氯碱生产过程中氯气干燥技术探讨

潘东虎

摘要：氯碱工业是基础化工产业，氯碱是基础性化工原料。在氯碱生产过程中，伴随的电解产生的大量氯气，往往会含有大量的水蒸汽，也就是湿氯气。氯气干燥是氯碱生产的重要工段，本文围绕氯气干燥技术作用原理，对常用氯气直接、间接、循环冷却工艺流程进行了分析，重点对强化型板式塔流程、多台干燥塔串接流程进行了论述，以期为氯气干燥工艺选择提供技术参考。

关键词：氯碱生产；氯气干燥技术；探讨

引言：氯碱生产过程中伴随着电解出现的氯气中含有大量的水蒸气，因此又被称为湿氯气。湿氯气对氯碱生产会产生消极作用的原因是湿氯气具有很强的腐蚀性。氯气中的含水量一多，很容易产生盐酸和次氯酸，并且次氯酸有着很强的不稳定性，很容易因分解出现盐酸和初生态氧两种物质，初生态氧有着氧化作用，一旦和盐酸相结合会让湿氯气出现强腐蚀性。由此可见，氯气干燥技术是氯碱生产过程中必不可少的一个环节，利用氯气干燥技术能够降低氯气中的含水量，也就是将湿氯气进行脱水，让其含水量保持在0.04%～0.06%这个范围内才能达到氯碱生产的要求和标准。

1.氯气干燥技术作用原理

在对湿氯气进行干燥脱水技术应用过程中,常用的一般是硫酸作为干燥剂或称为吸收剂,其作用原因就是让硫酸吸收氯气中含有的水蒸汽.在一定的条件下,氯气中含有的水蒸汽可以溶解于硫酸之中,这一过程中,并没有明显的化学反应,可以认为是一个物理操作过程,也就是说干燥技术实质上是一种吸收操作技术,而非化学反应技术。

2.常用氯气冷却工艺流程

一般情况下，根据氯气先冷却后干燥的技术要求，所采用的工艺为氯气先冷却后干燥。氯气的冷却一般包括直接冷却、间接冷却和循环冷却三个过程。

2.1直接冷却工艺流程

电解产生的含有水蒸气的氯气，经过冷却工艺以80℃左右的温度到达冷却塔。然后通过由下而上的冷却水将氯气的温度降低到20℃左右。在这个过程中，含水蒸气的氯气再通过耐腐蚀的管道冷却，通过喷洒冷水直接降低氯气的温度。

2.2间接冷却过程

该过程是电解产生的含有水蒸气的氯气的间接交换过程，从而降低氯气的温度，一般最终达到15℃左右。间接冷却一般分为两个阶段。第一阶段通过热交换使氯气降温至40℃左右。第二阶段利用冷冻水进行换热，将氯气降至15℃左右。用于热交换的热交换器或冷却器通常是玻璃或钛容器。它的特点是不耐腐蚀。

2.3闭路循环氯水直接冷却工艺

最常用的冷却工艺是闭路循环氯水直接冷却工艺。即湿氯气通过温室第一冷却塔的氯水喷雾，使氯气温度达到40℃左右，然后进入第一冷却塔，再通过冷冻氯水喷雾冷却，使氯气温度达到10℃左右。第二冷却塔底部的氯水被泵入换热器，经冷盐水冷却后循环使用。多余的氯水进入第一个冷却塔的底部。第一冷却塔的氯水被泵入换热器，工业用水冷却后循环利用，多余氯水则溢出而不用另行处理。

3.氯气干燥工艺技术

通过对湿氯气进行冷却工艺流程进行冷却后，使其温度降至干燥技术的要求，此时氯气中水蒸汽的含量大约为2%以内。按照先冷却处理再进行干燥的要求，进行干燥脱水是氯气处理的主要技术，也是决定氯气处理质量的关键阶段。通常采用H2O-H2SO4系统进行水蒸汽吸收过程处理，最终将氯气的水分控制在0.01%以下。在干燥脱水流程中主要有两种类型，一种是多台干燥塔串接流程，一种是强化型的板式塔流程。

3.1强化型板式塔流程

强化型的板式塔流程有效避免了泡沫塔的缺点，其优点是时间短，一般情况下，与填料塔相比，在强化型板式塔所需要的时间只需要几秒钟，而普通填料塔则需要近50秒的时间，所以其时间优势非常明显，不仅如此，强化型的板式塔采用的是大液流，而且是外溢流，循环的力度进一步加大，属于等温吸收，不同于传统的绝热干燥。

3.2多台干燥塔串接流程

多台干燥塔串接流程采用的是串联的方式，一般有数台填料干燥塔进行串接流程，或填料塔与板式塔的组合型双塔流程。由于通过串联的方式，也是经过了多个填料塔的水蒸汽吸收干燥处理，对硫酸的消耗较低。

3.2.1填料塔特点

填料塔为连续接触式的气、液传质设备。填料塔与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大、分离效率高、持液量小、操作弹性大、压强降低等特点。通过填料材质的选择，可处理腐蚀性的物料。尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出其优越性。但是，填料塔的造价通常高于板式塔，对于含有悬浮物的料液，易聚合的物系则不能适用。而且对于有侧线出料的场合等也不大适宜。

3.2.2填料选择

在填料塔内，气体由填料间的空隙流过，液体在填料表面形成的液膜并沿填料间的空隙而下流。气、液两相间的传质过程在润湿的填料表面上进行。因此，填料塔的生产能力和传质速率均与填料特性密切相关。

填料性能的优劣通常根据通量、效率及压降三要素来衡量。表示填料性能的几何参数有以下三项：（1）比表面积；（2）空隙率；（3）填料因子。

在选择填料时，一般要求比表面积及空隙率要大，填料的润湿性能好，单位体积填料的质量轻，造价低，并有足够的力学强度。填料的种类很多，大致可分为实体填料与网体填料两大类。实体填料有环形填料和鞍形填料以及栅板、波纹板填料。网体填料主要是由金属丝网制成的各种填料。

4.氯碱工业生产新技术

近年来，氯碱工业的发展在聚氯乙烯以及烧碱生产过程当中，出现了越来越多的新技术。这主要得益于我国不断地引进国外先进技术以及坚持自主研发。从而使得国内氯碱工业生产技术在整体上得到了很大的提升。

其中粗盐水精致处理技术的传统工艺过程为：化盐桶饱和粗盐水、Na2CO3和NaOH反应桶、道尔澄清桶（加入聚丙烯酸钠）、砂滤器、精滤器（纤维素）、螯合树脂塔、电解工序。这种工艺生产过程在我国使用了较长的时间。因此在随着膜法精制盐水技术的提出，使得盐水在精致技术方面得到了很大的改变。具体的盐水精制技术引进最早的是戈尔膜过滤技术。运用这种工业生产技术，能够极大的优化工艺流程，起到了对传统生产技术的创新，从而极大的减少了生产成本的投入。与此同时，自动控制技术也在氯碱工业技术进步当中得以体现。这当中自动控制技术，借助良好的软件平台以及可靠的网络通讯技术，通过先进的控制算法以及微处理器的处理技术，能够对实时生产环境下进行数据采集和流程的控制。从而有助于生产过程的效率提升以及质量保障。

4.氯碱工业的未来发展

4.2氯碱行业外部和谐发展

对于氯碱行业外部的和谐发展，要重视环保、资源以及公共安全等方面的平衡发展。因此对于属于资源转化型的氯碱工业企业来说，要合理利用生产资源，对生产过程当中产生的废气废水等，对环境能够产生破坏性的物质，要控制其排放量，并做好对废弃物的转化。以此实现社会的可持续发展。与此同时，在生产过程当中，要注重管理与技术的有效结合，最大程度上减少生产中存在的安全问题。并且保障含氯产品以及烧碱产品的生产、存储以及运输和使用过程中的安全问题。

4.3氯碱行业内部和谐发展

氯碱行业内部的和谐发展要体现在社会整体的企业布局和谐。以国家宏观调控为重点，避免重复建设规模较小、生产水平能力较低的企业。并且加强企业之间的联合，使得生产规模得以提升，从而保障整体的经济效益，也能够对于风险的抵抗性进行加强。此外考虑到社会实际的需求，要重视氯与碱的生产平衡，以此保障氯碱工业的经济效益能够得到稳定提升。也使得下游产业能够在满足实际需求的情况下得到稳定发展。

结语

综上所述，文章在氯气干燥技术原理的基础之上，对常用氯气直接和间接以及循环冷却工艺流程进行了详细的分析与研究，与此同时，重点的对强化型板式塔流程和多台干燥塔串接流程进行了论述，在这当中，多台干燥塔串接流程的使用比较普遍，主要是由于其操作简单、管理方便、符合技术操作要求，而且具有良好的干燥效果。

参考文献：

[1]王郑华.氯碱生产过程中氯气干燥技术探讨[J].商情，2019，（24）：152.

[2]范生波.提高氯气干燥的效率之我见[J].化工设计通讯，2020，46（4）：146-147.