液氯氣化生產(chǎn)技術(shù)

張賀廣

（河北邢礦硅業(yè)科技有限公司，河北邢臺055150）

液氯氣化生產(chǎn)技術(shù)

張賀廣

（河北邢礦硅業(yè)科技有限公司，河北邢臺055150）

介紹了液氯氣化的生產(chǎn)技術(shù)，對液氯氣化的工藝路線進行了分析，并對工裝設(shè)備選用、工藝參數(shù)確定和生產(chǎn)過程中需注意的問題進行了闡述。

液氯氣化；氯氣吸收；三氯化氮排放

氯氣在常溫常壓下為黃綠色氣體，經(jīng)壓縮可液化為金黃色液態(tài)氯，是氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品之一。氯氣是重要的化工原料，用作強氧化劑與氯化劑；具有毒性，主要通過呼吸道侵入人體并溶解在黏膜所含的水分里，會對上呼吸道黏膜造成損害；能與有機物和無機物進行取代或加成反應(yīng)生成多種氯化物；早期作為造紙、紡織工業(yè)的漂白劑。使用氯氣的方式一般為：通過管道將氯氣輸送到使用的裝置，要求制備和使用場所距離要近；另一種就是將氯氣加壓液化儲存到鋼瓶中運輸?shù)绞褂脠鏊蛴貌圮囘\輸?shù)绞褂玫攸c。用槽車運輸需要專用槽車，還需要液氯儲槽，故購買氯氣一般使用液氯鋼瓶使氯氣以液體的形式儲存和運輸，經(jīng)氣化后供其它工序單元使用。

1　　工藝流程設(shè)置

因為氯氣劇毒，所以在生產(chǎn)現(xiàn)場不能有任何的泄露，故工藝設(shè)計除了液氯氣化工藝流程之外，氯氣的泄壓吸收也是其重要的組成部分［1］。因此本工藝設(shè)置為2部分，即液氯氣化部分和氯氣泄壓吸收部分。

1.1液氯氣化部分

氯氣用量較少時，多由液氯鋼瓶氣相出料，但自身的氣化量（特別是冬季）較低，氯氣用量大時無法滿足需求。對鋼瓶直接加熱來加速氣化有可能使液氯溫度急劇上升，引起液氯鋼瓶超壓或安全塞熔化，導(dǎo)致事故發(fā)生。液氯氣化時大量吸熱，氣化熱為259.5 kJ/kg，因此，一般選用氣化器進行液氯的氣化。液氯氣化器采用熱水循環(huán)加熱，熱水槽循環(huán)水依靠外接軟化水補充，并控制一定液位。循環(huán)水依靠外接蒸汽管道加熱，并且水溫控制在35～40℃范圍內(nèi)［2］。液氯鋼瓶置于電子秤上，液氯鋼瓶液相出料，鋼瓶與系統(tǒng)由紫銅管連接，紫銅管要經(jīng)過耐壓試驗合格后方可使用。為了使輸出的氯氣壓力穩(wěn)定，設(shè)置2個氯氣緩沖罐，在氯氣緩沖罐上部設(shè)有安全閥（因?qū)偃惾萜鳎员阍诔瑝簳r泄壓保證安全。

1.2氯氣吸收部分

（1）氯氣泄壓吸收部分。當液氯氣化系統(tǒng)，氯氣緩沖罐壓力傳感器壓力≥0.75 MPa時，需排放液氯氣化系統(tǒng)內(nèi)的氯氣，緩沖罐安全閥泄壓時也需排放氯氣，因此要設(shè)置氯氣吸收系統(tǒng)。氯氣吸收系統(tǒng)包括氯氣吸收塔、堿液罐、堿液循環(huán)罐、板式換熱器，次氯酸鈉罐及相應(yīng)的機泵。

（2）氯氣負壓吸收部分。當氯氣鋼瓶氣化結(jié)束卸鋼瓶時，需將紫銅管殘留的氯氣抽走，因此需設(shè)置負壓吸收系統(tǒng)。噴射泵安裝在堿液循環(huán)系統(tǒng)上，噴射泵工作時形成負壓，將氯氣抽至堿液循環(huán)系統(tǒng)并被堿液吸收。堿液循環(huán)系統(tǒng)與泄壓吸收部分通用。

（3）空氣中氯氣超標部分。在氯氣氣化廠房內(nèi)安裝若干個氯氣感應(yīng)探測器，當氯氣泄漏時，氯氣感應(yīng)探測器探測超出氯氣正常標準后，需用負壓風(fēng)機對氯氣氣化廠房進行空氣置換。故需設(shè)置負壓風(fēng)機，排出的氣體并入氯氣吸收塔，通過堿液循環(huán)系統(tǒng)將氯氣吸收。堿液循環(huán)系統(tǒng)與泄壓吸收部分通用。

（4）液氯鋼瓶泄漏。鋼瓶泄漏逸到空氣中的氯氣按空氣中氯氣超標處理，如果鋼瓶無法堵漏，則將鋼瓶投入堿液池，故需要設(shè)置一個堿液池。大量泄漏時，操作人員要緊急撤離，按重大事故應(yīng)急預(yù)案處理。

2　　設(shè)備及工藝條件選擇

（1）液氯氣化器熱水溫度：35～40℃；工作壓力≤0.55 MPa；熱水泵流量6.5 m3/h，揚程8 m。

（2）氯氣緩沖A罐工作壓力≤0.45 MPa。

（3）氯氣緩沖B罐工作壓力≤0.35 MPa。

（4）氯氣安全泄壓吸收系統(tǒng)安全泄放壓力：≤0.75 MPa。

（5）氯氣負壓吸收系統(tǒng)射流真空泵：真空流量60 m3/h；堿液泵流量25 m3/h，揚程32 m；堿液循環(huán)泵流量18 m3/h，揚程20 m；次氯酸鈉泵：流量，25 m3/h，揚程32 m；吸收用氫氧化鈉溶液濃度10%～20%；購買氫氧化鈉溶液濃度30%。

（6）氯氣廠房安全吸收系統(tǒng)氯氣報警濃度：≤1×10-6。

（7）三氯化氮含量不超過200×10-6。

氯氣壓力及各泵的參數(shù)選擇根據(jù)實際的產(chǎn)能和氯氣進入反應(yīng)器的參數(shù)調(diào)整。

3　　生產(chǎn)過程中需注意的問題

3.1氯氣氣化部分

（1）需用專用紫銅管連通鋼瓶與液氯總管。液氯氣化器采用熱水循環(huán)加熱，用氣動調(diào)節(jié)閥自動控制熱水溫度在35～40℃。如液氯總管上的壓力≤0.60MPa時，應(yīng)對液氯鋼瓶進行熱水加溫，熱水溫度控制在35～40℃。嚴禁使用蒸汽、明火直接加熱鋼瓶。

（2）當外界環(huán)境溫度較低時，考慮氯氣的壓力較大，為避免氯氣夾帶液氯和氯氣逆向液化，要注意對氯氣緩沖罐的保溫。新建企業(yè)可選擇夾套式氯氣緩沖罐。夾套內(nèi)通以熱水保溫，使夾帶的液氯完全氣化，也避免氯氣液化。如果現(xiàn)有緩沖罐沒有夾套的，可在緩沖罐下方安裝纏繞伴管，伴管中通入熱水保溫。夾套和伴管所用熱水溫度為35～40℃，可由氣化器熱水循環(huán)泵出口引入［3］。

3.2氯氣吸收部分

3.2.1氯氣泄壓吸收部分

當液氯氣化系統(tǒng)，氯氣緩沖罐壓力傳感器壓力≥0.75 MPa時，連鎖自動開啟堿液泵，延時打開氯氣排放閥，排放液氯氣化系統(tǒng)內(nèi)的氯氣。當系統(tǒng)壓力≤0.50 MPa時，自動關(guān)閉氯氣排放閥，延時自動停止堿液泵，停止氯氣泄壓吸收系統(tǒng)。當氯氣鋼瓶氣化結(jié)束后，氯氣鋼瓶秤檢測出氯氣凈重低于10 kg，自動關(guān)閉切斷閥并報警提示，人工關(guān)閉氯氣鋼瓶上的閥門，人工啟動堿液泵，打開該鋼瓶的負壓閥。拆卸連接氯氣鋼瓶的紫銅管緊固螺母，使空氣置換紫銅管里的氯氣到氯氣負壓吸收裝置。完畢后關(guān)閉負壓閥，停止堿液泵。禁止在沒有關(guān)閉氯氣鋼瓶閥前打開負壓閥，使氯氣鋼瓶抽成負壓。氣化器、氯氣緩沖器通過底部排污口定期向氯氣負壓吸收系統(tǒng)排放，嚴格控制氣化器中三氯化氮含量。當氯氣泄漏時，氯氣感應(yīng)探測器探測超出氯氣正常標準后，自動啟動堿液泵，啟動負壓風(fēng)機對氯氣氣化廠房進行空氣置換。

3.2.2液氯鋼瓶泄漏的處理措施

（1）轉(zhuǎn)動鋼瓶，使泄漏部位處于氯的氣態(tài)空間。

（2）泄漏時，應(yīng)用竹簽?zāi)救龆侣┨幚恚黄矿w焊縫泄漏時，應(yīng)用內(nèi)襯橡膠墊片的鐵箍箍緊。泄漏無法處理時，應(yīng)立即將鋼瓶投入堿液池，嚴禁在泄漏的鋼瓶上噴水。

4　　排污口設(shè)置

氯堿生產(chǎn)所用原料鹽中不可避免地帶入銨類物質(zhì)，銨離子與氯氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生三氯化氮，在制液氯過程中也被液化混入液氯中。而三氯化氮的沸點比液氯高的多（三氯化氮沸點大于71℃，液氯沸點為-34.6℃），液氯氣化時，三氯化氮不氣化或氣化不完全，久而久之就造成了三氯化氮的富集，液氯中三氯化氮的體積達到5%～6%，在一定條件下（震動、陽光、有機物作用）就會導(dǎo)致爆炸。三氯化氮的自燃爆炸溫度為95℃，在震動或超聲波條件下60℃即發(fā)生爆炸，故要嚴格控制氣化的溫度。要在氣化器、緩沖罐底部設(shè)置排污口，定期化驗并排放殘液，以防止三氯化氮富集。

參考資料：

［1］荀照壘，劉澤存.淺析液氯氣化工藝設(shè)計及尾氣處理措施.山東化工，2013，42：117-119.

［2］龔建長，高洪建.液氯氣化工藝及安全.精細化工中間體，1994，（1）：42-43.

［3］葉琴.液氯汽化工藝的改進.江西煤炭科技，2010，（3）：83-84.

Liquid chlorine gasification technology

ZHANG He-guang
（Hebei Xingtai mining silicon industry technology Co.，Ltd.，Xingtai 055150，China）

The production technology of liquid chlorine gasification was introduced.The process route was analyzed，and the equipment selection，process parameter determination and production process，the problem that need to pay attention to was described.

liquid chlorine gasification；chlorine absorption；nitrogen trichloride emission

TQ124.4+16

B

1009-1785（2015）12-0003-02

2015-06-13

張賀廣（1965—），男，1987年畢業(yè)于河北化工學(xué)院，高級工程師，現(xiàn)在河北邢礦硅業(yè)科技有限公司從事技術(shù)管理工作。