氯堿生產過程中氯氣干燥技術探析

摘 要：氯堿工業是基礎化工產業，氯堿是化工產業的基礎原料。在氯堿生產的過程當中，電解產生的大量氯氣中往往含有大量的水蒸氣，即濕氯氣。氯氣干燥是氯堿生產當中的一個重要環節。文章在氯氣干燥技術作用的原理基礎上，詳細分析了常用氯氣直接、間接和循環冷卻工藝流程，并論述了加強板式塔流程和多臺干燥塔串接流程，希望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;探析

氯堿工業是基礎化工行業，氯堿是化工行業的基礎原料。氯堿化工產品廣泛應用于國民經濟的各個領域。在氯堿生產的過程當中，電解產生的大量氯氣中往往含有大量的水蒸氣，即濕氯氣。因此，氯堿生產過程中，這一部分的水份就應該被去除，也就是說，濕氯氣應該進行干燥脫水，確保氯氣的含水量控制在0.04%至0.06%，從而滿足氯堿生產過程當中對氯氣的技術與生產要求。

1 氯氣干燥技術作用原理

在濕氯氣干燥脫水的過程當中，常用硫酸作為干燥劑或吸附劑。其作用的原因是為了讓硫酸吸收氯氣中的水蒸氣。在一定條件下，氯氣中的水蒸氣可以溶解在硫酸中。換句話說，干燥技術本質上是一種吸收操作技術，而不是化學反應技術。

2 常用氯氣冷卻工藝流程

一般情況下，根據氯氣先冷卻后干燥的技術要求，所采用的工藝為氯氣先冷卻后干燥。氯氣的冷卻一般包括直接冷卻、間接冷卻和循環冷卻三個過程。

2.1 直接冷卻工藝流程

電解產生的含有水蒸氣的氯氣，經過冷卻工藝以80℃左右的溫度到達冷卻塔。然后通過由下而上的冷卻水將氯氣的溫度降低到20℃左右。在這個過程中，含水蒸氣的氯氣再通過耐腐蝕的管道冷卻，通過噴灑冷水直接降低氯氣的溫度。

2.2 間接冷卻過程

該過程是電解產生的含有水蒸氣的氯氣的間接交換過程，從而降低氯氣的溫度，一般最終達到15℃左右。間接冷卻一般分為兩個階段。第一階段通過熱交換使氯氣降溫至40℃左右。第二階段利用冷凍水進行換熱，將氯氣降至15℃左右。用于熱交換的熱交換器或冷卻器通常是玻璃或鈦容器。它的特點是不耐腐蝕。

2.3 閉路循環氯水直接冷卻工藝

最常用的冷卻工藝是閉路循環氯水直接冷卻工藝。即濕氯氣通過溫室第一冷卻塔的氯水噴霧，使氯氣溫度達到40℃左右，然后進入第一冷卻塔，再通過冷凍氯水噴霧冷卻，使氯氣溫度達到10℃左右。第二冷卻塔底部的氯水被泵入換熱器，經冷鹽水冷卻后循環使用。多余的氯水進入第一個冷卻塔的底部。第一冷卻塔的氯水被泵入換熱器，工業用水冷卻后循環利用，多余氯水則溢出而不用另行處理。

3 氯氣干燥工藝技術

濕氯氣通過冷卻工藝降溫，使溫度降至干燥工藝要求，此時氯氣中水蒸氣含量約小于2%。根據干燥前冷卻處理的要求，干燥脫水是氯氣處理的主要工藝，是決定氯氣處理質量的關鍵環節。H2O-H2SO4體系通常用于水蒸氣吸收過程，氯氣含水量控制在0.01%以下。干燥脫水工藝主要有兩種類型，分別是多臺干燥塔串接工藝和強化型板式塔工藝。

3.1 強化型板式塔流程

強化型板式塔流程有效地避免了泡沫塔的缺點，其優點是時間短，一般來說，與填料塔相比，在強化型板式塔只需要幾秒鐘，而正常的填料塔需要近50秒，所以它的時間優勢非常明顯。除此之外，強化型的板式塔采用大的液流，它超出了溢流，而且是外溢流，循環的力度同時加大，屬于等溫吸收，不同于以往傳統的絕熱干燥。

3.2 多臺干燥塔串接流程

多臺干燥塔串聯流動。一般情況下，串聯式干燥塔或填料塔與板式干燥塔的組合雙塔式干燥塔多為組合式干燥塔。硫酸的消耗量低，因為水蒸氣是由一系列填料塔的水蒸汽吸收和干燥的，對硫酸的消耗也較低。

3.2.1 填料塔特點

填料塔是氣和液連續接觸傳質設備。與板式塔相比，填料塔不僅結構簡單，而且具有生產能力大、分離效率高、持液量小、操作靈活性大、壓力低等特點。通過填料材料的選擇，可以處理腐蝕性材料。特別是在減壓蒸餾操作中，填料塔顯示出其優越性。然而，填料塔的成本通常比板式塔要高，對于懸浮物的料液，易聚合的物料體系不適用。而對于有側線出料的場合也不合適。

3.2 2 填料選擇

在填料塔中，氣體通過填料間隙流動，液體在填料表面形成液膜并沿填料間隙向下流動。氣和液之間的傳質是在浸濕的填料表面進行的。填料性能的好與壞一般情況下是根據通量、效率以及壓降這三個主要因素來衡量的。用來表示填料性能的幾何參數主要有以下三項：第一，比表面積;第二，空隙率;第三，填料因子。選擇填料的過程當中，通常要求比表面積和空隙率要大，填料的潤濕性能相對較好，單位體積填料的質量要輕，成本相對較低，同時具有足夠的力學強度。

4 結束語

綜上所述，文章在氯氣干燥技術原理的基礎之上，對常用氯氣直接和間接以及循環冷卻工藝流程進行了詳細的分析與研究，與此同時，重點的對強化型板式塔流程和多臺干燥塔串接流程進行了論述，在這當中，多臺干燥塔串接流程的使用比較普遍，主要是由于其操作簡單、管理方便、符合技術操作要求，而且具有良好的干燥效果。

作者簡介：

張心礦（1978- ），男，民族：漢族，籍貫：江蘇沛縣，職稱：助理工程師，職位：總經理助理兼燒堿廠廠長，學歷：本科，研究方向：燒堿生產的技術管理和節能降耗工作。