【正文】 設(shè)計擬采用的方案，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。 [5] 氯氣的干燥 在濕氯氣經(jīng)過冷卻除沫之后，氣流中所含的水蒸汽含量已經(jīng)減少到不足 2 ％。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、液相在一個或若干個容器中，氣相所含的水蒸汽與不同濃度的硫酸溶液互相接觸，來完成氣相中的水蒸汽被硫酸所吸收的脫水任務(wù)。經(jīng)過干燥脫水氯氣中的最終含水分 ％以下。例如：以往的單個干燥設(shè)備紛紛被組合干燥設(shè)備、串聯(lián)干燥設(shè)備所代替，就是單個的干燥設(shè)備也在強化干燥上做出了改進。 [6] 綜觀干燥 脫水流程，大致可以分成兩大類，即以填料塔為主的多臺干燥塔串接流程和強化型的板式塔流程。而強化型的板式塔就完全克服了傳統(tǒng)泡沫塔的缺點，使其在先進的干燥脫水技術(shù)中占據(jù)一席之地。也就是中國特色的干燥設(shè)備 —— “小設(shè)備大生產(chǎn)”。 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。既便再增加幾個這樣的塔、盡管用去很多硫酸，也只是事倍功半。硫酸在每一塊塔板上吸收了氯氣中的水分所釋放出來的稀釋熱就在“大液流的硫酸循環(huán)”中被帶走，因此出強化塔的氯氣溫度不會高于 20℃ 。以上是在氯氣流滿負荷或大流量的情況下顯示出來的優(yōu)點。在氣相負荷過小的情況下，“篩孔氣速”只能保持在“漏液點氣速”以下，使塔板上產(chǎn)生大量漏液，無法形成泡沫層，干燥效果十分差。即使造價便宜，適合于企業(yè)的技術(shù)改造；但是新建的企業(yè)一般是不肯使用強化塔的。 三臺或四臺填料塔串聯(lián)在一起對氯氣進行干燥脫水，應(yīng)該說冷卻后的濕氯氣分別經(jīng)歷多臺填料 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。此類多臺干燥塔串接的干燥脫水流程在北美與日本旭化成株式會社等氯堿企業(yè)使用得較為普遍。 采取填料塔與板式塔雙塔組合對氯氣進行干燥脫水，其優(yōu)點在于：操作互補性強，充分發(fā)揮這兩種不同類型的干燥設(shè)備優(yōu)點。一般來講，在干燥設(shè)備的布置上，經(jīng)常是把填料塔置于前，而將板式塔置于后。正因為雙塔干燥流程適用性強，占地相對要少些，投資費用就稍低些，因此深受國內(nèi)、外從事氯堿生產(chǎn)企業(yè)的歡迎。濕氯氣干燥脫水同樣收到很好的效果，氯氣中含水分也可以降低到 20ppm以下。 采取填料干燥塔組對氯氣進行 干燥脫水，其優(yōu)點在于：操作平穩(wěn)簡單、操作彈性較大、生產(chǎn)管理方便；對于氣相流量并沒有要求，尤其適用于低流量的氯氣進行干燥作業(yè)，其干燥效果不隨氣體流量負荷的變化而變化。其缺點就在于：由于多臺干燥塔串聯(lián)使用，占地面積較大；另外每個填料干燥塔均需配置硫酸的循環(huán)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，相應(yīng)消耗的費用很高（包括維修費用在內(nèi)）。 本設(shè)計采用的是多臺干燥塔串接的流程。按氯氣流向，最后一臺塔的硫酸濃度最高，依次向前。 [6]硫酸在循環(huán)過程中，因吸收水分而溫度升高，為了提高吸收效率，必須及時將硫酸冷卻，因此每臺干燥塔均配有硫酸冷卻器。它的結(jié)構(gòu)如上圖所示。液體由入口管 2 進入經(jīng)分布器 3 噴淋至填料上，在填料的空隙中流過，并潤濕填料表面形成 流動的液膜。液體在填料層中有傾向于塔壁的流動，故填料層較高時，常將 其分段，兩段之間設(shè)置液體再分布器 6，以利液體的重新均布。填料層內(nèi)氣、液兩相呈逆流流動，相際間的傳質(zhì)通常是在填料表面的液體與氣相間的界面上進行，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。通過填料材質(zhì)的選擇，可處理腐蝕性的物料。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。 近年來，國內(nèi)外對填料的研究與開發(fā)進展很迅速，新型高效填料的不斷出現(xiàn)，使填料塔的應(yīng)用更加廣泛，直徑達幾米甚至十幾米的大型填料塔在工業(yè)上已非罕見。氣、液兩相間的傳質(zhì)過程在潤濕的填料表面上進行。 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。 （ 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(zhì)量輕，造價低，并有足夠的力學(xué)強度。實體填料有環(huán)形填料和鞍形填料以及柵板、波紋板填料。根據(jù)本人的對查比較，決定使用實體填料中的環(huán)形填料，其中包括拉西環(huán)、鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，我選擇了鮑爾環(huán)。盡管鮑爾環(huán)填料的空隙率和表面積與拉西環(huán)差不多，但由于環(huán)壁有開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi) 表面的利用率，氣體流動阻力降低，液體分布也比較平均。又由于鮑爾環(huán)上的兩排窗孔交錯排列，氣體流動通暢，避免了液體嚴重的溝留及壁流現(xiàn)象。 氯氣的除雜 氯氣離開冷卻塔，干燥塔或壓縮機時，往往夾帶有液相及固相雜質(zhì)。直接冷卻可有效地除去固相食鹽，但不能完全除掉水霧。旋風(fēng)分離器及重力式分離器等方法。 氯氣 的壓縮和輸送 液環(huán)式氯氣壓縮流程 出干燥塔的氯氣，經(jīng)液環(huán)式壓縮機加壓至 ～ ，并依次經(jīng)過氣液分離器、緩沖器、除沫器，把夾帶的硫酸霧沫分離掉后，送往氯氣分配臺，經(jīng)調(diào)配后送至各用氯部門。當(dāng)循環(huán)酸的濃度小于 92%的時候，需要 98%濃度的硫酸更換，換出的酸可供干燥塔使用。氯氣由于被壓縮機抽吸，因此自電解槽、冷卻塔塔頂至壓縮機進口都呈負壓，壓縮機出口呈正壓。 液環(huán)式壓縮機雖然結(jié)構(gòu)簡單，強度好又實用，但效率不高，另外，它在壓縮、輸送氯氣過程中，還需要輸送硫酸，所以能耗高，且氯氣中含有較多酸霧，給后工序帶來困難。干燥氯氣先進入一級壓縮，壓縮后的高溫氯氣進入冷卻器（ I）移去其熱量后進入二級壓縮和冷卻器（ II），最后進入三級壓縮和冷卻器（ III）。由于透平機的壓縮 比能太大，因此一般采用三級或四級壓縮，并在每一級之間設(shè)置冷卻器以移去壓縮時產(chǎn)生的熱量，使氣體體積縮小。另外還要求經(jīng)過高效除沫器除沫。 (a) 潤滑油系統(tǒng) 在潤滑油系統(tǒng)中，潤滑油以一定壓力、流量、溫度供透平壓縮機軸承、增速器、聯(lián)軸節(jié)的潤滑，以確保機組安全正常運轉(zhuǎn)。潤滑油的壓力先由系統(tǒng)中過壓閥限制在一定壓力后，由差壓閥調(diào)節(jié)，自動控制油壓到規(guī)定數(shù)值后到各進油點。 該系統(tǒng)設(shè)有主、輔油泵。待油壓恢復(fù)后，輔油泵就自動停止。 (b) 密封用空氣的干燥及再生系統(tǒng) 本系統(tǒng)是將空氣壓縮機經(jīng)過 干燥處理使其含水量小于 50PPM 后，供透平機密封、充氣用。出凈化器的干燥空氣，一部分通過過濾除塵、減壓，送至透平機、油箱等密封點作密封用；另一部分減壓至小于 ，通過電爐加熱至 130℃左右，去再生另一臺已被水分飽和的凈化器。 (c) 水處理系統(tǒng) 透平機對每級間接冷卻器的 冷卻水的水質(zhì)有較高的要求，而透平機的冷卻用水則要求更高，水的質(zhì)量直接影響到冷卻器的傳熱效果和使用壽命，并關(guān)系到系統(tǒng)的生產(chǎn)正常，為此必須設(shè)置水處理系統(tǒng)。 造成氯氣外逸的原因有以下各方面 : 1. 供電解的直流電波動太大 ,氯氣處理系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)靈敏度不夠或本身的故障 ,而使電解生產(chǎn)的氯氣不能及時輸出。 3. 其他原因造成的 氯氣的逸出。該流程主要設(shè)備有堿液粗貯槽、高位槽、噴淋塔、液下泵、鼓風(fēng)機等。尾氣由鼓風(fēng)機抽吸 ,排入大氣。 當(dāng)動力供電全部中斷 ,液下泵不能啟動時 ,便由堿液高位槽 直接向塔內(nèi)噴淋。 這種裝置的利用率雖然不高 ,卻是安全生產(chǎn)中不可缺少的。 [9] 氯氣處理系統(tǒng)的工藝控制指標如下： 表 41 氯氣處理系統(tǒng)的中控分析項目 中控分析項目 單位 控制值 檢測方法 頻次 干燥前氯純度 （ v/v） ≥ 95% 容量法 1次 /2小時 干燥前氯內(nèi)含氫 （ v/v） ≤ % 燃燒法 1次 /4小時 氯壓機進酸濃度 (m/m) ≥ 98% 滴定法 1次 /批 氯壓機循環(huán)酸濃度 (m/m) ≥ 93% 滴定法 1次 /8小時 干燥后氯中含水 (m/m) ≤ % 重量法 1次 /周 出塔底酸濃度 (m/m) 70%～ 78% 重量法 1次 /8小時 干燥氯氣中含 NCl3 PPM ≤ 50 納氏比色法 1次 /天 表 4— 2 氯氣處理系統(tǒng)的工藝控制指標 工藝控制項目 單位 控制值 檢測方法 記錄頻次 檢測頻次 進口氯氣總管壓力 Kpa ﹣ ～ 壓力計 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 一級水洗塔出口氯氣溫度 ℃ 20～ 40 儀表顯示 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 氯氣進干燥塔溫度 ℃ 12～ 16 儀表顯示 1次 /半小時 連續(xù)監(jiān)測 干燥前后氯氣純度差 V/V ≤ % 計算 1次 /2小時 1次 /小時 干燥落成輸出壓力 Mpa ～ 壓力表 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 氯氣出干燥塔溫度 ℃ ≤ 45 儀表顯示 1次 /半小時 連續(xù)監(jiān)測 冷凍水溫度 ℃ 10～ 15 儀表顯示 1次 /半小時 連續(xù)監(jiān)測 氯壓機電流 A ≤ 210 儀表顯示 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 出塔廢酸濃度 Kg/m 1620～ 680 密度計 1次 /2小時 1次 /2小時 出塔廢酸溫度 ℃ 15～ 30 密度計 1次 /2小時 1次 /2小時 氯水排污溫度 ℃ 80～ 85 儀表顯示 1次 /小時 連續(xù)監(jiān)測 5 物料衡算與能量衡算 計算依據(jù) 30 萬噸 /年 100%NaOH 8000h 以生產(chǎn) 1t100%NaOH 為標準 見下表 表 51 原始數(shù)據(jù)一覽表 項目 氯氣 備注 項目 氯氣 備注 溫度 , ℃ 90 氯氣 ,kg/t100%NaOH 885 總壓 (表 ),Pa 49 不凝性氣體 (假設(shè)為氣下同 ),kg/t100%NaOH 15 水蒸氣 kg/t100%NaOH 氣體總量 , kg/t100%NaOH 1187 成分 ,%(干基 ) 96 計算過程 假設(shè)濕氯氣由電解到氯處理室外管溫度由 90℃降到 80℃后進入氯處理系統(tǒng)，有部分水蒸氣冷凝下來，并溶解氯氣，查表知 80℃時氯在水中的溶解度為 ，飽和水蒸氣分壓為 ()，其他溶解氣體忽略不計。進冷卻器前，濕氯氣中的水為 ( W1)/18kmol。由于系統(tǒng)的總壓為 49Pa(5mmH2O)(表 )，所以計算時可視為 (1kg/cm2)(絕 )則得 : 11 13 0 6 .7 W 1 8 0 .4 8 2 98 8 5 0 .0 0 2 2 2 7 W 3 0 6 .7 W 15 +7 1 1 8 2 9??/[（ 1033649） /10336] 解上式得 W1 = 被溶解的氯氣量為 = 氯水總重量為 + = 第一水洗冷卻塔的物料衡算 由上述計算，得知進入第一水洗冷卻塔的氯氣組成為 氯氣 = 水 = 不凝性氣體