氯气输送系统的优化改进

王国庆

(攀钢集团有限公司海绵钛分公司，四川 攀枝花 617000)

攀钢集团有限公司海绵钛分公司的镁热还原法生产海绵钛所需的液镁，约90%来自其镁电解作业区。镁电解作业区采用从乌克兰引进的无隔板循环电解槽技术进行氯化镁电解而产生液镁，同步产生阳极氯气送至氯化作业区的氯化炉循环使用(电解中石墨阳极处产生的氯气称为阳极氯气)。由于阳极氯气是危化品，须确保生产环境及环保的绝对可靠；同时作为承上的产品(电解产生)及启下的原料(氯化炉使用)，其安全稳定的输送关系到电解及氯化作业区生产的稳定。

2011年海绵钛开始生产，其后不久启动了电解系统对氯化镁电解产液镁供海绵钛生产。经过近4年的生产，发现阳极氯气中夹带的升华物(MgCl2、 KCl、NaCl等)多，自身温度高(通过布袋除尘器后设计为约80 ℃)及水分含量高(初期开工检测值雨季时质量分数近0.1%)等问题，极易造成输送系统堵塞及关键输送设备氯压机腐蚀、磨蚀等损坏，为此于2015年初对阳极氯气输送系统进行了改造。

1 改造前的工艺、问题及危害

1.1除尘与降温效果差的危害

来自无隔板循环电解槽产生的高含量MgCl2、 KaCl、NaCl等升华物的温度近400 ℃的气固混合物状态的阳极氯气，在系统后置的氯压机抽吸下，通过抽吸管道及链板式输送机的裸露降温并通过链板式输送机将阳极氯气输送到布袋除尘器中除尘与降温后，再通过裸露管道进一步降温后被抽吸至氯压机而压送至氯化炉。在链板输送机的头轮处，部分升华物被刮除到玻璃钢水洗槽内，达到一定量时加碱中和送废水处理站[1]。

这种仅靠布袋除尘器去除大部分升华物的方法，比通过布袋除尘器及管道裸露降温的效果差(实测：最好除尘效果仅约50%、进氯压机的阳极氯气温度远超其设备要求的不高于35 ℃，最高时接近75 ℃)，由此大量的升华物要么堵塞在布袋除尘器前的各管道内，要么布袋除尘器的布袋在大量升华物的频繁冲刷磨蚀下损坏而穿滤。穿滤的高温升华物后移至氯压机及其前的抽吸管道，为此出现管道及各类后续设备设施堵塞及高温磨蚀损坏氯压机(最差时，几乎每天都要更换布袋、清理各类抽吸管道及检修氯压机)，生产举步维艰。

1.2无干燥除水的危害

由于输送系统在氯压机的抽吸前未设置干燥装置，在管道长而连接处多与设备设施的密封点又极多的情况下，致使雨季抽吸负压状态的阳极氯气极易带水，严重时质量分数接近0.01%。大量的水一方面使升华物吸潮发黏堵塞各类设备设施而抽吸困难；另一方面造成氯压机(采用浓硫酸作为介质载体的纳氏泵)及后续压送至氯化炉的各类设备及管道等被腐蚀损坏[2]。

图1为改造前阳极氯气输送工艺简图，主要设备有链板式输送机、布袋除尘器、玻璃钢水洗槽、碱液罐、氯压机、浓硫酸槽、换热器、酸分离罐、气液分离器等。

2 改造后的工艺、主要改造内容及效果

2.1主要改造内容

经过计算，在输送系统关键设备氯压机的抽吸压力足够的前提下，进行了如下的主要改造内容。

(1)在原链板输送机后与布袋除尘器前两者间加设了一、二级共两级过滤器。一方面，将链板输送机内的部分升华物刮除到一级过滤器内，在底部排出后进行干式收集(避免原刮除到水洗槽时，湿式处理下的腐蚀严重问题)；另一方面，通过加强布袋除尘器的升华物去除效果，降低入布袋除尘器的阳极氯气温度，降低了布袋除尘器的处理负荷，延长了布袋使用寿命[3]。

(2)布袋除尘器的布袋材质由玻璃纤维改为耐腐蚀的PTFE。

(3)在输送系统的氯压机前加设浓硫酸干燥装置。通过浓硫酸的洗涤净化与干燥作用，不仅有效减弱了升华物带入氯压机及后续系统的堵塞与磨蚀等危害，同时有效降低了阳极氯气的含水与进氯压机的气体温度，避免了对氯压机及后续设备的腐蚀。

2.2改造后的工艺流程

图2为改造后阳极氯气输送工艺简图。

2.3改造效果对比表

改造前，入氯压机的氯气中含水质量分数最高为0.1%，一般为0.03%～0.05%；改造后均小于0.002 5%。改造前，含尘质量分数最高为0.045%，一般为0.015%～0.05%；改造后均小于0.003%。改造前，温度最高为75 ℃，一般为50～65 ℃；改造后均小于30 ℃。

改造前，氯压机使用寿命最长是1个月，严重时近每天处理1次；改造后正常是4个月，最高达7个月。改造前，布袋使用寿命最长是3个月，严重时近1周处理1次；改造后半年定期检查或更换1次。改造前，系统清理周期最长是3个月，严重时近3天处理1次；改造后是每半年定期清理1次。

本次改造效果明显，有力地保证了阳极氯气的安全输送，确保了生产的平稳运行。

[1] 张永健.镁电解生产工艺学[M].长沙：中南大学出版社，2006:409-411.

[2] 李洪伟，刘方.镁电解生产中氯压机系统的改进构想[J].轻金属，2005(7)：42-44.

[3] 李大成，周大利，刘恒.镁热法海绵钛生产[M].北京：冶金工业出版社，2009:211-214.