的实际运行情况谈一谈对氯气处理工艺及设备的一点认识。

1.1 几种氯气干燥工艺的介绍

氯气处理工艺主要由冷却、干燥两部分组成,而一般大型氯碱企业的冷却装置都采用洗涤加冷却器的工艺,这种工艺已经被大多数企业所认同,这里就不多进行介绍,而干燥工艺现在国内比较常用的为下列3种工艺。

1.1.1 填料塔干燥工艺

钛冷却器出来的氯气进入3组或4组串联的填料塔,和同时从塔顶喷淋下来的硫酸在填料层进行传质吸收,以达到去除氯中含水的目的。填料塔材质一般采用陶瓷、钢衬胶、钢衬瓷砖或PVC加FRP。填料多采用陶瓷、拉西环、鲍尔环或陶瓷整体栅板。从20世纪90年代后期,大多采用PVC鲍尔环或PVC泰勒花环。每一组填料塔都配备一台硫酸循环箱和硫酸循环泵。硫酸循环箱材质大多采用钢衬瓷砖、钢衬铅或PVC加FRP。硫酸循环泵一般采用耐酸不锈钢液下泵或氟合金、高硅铸铁卧式泵。有少数厂家采用哈氏合金卧式泵。1.1.2 板式塔干燥工艺

有的厂家采用的是单台4或5层塔板的泡沫塔工艺,有的厂家采用的是2组3或4层串联的筛板塔工艺。板式塔干燥工艺的共同点是都采用硫酸强制冷却工艺,以保障氯中含水量。泡沫塔材质都采用PVC,考虑到硫酸的腐蚀性,大都采用PVC加FRP制作筛板塔。另有部分厂家已采用泡沫塔加填料塔的组合工艺,以弥补两种工艺自身的不足,保证氯中含水达标。

1 氯气处理工艺的选择

*[作者简介]李玉生(1953 ),男,经济师,从事氯碱生产管理工作30余年,组织了多项大型氯碱改造工程及引进项

目的建设,现任天津渤天化工有限责任公司电解分厂厂长。

[收稿日期]2008-02-14

氯气处理工艺及设备选择

氯氢处理 氯碱工业 2008年

1.1.3 泡罩塔干燥工艺

经钛冷却器冷却的氯气,首先进入填料塔,然后进入由4或5层泡罩组成的泡罩塔。这套干燥工艺的特点是塔、循环酸箱一体结构,材质多采用PVC加FRP,硫酸冷却器采用传热系数更高的板式换热器,硫酸循环泵采用氟合金或高硅铸铁卧式泵,硫酸加入泵采用氟合金计量泵。1.2 3种干燥工艺的比较及应用

1.2.1 填料塔干燥工艺

这套工艺历史最为悠久,应该是一种较成熟的工艺。工艺操作比较简单,操作人员比较容易掌握,操作弹性大,是该工艺的最大优点。但该工艺流程较长,设备庞大,占地面积大,设备、管路及工程投资较大。本工艺最大的缺点是氯中水体积分数只能达到0.01%~0.02%,装置密封效果较差。

中小型氯碱企业,老厂扩产改造或新建氯碱厂,如果采用液环式压缩机输送氯气,可采用本工艺。由于新建氯碱厂及老企业增产改造大都引进技术较为先进的离子膜电解工艺,为减少管路和设备投资,提高氯气压缩机的输送能力,降低能源消耗,压缩机入口大部分采用正压操作法,由于该工艺的密封效果不好,氯中含水量较高,不能满足大型氯气透平压缩机(特别是国外引进的透平压缩机)的技术要求,建议最好不要采纳。1.2.2 板式塔工艺

该工艺最大的优点是占地面积小,投资较低,如果在设计过程中,能合理地计算板间距、开孔率、孔径,就能使氯中水体积分数保持在0.01%以下。但该工艺操作弹性小(不利于增产需要),雾膜夹带高,要求操作人员巡检、调节要及时。由于该工艺的上述缺陷,电解系统开停车时,氯中含水量较高,如果采用透平机压缩输送工艺,含水难以满足工艺要求,同时由于氯气酸雾夹带较高,会使透平机叶轮腐蚀严重,叶片及蜗室内形成厚厚的酸垢,不但使压缩机的输送能力下降,同时还会使压缩机转子的动平衡遭到破坏,压缩机轴震动上升,降低压缩机的使用寿命。

1.2.3 泡罩塔干燥工艺

泡罩塔加填料塔的组合干燥工艺流程是21世纪初国内较为流行的一套流程。该工艺最大的特点是:湿氯气先进入填料塔,用大流量的硫酸吸收其中的大部分水分,同时交换掉绝大部分溶解热,使氯中水体积分数达到0.05%左右。然后进入泡罩塔,最终氯中水体积分数达到0.002%~0.005%。这套工艺最能体现大工业化生产的优势,操作简单,操作弹性大,氯中含水量低。渤天化工公司从1995年开始

使用这套工艺,氯中水体积分数保持在约0.003%。操作简单平稳,硫酸消耗稳定在14kg/(t Cl2)左右。透平压缩机使用周期在1000天以上。

但这套工艺存在的最大缺陷是:设备投资较大,单塔压降大,使压缩机的输送能力下降。但由于装置采取了塔、循环箱一体结构,密封性良好,干燥操作可采用正压法,以解决上述不足。从渤天化工公司十几年的使用情况看,这套工艺应为现阶段较为先进、安全、可靠的工艺,是大型氯碱企业及新建厂干燥工艺的首选。

2 氯气处理相关设备的使用探讨

2.1 氯水洗涤塔

氯水洗涤塔一直不被氯碱厂家,特别是中小型氯碱企业所重视。但氯气洗涤塔在氯气处理工艺中是非常重要的,它不但能降低湿氯气的温度,减轻钛冷却器的负担,最重要的是能洗涤湿氯气中夹带的盐分,防止其与干燥塔内的硫酸反应形成硫酸盐(Na2SO4)堵塞填料,或带到透平压缩机中,堵塞叶片、蜗室,降低压缩机的输送能力,并且硫酸盐会吸附在透平压缩机中间冷却器的列管上,降低冷却器的传热系数,特别是离子膜电解法,一次盐水如采用高分子絮凝剂助沉的处理工艺,由于长期运转,会在钛冷却器列管及水雾过滤器过滤元件上形成很黏稠的高分子聚合物,严重影响冷却器和过滤器的效果。

如果厂家资金不足,可采用钢衬胶塔体,加陶瓷填料;如果资金充足,可采用钛或PVC加FRP塔体,加CPVC填料。氯水冷却器采用板式、列管式均可。氯水外排最好采用间断排液方式,以利于更好地带走氯气 …… 此处隐藏：3266字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……