提高氯气干燥的效率之我见

范生波

（黑龙江鑫泰石化有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161033）

1 氯气干燥的必要性

如果不进行氯气的干燥，那么当湿氯气从电解槽中脱出时，其自身温度会非常高，且夹杂许多杂质，会造成金属腐蚀，影响生产设备的正常运行。具体来说，湿氯气会带来以下危害：第一，氯气的含水量、杂质量过多，会给氯气总管带来严重的腐蚀问题。这不仅会影响到正常的生产，而且也会增加维修成本，降低化工企业的经济效益。第二，当氯气含有较多的水分时，就有可能形成酸雾。而酸雾具有较强的腐蚀性，经过后期的冷却、冷凝、沉积等有可能会积聚到管道表面，导致管道使用性能无法保证。尤其是会增加运输阻力，影响到氯气运输效率。第三，湿氯气还会给冷凝器造成影响，使其内部形成液膜，增大加热阻力，导致氯气液化效率变低。第四，在实际生产中，多是通过测定氯气中的含水量来评估氯气质量。尤其是在氯化氢石墨合成的生产中，如果氯气含有过多的水分、杂质，经过燃烧后其中的杂质就会积聚在氯气灯头部，经过长时间累积，氯气灯就有可能出现破裂、损坏等问题，甚至会导致盐酸装置停车，带来更大的经济损失。因此，未干燥的氯气的危害非常大，不仅会给管路、设备带来腐蚀问题，而且也会影响到最终产品的质量。面对这一问题，化工企业只有采取干燥氯气的方法才能杜绝这些危害。但同时，化工企业若想追求生产效益，提高氯气干燥效率，还要对现有的氯气干燥方法进行优化，并从生产实际入手深入分析影响氯气干燥效果的因素，采取有效的应对措施，消除不良因素的影响，保证氯气干燥质量。由此可见，提高氯气干燥效率具有现实意义。

2 氯气干燥原理

一般情况下，工业生产中多以浓硫酸为干燥剂进行氯气干燥。因为浓硫酸与氯气不会发生反应，且自身不易挥发，脱水效率高。这样当湿氯气经过浓硫酸时，其中的水分就会被吸收。也就是说，决定氯气干燥效率的关键因素就是浓硫酸的吸收效率。从本质上说，主要是氯气分压、硫酸液面上蒸汽分压的差值决定了浓硫酸吸水效率。专业术语称之为传质推动力。其差值越大，也就是传质推动力越大时，氯气干燥效率越高。反之，越低。另外，在温度不变的情况下，浓硫酸的浓度与水蒸气分压成反比；在浓硫酸温度不变的情况下，温度、水蒸气分压则是成正比的。这说明在氯气干燥过程中，一定要控制浓硫酸浓度、温度，以免影响到氯气的干燥效率。

3 提高氯气干燥效率的方法

3.1 控制氯气冷却温度

通常情况下，氯气的最佳冷却温度为12～15℃。结合氯气干燥过程来看，温度越低，氯气含水量也会降低。同时所用浓硫酸量也会降低。也就是说，通过控制氯气冷却温度既能降低浓硫酸的消耗量，也能提升氯气干燥效率。但也不能过于降低氯气温度。因为当其温度在9.6℃以下时，会形成结晶物，以致于管道、生产设备出现堵塞问题，影响到正常的生产。并且在低温状态下，氯气有可能会与钛材料发生剧烈反应，引发安全事故。由此可见，应当将氯气冷却温度控制在适宜的范围内，不能过高，也不能过低。

3.2 控制浓硫酸冷却温度

浓硫酸吸水的过程属于放热过程。并且该反应的主要推力是氯气中水蒸气分压与浓硫酸中水蒸气分压的差值。当两者的水蒸气分压值相等时，其差值为零。这时浓硫酸的吸水作用最低，基本无吸收。另外，当浓硫酸浓度不变时，其水蒸气分压会随着温度的升高而升高。这时还需控制其水蒸气分压，以免此浓硫酸失去吸水效果。因此，应当采取合适的措施控制浓硫酸的冷却温度。但是浓硫酸温度也不能过低。因为过低会形成结晶，解析出固体，导致管路堵塞。比如85%的浓硫酸，在7.9℃以下，就会析出结晶。

结合实际来看，浓硫酸的初步降温是在高位槽中的冷却器中。但是这种方式导致管道出现严重腐蚀，甚至引发安全事故。对于这种情况，可尝试加装一台列管冷却器，并依据干燥塔加酸量确定冷却器规格。这样既能控制浓硫酸冷却温度，也能杜绝腐蚀问题。

3.3 改进干燥塔

干燥塔对氯气干燥效率也有一定的影响。所以，在氯气干燥中应提前分析干燥塔中存在的问题，并结合工艺实际改进干燥塔，使干燥塔处于良好运行状态。

以泡沫塔为例，其优点包括成本低、体积小、效率高等优点。但是它也有阻力大、系统负荷弹性范围小、氯气出塔温度高等缺点。并且从其结构来看，气液两相分散为鼓泡层、泡沫层、雾沫层三层。其中最重要的是泡沫层，对干燥效率的影响最大。泡沫塔最常见的问题就是容易产生积液、塔板漏液。造成积液的主要原因就是加酸量过大或是溢流管被堵塞。造成塔板漏液的主要原因是塔板存在变形或是气速不足。对于这些问题，可采取以下改进措施：第一，去除降低液管末端的弯头，更换为溢流杯。第二，加大塔板厚度，控制塔板变形。第三，提升塔板开孔率，减小塔板阻力。

3.4 消除干燥塔杂质

从实际来看，进入干燥塔的杂质越多，其内部附件的杂质积存问题越严重，干燥效率也会无法保证。因此，应采取有效的措施消除干燥塔内的杂质。

具体来说，干燥塔杂质的来源包括氯气夹带杂质、浓硫酸夹带杂质两种。首先，氯气夹带杂质来源包括两种途径：第一，设备、管路脱落的各种物质。如玻璃丝、衬胶等。运用水除雾器可分离这种杂质。第二，电解槽气液分类空间小，导致氯气夹杂了各种液滴。去除这种杂质时，不能再利用水除雾器。但可采用洗涤的方法去除杂质。因为这些杂质溶于水。比如可加装填料塔，用氨水洗涤氯气。为了进一步提高洗涤效果，还可加装两个层高较高的填料塔。但是要注意应尽量选择陶瓷类的填料塔。因为陶瓷易破碎，导致管路堵塞。比如可选择高分子填料，如氯化聚氯乙烯。这种材料耐高温、耐腐蚀，可有效消除氯气夹带杂质。

其次，浓硫酸夹带杂质主要来源于浓硫酸的生产、运输、贮存。显然，根本无法完全消除浓硫酸夹带的杂质。对此，可采用定期清洗干燥塔的方法，消除杂质对干燥塔的影响。或者是在干燥塔出入口处加装阀门，缓解外部环境、内部环境对干燥塔的腐蚀，并在塔板杂质积存严重时，切换干燥塔，从而消除浓硫酸中杂质的影响。

3.5 提高氯气冷却效果

通过提高氯气冷却效可以尽快降低氯气冷却温度。尤其是要采取措施解决氯气产量低时的冷却效果不佳问题。从实际来看，氯气或冷却水偏流、换热效果不好等都会影响到氯气的冷却效果。对此，可从这两方面入手，制定针对性的解决措施。首先，对于换热效果不好这一问题来说，由于导热系数不变，所以可通过增加换热面积来提升换热效果。另外，氯气流速低也会影响到换热效果。对此，可采取在冷却器入口处加装阀门的方法，依据氯气产量灵活调整冷区器使用数量。这样即便是氯气产量下降，也可充分发挥出冷却器的作用，提升冷却效果。尤其是可以节约水资源，减少资源浪费。其次，对于氯气、冷却水偏流问题，可采取控制冷却水流量、氯气流量的方法。

4 结语

综上所述，氯气干燥效率对氯气制备质量、工艺效益的影响非常大。而且，氯气含水量还是评估氯气质量的关键指标。因此，化工企业应当重视氯气干燥工艺，并针对现有工艺的不足，进行优化、改进，从而提升氯气干燥工艺的应用水平，消除各种不良因素对氯气干燥工艺的影响，真正提高氯气干燥率。