氯碱生产过程中氯气干燥技术探析

摘 要：氯碱工业是基础化工产业，氯碱是化工产业的基础原料。在氯碱生产的过程当中，电解产生的大量氯气中往往含有大量的水蒸气，即湿氯气。氯气干燥是氯碱生产当中的一个重要环节。文章在氯气干燥技术作用的原理基础上，详细分析了常用氯气直接、间接和循环冷却工艺流程，并论述了加强板式塔流程和多台干燥塔串接流程，希望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;探析

氯碱工业是基础化工行业，氯碱是化工行业的基础原料。氯碱化工产品广泛应用于国民经济的各个领域。在氯碱生产的过程当中，电解产生的大量氯气中往往含有大量的水蒸气，即湿氯气。因此，氯碱生产过程中，这一部分的水份就应该被去除，也就是说，湿氯气应该进行干燥脱水，确保氯气的含水量控制在0.04%至0.06%，从而满足氯碱生产过程当中对氯气的技术与生产要求。

1 氯气干燥技术作用原理

在湿氯气干燥脱水的过程当中，常用硫酸作为干燥剂或吸附剂。其作用的原因是为了让硫酸吸收氯气中的水蒸气。在一定条件下，氯气中的水蒸气可以溶解在硫酸中。换句话说，干燥技术本质上是一种吸收操作技术，而不是化学反应技术。

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

湿氯气通过冷却工艺降温，使温度降至干燥工艺要求，此时氯气中水蒸气含量约小于2%。根据干燥前冷却处理的要求，干燥脱水是氯气处理的主要工艺，是决定氯气处理质量的关键环节。H2O-H2SO4体系通常用于水蒸气吸收过程，氯气含水量控制在0.01%以下。干燥脱水工艺主要有两种类型，分别是多台干燥塔串接工艺和强化型板式塔工艺。

3.1 强化型板式塔流程

强化型板式塔流程有效地避免了泡沫塔的缺点，其优点是时间短，一般来说，与填料塔相比，在强化型板式塔只需要几秒钟，而正常的填料塔需要近50秒，所以它的时间优势非常明显。除此之外，强化型的板式塔采用大的液流，它超出了溢流，而且是外溢流，循环的力度同时加大，属于等温吸收，不同于以往传统的绝热干燥。

3.2 多台干燥塔串接流程

多台干燥塔串联流动。一般情况下，串联式干燥塔或填料塔与板式干燥塔的组合双塔式干燥塔多为组合式干燥塔。硫酸的消耗量低，因为水蒸气是由一系列填料塔的水蒸汽吸收和干燥的，对硫酸的消耗也较低。

3.2.1 填料塔特点

填料塔是气和液连续接触传质设备。与板式塔相比，填料塔不仅结构简单，而且具有生产能力大、分离效率高、持液量小、操作灵活性大、压力低等特点。通过填料材料的选择，可以处理腐蚀性材料。特别是在减压蒸馏操作中，填料塔显示出其优越性。然而，填料塔的成本通常比板式塔要高，对于悬浮物的料液，易聚合的物料体系不适用。而对于有侧线出料的场合也不合适。

3.2 2 填料选择

在填料塔中，气体通过填料间隙流动，液体在填料表面形成液膜并沿填料间隙向下流动。气和液之间的传质是在浸湿的填料表面进行的。填料性能的好与坏一般情况下是根据通量、效率以及压降这三个主要因素来衡量的。用来表示填料性能的几何参数主要有以下三项：第一，比表面积;第二，空隙率;第三，填料因子。選择填料的过程当中，通常要求比表面积和空隙率要大，填料的润湿性能相对较好，单位体积填料的质量要轻，成本相对较低，同时具有足够的力学强度。

4 结束语

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。

作者简介：

张心矿（1978- ），男，民族：汉族，籍贯：江苏沛县，职称：助理工程师，职位：总经理助理兼烧碱厂厂长，学历：本科，研究方向：烧碱生产的技术管理和节能降耗工作。