【正文】 脫水，其優(yōu)點(diǎn)在于：操作互補(bǔ)性強(qiáng)，充分發(fā)揮這兩種不同類(lèi)型的干燥設(shè)備優(yōu)點(diǎn)。 三臺(tái)或四臺(tái)填料塔串聯(lián)在一起對(duì)氯氣進(jìn)行干燥脫水，應(yīng)該說(shuō)冷卻后的濕氯氣分別經(jīng)歷多臺(tái)填料 塔的不同濃度硫酸溶液的傳質(zhì)吸收，出填料塔組合的氯氣含水分可以降低到15ppm以下。在氣相負(fù)荷過(guò)小的情況下，“篩孔氣速”只能保持在“漏液點(diǎn)氣速”以下，使塔板上產(chǎn)生大量漏液，無(wú)法形成泡沫層，干燥效果十分差。硫酸在每一塊塔板上吸收了氯氣中的水分所釋放出來(lái)的稀釋熱就在“大液流的硫酸循環(huán)”中被帶走，因此出強(qiáng)化塔的氯氣溫度不會(huì)高于 20℃ 。 傳統(tǒng)的泡沫塔采用的是：“內(nèi)溢流、小流量”的硫酸絕熱吸收干燥方式，液氣比例很 小。而強(qiáng)化型的板式塔就完全克服了傳統(tǒng)泡沫塔的缺點(diǎn)，使其在先進(jìn)的干燥脫水技術(shù)中占據(jù)一席之地。例如：以往的單個(gè)干燥設(shè)備紛紛被組合干燥設(shè)備、串聯(lián)干燥設(shè)備所代替，就是單個(gè)的干燥設(shè)備也在強(qiáng)化干燥上做出了改進(jìn)。干燥脫水采用成熟的 H2O —— H2SO4系統(tǒng)的氣體吸收傳質(zhì)操作方式，是采用氣、液相在一個(gè)或若干個(gè)容器中，氣相所含的水蒸汽與不同濃度的硫酸溶液互相接觸，來(lái)完成氣相中的水蒸汽被硫酸所吸收的脫水任務(wù)。 閉路循環(huán)氯水直接冷卻流程 這是本設(shè)計(jì)擬采用的方案，濕氯氣在第一冷卻塔內(nèi)溫室的氯水噴淋，使氯氣溫度冷卻至 40℃左右，在進(jìn)入第二冷卻塔，在冷凍的氯水噴淋冷卻，使氯氣繼續(xù)冷卻至 10℃左右。 氯水循環(huán)冷卻流程 這種流程是氯水用水直接冷卻，冷卻后的氯水進(jìn)入氯水槽經(jīng)間接冷卻后，在系統(tǒng)里循環(huán)使用。第一段用生產(chǎn)上水將氯氣冷卻至 40℃左右；第 二段用 5～ 10℃的冷凍水將氯氣冷卻到 15℃左右。目前采用直接冷卻的工廠，在 處理 含氯污水方面都存在一定的難度，因此盡管這種工藝設(shè)備投資少，操作簡(jiǎn)單，冷卻效率高，但由于它的致命缺點(diǎn)，目前我國(guó)原先采用直接冷卻流程的氯堿廠均被間接冷卻流程所代替。 直接冷卻流程 從電解槽出來(lái)的濕氯氣通過(guò)耐腐蝕管道輸?shù)铰葰馓幚淼墓ば?，沿途散熱降溫，進(jìn)冷卻塔時(shí)約 80℃左右冷卻塔內(nèi)。氯氣中的水蒸氣和硫酸一定條件下接觸，而使水蒸氣溶解于硫酸中的操作稱(chēng)為吸收操作，能溶解于硫酸中的水蒸氣稱(chēng)為吸收質(zhì) ，所用的硫酸稱(chēng)為吸收劑，不能溶解的氯氣叫做惰性氣體。而次氯酸又很不穩(wěn)定，容易分解生成鹽酸和初生態(tài)氧。故而用硫酸干燥氯氣時(shí)應(yīng)掌握幾點(diǎn)： （ 1） 硫酸的濃度； （ 2） 硫酸的溫度； （ 3） 硫酸和濕氯氣的接觸時(shí)間和接觸面積。 [3] 用濃硫酸干燥氯氣，其干燥效果決定于濃硫酸上方的水蒸氣的壓力，當(dāng)溫度一定時(shí)，硫酸濃度越高，其水蒸氣分壓越低；當(dāng)濃硫酸濃度一定時(shí)，溫度降低，則水蒸氣分壓也越低，也就是說(shuō)硫酸的濃度越高，溫度越低，硫酸的干燥壓力就越大，即氯氣干燥后的水分就越少。其水蒸氣分壓也就越高。但干燥的氯氣對(duì)鋼鐵等常用材料的腐蝕在通常情況下是較小的，所以濕氯氣的干燥是生產(chǎn)和使用氯氣過(guò)程中所必須的。 4 干燥工段生產(chǎn)流程 本工段主要進(jìn)行氯氣的干燥。 氫氣：電解來(lái)的氫氣，進(jìn)入鹽水預(yù)熱器回收部分熱量后，經(jīng)水洗冷卻至 40℃以下，經(jīng)過(guò)羅茨鼓風(fēng)機(jī)加壓到 往氣柜和鹽酸等用氫工序。 蒸發(fā)工段生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 來(lái)自電解工段的電解液進(jìn)入蒸發(fā)工段的電解液貯槽，由加料泵將電解液經(jīng)兩只螺旋板預(yù)熱器預(yù)熱后送進(jìn)一效蒸發(fā)器，由熱電站送來(lái)的蒸汽將一效內(nèi)堿液加熱蒸發(fā)到一定的濃度，再送至三效蒸發(fā)器濃縮成 30%左右的液堿后出料至 析鹽槽，由第四只析鹽槽內(nèi)淌出的清液堿自流到濃堿冷卻塔，再經(jīng)過(guò)冷卻后送至配堿塔，配成合格的成品送至商品塔出售。因此今后國(guó)內(nèi)氯堿生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)緊跟國(guó)際潮流，以規(guī)?；b置為基礎(chǔ)，設(shè)備集成化為依托，工藝過(guò)程綠色化為技術(shù)開(kāi)發(fā)方向，堅(jiān)持不懈的走精細(xì)化道路。因此今后氯堿行業(yè)在加大清潔工藝的同時(shí)，也要加快新型廢水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用。 在基礎(chǔ)有機(jī)氯化工產(chǎn)品中要加大清潔工藝和清潔原料路線的選擇和使用，并在氯堿下游產(chǎn)品操作中推廣普及。但是目前我國(guó)氯堿產(chǎn)品最大差距就是國(guó)內(nèi)清潔工藝使用較少，嚴(yán)重制約了氯堿工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在能源日趨緊張的今天，化工過(guò)程集成化顯得尤為重要。 集成化 為了節(jié)省資源和最大限度利用設(shè)備，近年來(lái)國(guó)際化工過(guò)程發(fā)展的一大趨勢(shì)便是設(shè)備集成化。進(jìn)行多元化經(jīng)營(yíng)，下游產(chǎn)品設(shè)備通用化，向合理配套、裝置優(yōu)化和下游產(chǎn)品高附加值化要效益。 規(guī)模化 隨著我國(guó)氯堿工業(yè)不斷發(fā)展，尤其是新建的裝置將逐漸趨向規(guī)?；?。今年上半年有部分中小型隔膜堿燒堿裝置迫于原料價(jià)格上漲而停產(chǎn)。 20xx 年上半年氯堿行業(yè)仍保持較快增長(zhǎng)勢(shì)頭，尤其是離子膜燒堿產(chǎn)量增長(zhǎng)較快。 (3) 腐蝕和污染 氯堿產(chǎn)品如燒堿、鹽酸等均具有強(qiáng)腐蝕性，在生產(chǎn)過(guò)程中使用的原材料如石棉、汞和生產(chǎn)的含氯廢氣都可能對(duì)環(huán)境造成污染。 (1) 能源消耗大 選用先進(jìn)工藝 ，提高電解槽的電能效率和堿液蒸發(fā)熱能的利用率，以降低燒堿的電耗和蒸汽的消耗，始終是氯堿生產(chǎn)企業(yè)的一項(xiàng)核心工作。當(dāng)時(shí)采用的是“愛(ài)倫姆”電解槽，日產(chǎn)燒堿僅 3 噸。提議這個(gè)元素定名為 Chlorine（意思是黃綠色），來(lái)源于希臘文字（ Chorus ）。 其反應(yīng)機(jī)理如下： MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O 1799 年，由 Weldon 首先采用瑞典人的方法在工業(yè)中制得氯氣。從電子層排布可知：其 K 層有 2 個(gè)電子， L 層有 8 個(gè)電子， M 層有 7 個(gè)電子；最外層電子有 7個(gè)，故而十分容易獲得一個(gè)電子， 形成穩(wěn)定的離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合形式。牽涉國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，包括化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、印染、紡織、食品等工業(yè)部門(mén)。從某種意義上來(lái)說(shuō)，氯氣對(duì)人類(lèi)的生存是不可缺少的要素。屬于一種化學(xué)親和力很大的、較強(qiáng)非金屬性質(zhì)的氧化劑。 1807 年，英國(guó)人 Davy用食鹽熔融電解制得氯氣。 [1] 1851 年， Watt 第一個(gè)取得了食鹽水溶液電解制備氯氣的專(zhuān)利；在直流發(fā)電機(jī)問(wèn)世以后， 1890 年由德國(guó)格瑞斯海姆電化公司首先采用隔膜電解槽制備氯氣用于工業(yè)生產(chǎn)。 [1] 綜觀世界氯堿工業(yè)的發(fā)展歷史，氯堿的制堿技術(shù)和氯氣處理技術(shù)已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展進(jìn)步；在新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)、新材料得到大量的運(yùn)用之后，氯氣處理工藝已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 (2) 氯和堿的平衡 電解食鹽水溶液時(shí)，按固定質(zhì)量比例（ 1:）同時(shí)產(chǎn)出燒堿和氯氣兩種產(chǎn)品。因此防止腐蝕和三廢處理也一直是氯堿工業(yè)的努力方向。 20xx 年隨著原料價(jià)格等因素上漲影響，燒堿價(jià)格繼續(xù)走高，保持較高價(jià)位運(yùn)行，呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。 [2] 氯堿工業(yè)作為基礎(chǔ)化工原料，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有了較為雄厚的基礎(chǔ)。不少氯堿企業(yè)生產(chǎn)能力將達(dá)到 20 萬(wàn) t/a 甚至 50 萬(wàn) t/a 。形成以氯堿裝 置為龍頭，下游產(chǎn)品創(chuàng)效益的局面?；み^(guò)程集成化就是將幾個(gè)生產(chǎn)步驟集中在一個(gè)設(shè)備中去完成。目前國(guó)內(nèi)氯堿行業(yè)已經(jīng)實(shí)施的主要集成化過(guò)程有：整流裝置的集成化，制堿裝置的集成 化，鹽酸裝置的集成化。因此今后氯堿企業(yè)在加強(qiáng)末端治理的同時(shí)，更注重開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用清潔生產(chǎn)工藝，將污染物消滅在生產(chǎn)過(guò)程中。氯堿裝置及其下游產(chǎn)品綠色化的發(fā)展趨勢(shì)和基本原則是大力開(kāi)發(fā)清潔工藝，實(shí)現(xiàn)“原子經(jīng)濟(jì)”。如大孔樹(shù)脂吸附技術(shù)、絡(luò)合萃取技術(shù)、膜分離技術(shù)、催化氧化技術(shù)和新型生物降解技術(shù)等。保證我國(guó)氯堿工業(yè)快速健康可持續(xù)的發(fā)展。 一效內(nèi)堿液蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為二效加熱源，二效內(nèi)堿液蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為三效加熱器熱源，三效產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)預(yù)冷器預(yù)冷再至噴射冷凝器冷凝后隨下水排出，一效冷凝水送化鹽工段使用，二、三效冷凝水及部分預(yù)冷器下水送入熱水貯槽，供洗鹽用。 液氯工段工藝流程簡(jiǎn)述 來(lái)自氯氫處理的干燥氯氣進(jìn)入列管式氯冷凝管的管間，被管內(nèi)流過(guò)的 35℃的冷凍鹽水所冷卻，大部分氯氣被冷凝下來(lái)，然后在氣液分離中分離，液氯流入液氯貯槽，加壓后送去包裝，未凝尾氯送合成鹽酸、次氯酸鈉工序作為原料。從電解槽出來(lái)的濕氯氣，一般溫度較高，并伴有大量水蒸汽及酸霧等雜質(zhì)。 氯氣干燥前通常先使氯氣冷卻，使?jié)衤葰庵写蟛糠炙羝淠鋈?，然后用干燥劑進(jìn)一步除去水分。 為了使氯氣能同鋼鐵材料制成的設(shè)備及管道進(jìn)行輸送或處理，要求氯氣的含水量小于 %（如果用透平壓縮機(jī)輸送氯氣，則要求含水量小于 100PPM）。但如果硫酸的溫度太低的話，則硫酸和水能形成結(jié)晶水合物析出。 生產(chǎn)中使用的氯氣還需要一定的壓力以克服輸送系統(tǒng)的阻力，并滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)氯氣壓力的要求，因此在氯氣干燥后還需要用氣 體壓縮機(jī)對(duì)氯氣進(jìn)行壓縮。次氯酸還會(huì)分解： HClO→ H++ClO 次氯酸，次氯酸根，初生態(tài)氧的強(qiáng)烈氧化作用，再加上鹽酸的作用，使?jié)衤葰饩哂休^強(qiáng)的腐蝕性。 吸收過(guò)程主要是被吸收的水從氣相 — 氯氣中的水蒸氣轉(zhuǎn)移到液相 — 硫酸中去的擴(kuò)散過(guò)程，也稱(chēng)為傳質(zhì)過(guò)程。氯氣自下而上與由上往下的冷卻水直接噴淋接觸，將氯氣冷卻到 20℃左右，由頂部導(dǎo)出。 國(guó)內(nèi)對(duì)氯水的處理除了蒸汽加熱或真空脫氯使部分氯氣得以回收外，還可以用于制造次氯酸鈉，漂白液等，或與蒸發(fā)下水，洗氫氣等堿性廢水和排入下水道。為了降低干燥過(guò)程中的硫酸的消耗，有的工廠將氯氣冷卻到 12℃。定期排出的氯水去脫氯塔脫氯后排往下水道。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。干燥脫水后，氣相最終的含水分量往往取決于最后一個(gè)接觸容器中硫酸液面上的水蒸汽分壓，就是說(shuō)取決于進(jìn)入最后一個(gè)傳質(zhì)吸 收容器的干燥劑硫酸的濃度和溫度，才能使氯氣中含水分量達(dá)到工藝要求。一系列的強(qiáng)化措施反映在工藝參數(shù)上有了驚人的進(jìn)步，如：干燥出口的氯氣溫度不會(huì)超過(guò) 20℃ ；干燥出口的氯氣含水分降低到 50ppm以下，甚至 15ppm以下。強(qiáng)化型的板式塔（下稱(chēng)“強(qiáng)化塔”）與填料塔的容積之比為 1∶ 12 ～ 20，兩者的體積相差甚大；而氣流的“空塔速度”卻是填料塔的 1 倍左右，在填料塔中需要 48 秒鐘完成的干燥操作，在 強(qiáng)化塔內(nèi)只需數(shù)秒鐘即可完成，這就是強(qiáng)化塔的杰出優(yōu)點(diǎn)。硫酸吸收了氣相中的水分所釋放出來(lái)的熱量更多的是被氯氣帶走，因此干燥塔出口的氯氣溫度高達(dá) 50℃ 以上，傳質(zhì)的推動(dòng)力不大，因而降低硫酸液面上水蒸汽分壓十分困難；使出塔氯氣所含的水分居高不下，經(jīng)常是在 ％以上。由于強(qiáng)化塔內(nèi)硫酸液面上的水蒸汽分壓較低，故而傳質(zhì)吸收的推動(dòng)力較大，使氯氣中所含水分明顯降低；保持在 50ppm以下。只能用增加回流氣量來(lái)補(bǔ)充，但是回流氣量由于受到電解出口氯氣總管壓力的限制，也不可能無(wú)限制的增加，因此干燥效果差無(wú)法改變。而不同濃度的硫酸重復(fù)在前一個(gè)塔中循環(huán)使用，因此硫酸的單耗十分低。操作平穩(wěn)，氯氣處理量大；尤其適用于大流量氯氣進(jìn)行干燥脫水的要求。 而歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家及日本旭硝子株式會(huì)社等氯堿企業(yè)則采用填料塔與板式塔雙塔組合使用的方式來(lái)進(jìn)行干燥脫水，此流程以荷蘭阿克蘇公司命名（稱(chēng)為“阿克蘇”方式）。這樣就特別適應(yīng)電解負(fù)荷經(jīng)常波動(dòng)（西部地區(qū)）、頻繁實(shí)施開(kāi)停車(chē)作業(yè)的要求。（見(jiàn)后面 附圖 1） 該流程采用四臺(tái)填 料塔串聯(lián)，每臺(tái)填料塔配有硫酸泵，循環(huán)槽，冷卻器。