王鄭華

[摘要]氯堿工業(yè)是基礎(chǔ)化工產(chǎn)業(yè)，氯堿是基礎(chǔ)性化工原料。在氯堿生產(chǎn)過程中，伴隨的電解產(chǎn)生的大量氯氣，往往會(huì)含有大量的水蒸汽，也就是濕氯氣。氯氣干燥是氯堿生產(chǎn)的重要工段，本文圍繞氯氣干燥技術(shù)作用原理，對(duì)常用氯氣直接、間接、循環(huán)冷卻工藝流程進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)強(qiáng)化型板式塔流程、多臺(tái)干燥塔串接流程進(jìn)行了論述，以期為氯氣干燥工藝選擇提供技術(shù)參考。

[關(guān)鍵詞]氯堿生產(chǎn) 氯氣干燥技術(shù) 探討

氯堿工業(yè)是基礎(chǔ)化工產(chǎn)業(yè)，氯堿是基礎(chǔ)性化工原料。氯堿化工產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。隨著氯堿化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氯堿工業(yè)基礎(chǔ)更加雄厚，并得到了長足進(jìn)步。在氯堿生產(chǎn)過程中，伴隨的電解產(chǎn)生的大量氯氣，往往會(huì)含有大量的水蒸汽，也就是濕氯氣。這些濕氯氣具有很強(qiáng)的腐蝕性作用。原因在于含有大量水蒸氣的氯氣，很容易產(chǎn)生鹽酸和次氯酸。由于次氯酸的性質(zhì)很不穩(wěn)定，它比較容易通過分解生成鹽酸和初生態(tài)氧。因初生態(tài)氧具有強(qiáng)烈的氧化作用，再加上鹽酸的作用，從而使得濕氯氣具有特別強(qiáng)的腐蝕性。所以在氯堿生產(chǎn)的過程中，需要把這一部分水分去掉，也就是對(duì)濕氯氣進(jìn)行干燥脫水，保證氯氣含水量控制在0.04%～0.06%以內(nèi)，以符合氯堿生產(chǎn)過程中對(duì)氯氣的技術(shù)與生產(chǎn)要求。

1氯氣干燥技術(shù)作用原理

在對(duì)濕氯氣進(jìn)行干燥脫水技術(shù)應(yīng)用過程中，常用的一般是硫酸作為干燥劑或稱為吸收劑，其作用原因就是讓硫酸吸收氯氣中含有的水蒸汽。在一定的條件下，氯氣中含有的水蒸汽可以溶解于硫酸之中，這一過程中，并沒有明顯的化學(xué)反應(yīng)，可以認(rèn)為是一個(gè)物理操作過程，也就是說干燥技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種吸收操作技術(shù)，而非化學(xué)反應(yīng)技術(shù)。

2常用氯氣冷卻工藝流程

通常情況下，根據(jù)氯氣先冷卻后干燥的技術(shù)要求，所采用工藝技術(shù)首先是氯氣的冷卻。關(guān)于氯氣的冷卻一般包括直接、間接和循環(huán)冷卻三種工藝流程。

直接冷卻工藝流程：通過電解產(chǎn)生的含有水蒸汽的氯氣，通過散熱降溫過程，到達(dá)冷卻塔時(shí)的溫度大約控制80℃左右，然后通過對(duì)氯氣自下而上和自下而上的冷卻水降溫，使氯氣的溫度降至20℃左右，然后再收冷卻塔的頂部導(dǎo)出。在這一過程中，含有水蒸汽的氯氣在通過具有防腐蝕管道進(jìn)行冷卻的過程中，利用低溫水的噴淋直接使得氯氣溫度降低。

間接冷卻工藝流程：這種工藝是對(duì)電解產(chǎn)生的含有水蒸汽的氯氣進(jìn)行間接電交換，從而使得氯氣溫度降低，一般最終會(huì)降至15℃左右。間接冷卻一般分為兩段，第一段通過熱交換，使氯氣溫度降至40℃左右;第二段再利用冷凍水進(jìn)行熱交換，使氯氣降至15℃左右。進(jìn)行熱交換采用的熱交換器或稱為冷卻器，這種冷卻器一般采用玻璃或鈦容器。其特點(diǎn)不是耐腐蝕。

循環(huán)冷卻工藝流程：循環(huán)冷卻具有直接與間接兩種工藝流程的優(yōu)點(diǎn)，這個(gè)過程冷卻效率高，成本費(fèi)用低。循環(huán)冷卻工藝采用的是對(duì)氯氣進(jìn)行直接冷卻后，再進(jìn)行氯水槽間接冷卻，這一過程可以循環(huán)往復(fù)。

閉路循環(huán)氯水直接冷卻工藝流程：目前采用最多也是最常用的冷卻工藝流程是閉路循環(huán)氯水直接冷卻工藝。也就是濕氯氣通過第一冷卻塔內(nèi)溫室的氯水噴淋，把氯氣的溫度降至大約40℃左右，然而再進(jìn)入第個(gè)冷卻塔內(nèi)，再經(jīng)過冷凍的氯水噴淋冷卻，使氯氣的溫度降至10℃左右。第二冷卻塔塔底的部分氯水，由泵進(jìn)入熱交換器，經(jīng)冷凍鹽水冷卻后循環(huán)使用，多余的氯水則進(jìn)入第一冷卻塔的底部，第一冷卻內(nèi)的氯水，經(jīng)泵送至熱交換器經(jīng)工業(yè)上水冷卻后循環(huán)使用，多余氯水則溢出另行處理。

3氯氣干燥工藝技術(shù)

通過對(duì)濕氯氣進(jìn)行冷卻工藝流程進(jìn)行冷卻后，使其溫度降至干燥技術(shù)的要求，此時(shí)氯氣中水蒸汽的含量大約為2%以內(nèi)。按照先冷卻處理再進(jìn)行干燥的要求，進(jìn)行干燥脫水是氯氣處理的主要技術(shù)，也是決定氯氣處理質(zhì)量的關(guān)鍵階段。通常采用H2O-H2SO4系統(tǒng)進(jìn)行水蒸汽吸收過程處理，最終將氯氣的水分控制在0.01%以下。在干燥脫水流程中主要有兩種類型，一種是多臺(tái)干燥塔串接流程，一種是強(qiáng)化型的板式塔流程。

3.1強(qiáng)化型板式塔流程

強(qiáng)化型的板式塔流程有效避免了泡沫塔的缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間短，一般情況下，與填料塔相比，在強(qiáng)化型板式塔所需要的時(shí)間只需要幾秒鐘，而普通填料塔則需要近50秒的時(shí)間，所以其時(shí)間優(yōu)勢(shì)非常明顯，不僅如此，強(qiáng)化型的板式塔采用的是大液流，而且是外溢流，循環(huán)的力度進(jìn)一步加大，屬于等溫吸收，不同于傳統(tǒng)的絕熱干燥。

3.2多臺(tái)干燥塔串接流程

多臺(tái)干燥塔串接流程采用的是串聯(lián)的方式，一般有數(shù)臺(tái)填料干燥塔進(jìn)行串接流程，或填料塔與板式塔的組合型雙塔流程。由于通過串聯(lián)的方式，也是經(jīng)過了多個(gè)填料塔的水蒸汽吸收干燥處理，對(duì)硫酸的消耗較低。

3.2.1填料塔特點(diǎn)

填料塔為連續(xù)接觸式的氣、液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔與板式塔相比，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、持液量小、操作彈性大、壓強(qiáng)降低等特點(diǎn)。通過填料材質(zhì)的選擇，可處理腐蝕性的物料。尤其對(duì)于壓強(qiáng)降較低的真空精餾操作，填料塔更顯示出其優(yōu)越性。但是，填料塔的造價(jià)通常高于板式塔，對(duì)于含有懸浮物的料液，易聚合的物系則不能適用。而且對(duì)于有側(cè)線出料的場(chǎng)合等也不大適宜。

3.2.2填料選擇

在填料塔內(nèi)，氣體由填料間的空隙流過，液體在填料表面形成的液膜并沿填料間的空隙而下流。氣、液兩相間的傳質(zhì)過程在潤濕的填料表面上進(jìn)行。因此，填料塔的生產(chǎn)能力和傳質(zhì)速率均與填料特性密切相關(guān)。

填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)通量、效率及壓降三要素來衡量。表示填料性能的幾何參數(shù)有以下三項(xiàng)：（1）比表面積;（2）空隙率;（3）填料因子。

在選擇填料時(shí)，一般要求比表面積及空隙率要大，填料的潤濕性能好，單位體積填料的質(zhì)量輕，造價(jià)低，并有足夠的力學(xué)強(qiáng)度。填料的種類很多，大致可分為實(shí)體填料與網(wǎng)體填料兩大類。實(shí)體填料有環(huán)形填料和鞍形填料以及柵板、波紋板填料。網(wǎng)體填料主要是由金屬絲網(wǎng)制成的各種填料。

4結(jié)語

本文圍繞氯氣干燥技術(shù)作用原理，對(duì)常用氯氣直接、間接、循環(huán)冷卻工藝流程進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)強(qiáng)化型板式塔流程、多臺(tái)干燥塔串接流程進(jìn)行了論述，其中，多臺(tái)干燥塔串接流程采用較多，主要是操作簡單，管理便捷，符合技術(shù)操作要求，具有良好的干燥效果。