氯堿生產過程中氯氣干燥技術探討

王鄭華

[摘要]氯堿工業是基礎化工產業，氯堿是基礎性化工原料。在氯堿生產過程中，伴隨的電解產生的大量氯氣，往往會含有大量的水蒸汽，也就是濕氯氣。氯氣干燥是氯堿生產的重要工段，本文圍繞氯氣干燥技術作用原理，對常用氯氣直接、間接、循環冷卻工藝流程進行了分析，重點對強化型板式塔流程、多臺干燥塔串接流程進行了論述，以期為氯氣干燥工藝選擇提供技術參考。

[關鍵詞]氯堿生產 氯氣干燥技術 探討

氯堿工業是基礎化工產業，氯堿是基礎性化工原料。氯堿化工產品被廣泛應用于國民經濟各個領域。隨著氯堿化工產業的發展，氯堿工業基礎更加雄厚，并得到了長足進步。在氯堿生產過程中，伴隨的電解產生的大量氯氣，往往會含有大量的水蒸汽，也就是濕氯氣。這些濕氯氣具有很強的腐蝕性作用。原因在于含有大量水蒸氣的氯氣，很容易產生鹽酸和次氯酸。由于次氯酸的性質很不穩定，它比較容易通過分解生成鹽酸和初生態氧。因初生態氧具有強烈的氧化作用，再加上鹽酸的作用，從而使得濕氯氣具有特別強的腐蝕性。所以在氯堿生產的過程中，需要把這一部分水分去掉，也就是對濕氯氣進行干燥脫水，保證氯氣含水量控制在0.04%～0.06%以內，以符合氯堿生產過程中對氯氣的技術與生產要求。

1氯氣干燥技術作用原理

在對濕氯氣進行干燥脫水技術應用過程中，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，并沒有明顯的化學反應，可以認為是一個物理操作過程，也就是說干燥技術實質上是一種吸收操作技術，而非化學反應技術。

2常用氯氣冷卻工藝流程

通常情況下，根據氯氣先冷卻后干燥的技術要求，所采用工藝技術首先是氯氣的冷卻。關于氯氣的冷卻一般包括直接、間接和循環冷卻三種工藝流程。

直接冷卻工藝流程：通過電解產生的含有水蒸汽的氯氣，通過散熱降溫過程，到達冷卻塔時的溫度大約控制80℃左右，然后通過對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：這種工藝是對電解產生的含有水蒸汽的氯氣進行間接電交換，從而使得氯氣溫度降低，一般最終會降至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行熱交換，使氯氣降至15℃左右。進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。其特點不是耐腐蝕。

循環冷卻工藝流程：循環冷卻具有直接與間接兩種工藝流程的優點，這個過程冷卻效率高，成本費用低。循環冷卻工藝采用的是對氯氣進行直接冷卻后，再進行氯水槽間接冷卻，這一過程可以循環往復。

閉路循環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氯水直接冷卻工藝。也就是濕氯氣通過第一冷卻塔內溫室的氯水噴淋，把氯氣的溫度降至大約40℃左右，然而再進入第個冷卻塔內，再經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，由泵進入熱交換器，經冷凍鹽水冷卻后循環使用，多余的氯水則進入第一冷卻塔的底部，第一冷卻內的氯水，經泵送至熱交換器經工業上水冷卻后循環使用，多余氯水則溢出另行處理。

3氯氣干燥工藝技術

通過對濕氯氣進行冷卻工藝流程進行冷卻后，使其溫度降至干燥技術的要求，此時氯氣中水蒸汽的含量大約為2%以內。按照先冷卻處理再進行干燥的要求，進行干燥脫水是氯氣處理的主要技術，也是決定氯氣處理質量的關鍵階段。通常采用H2O-H2SO4系統進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，一種是多臺干燥塔串接流程，一種是強化型的板式塔流程。

3.1強化型板式塔流程

強化型的板式塔流程有效避免了泡沫塔的缺點，其優點是時間短，一般情況下，與填料塔相比，在強化型板式塔所需要的時間只需要幾秒鐘，而普通填料塔則需要近50秒的時間，所以其時間優勢非常明顯，不僅如此，強化型的板式塔采用的是大液流，而且是外溢流，循環的力度進一步加大，屬于等溫吸收，不同于傳統的絕熱干燥。

3.2多臺干燥塔串接流程

多臺干燥塔串接流程采用的是串聯的方式，一般有數臺填料干燥塔進行串接流程，或填料塔與板式塔的組合型雙塔流程。由于通過串聯的方式，也是經過了多個填料塔的水蒸汽吸收干燥處理，對硫酸的消耗較低。

3.2.1填料塔特點

填料塔為連續接觸式的氣、液傳質設備。填料塔與板式塔相比，不僅結構簡單，而且具有生產能力大、分離效率高、持液量小、操作彈性大、壓強降低等特點。通過填料材質的選擇，可處理腐蝕性的物料。尤其對于壓強降較低的真空精餾操作，填料塔更顯示出其優越性。但是，填料塔的造價通常高于板式塔，對于含有懸浮物的料液，易聚合的物系則不能適用。而且對于有側線出料的場合等也不大適宜。

3.2.2填料選擇

在填料塔內，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、液兩相間的傳質過程在潤濕的填料表面上進行。因此，填料塔的生產能力和傳質速率均與填料特性密切相關。

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

在選擇填料時，一般要求比表面積及空隙率要大，填料的潤濕性能好，單位體積填料的質量輕，造價低，并有足夠的力學強度。填料的種類很多，大致可分為實體填料與網體填料兩大類。實體填料有環形填料和鞍形填料以及柵板、波紋板填料。網體填料主要是由金屬絲網制成的各種填料。

4結語

本文圍繞氯氣干燥技術作用原理，對常用氯氣直接、間接、循環冷卻工藝流程進行了分析，重點對強化型板式塔流程、多臺干燥塔串接流程進行了論述，其中，多臺干燥塔串接流程采用較多，主要是操作簡單，管理便捷，符合技術操作要求，具有良好的干燥效果。