液氯生產(chǎn)工藝在實際應(yīng)用中的比較

李忠孝

摘 要：文章簡單的介紹了我單位采用過的兩種不同的液氯生產(chǎn)工藝，以及兩種工藝在實際生產(chǎn)中的優(yōu)缺點、以及相關(guān)的氯氣液化的條件、影響因素等。

關(guān)鍵詞：液氯；氯氣液化；液化工藝

前言

氯氣是氯堿行業(yè)最主要的、基礎(chǔ)的產(chǎn)品，其應(yīng)用廣泛，有著極高的利用價值，因此在社會生產(chǎn)中一直占據(jù)著重要的地位。為了方便運輸，通常以液氯的形式進行包裝運輸，因此其液化工藝一直備受業(yè)內(nèi)人士關(guān)注。氯氣液化工段也是氯堿廠生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，它對于平衡全廠的氯氣壓力、增強生產(chǎn)的緩沖能力及節(jié)能降耗具有重要意義。我單位液氯工段的主要任務(wù)就是將干燥工段送來的原氯進行液化，同時向鹽酸、次氯酸鈉等工段提供合格的氣氯，做好全廠氯氣平衡工作。

1 氯氣液化的安全因素

1.1 氯氣的含水情況對液化的影響

氯氣含水量的大小直接影響生產(chǎn)的安全性，是生產(chǎn)純凈氯氣的重要指標(biāo)。如果氯氣中含水過高，氯氣會與水反應(yīng)生成鹽酸及次氯酸等，其對設(shè)備有極強的腐蝕性；而且由于氯氣中含水過高，相對應(yīng)濕分中氯氣純度會下降，將明顯降低液氯的產(chǎn)量，導(dǎo)致氯氣廢氣量增大、壓力升高，是對氯氣壓力平衡的直接威脅，進而影響整體系統(tǒng)正常安全運行。為此，降低氯氣中的含水量，對液氯的安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。因此必須對氯氣進行干燥處理，保證氯氣中的含水量應(yīng)小于0.01%。

1.2 氯氣中雜質(zhì)氣體的含量對液化的影響

經(jīng)干燥后的原氯中通常還含有氫氣、氧氣、氮氣等雜質(zhì)性氣體。這些氣體都是難液化的，不僅浪費的冷量，而且因為它們的存在，會使氯氣液化后的尾氯含量降低，尤其是氫氣的存在，在液化過程中由于氫氣不能液化，存留在液化尾氣中，會造成尾氯含氫過高，當(dāng)尾氣中的含氫量達到5% 時，即達到了氫的爆炸極限，有爆炸危險。因此必須嚴(yán)格控制氯氣中雜質(zhì)氣體的含量。

2 氯氣液化條件

氣體液化的一般條件：（1）在一定的壓力下把溫度降低到它的液化臨界值（即液化的最高溫度），即臨界溫度tc。（2）在一定的溫度下把壓力升高到它的液化臨界值（即液化是最低壓力），即臨界壓力Pc。氯氣的臨界溫度tc=144℃，臨界壓力Pc=76.1 大氣壓。也就是說，只要低于144℃，在某一溫度下，必有一個對應(yīng)的壓力可以使氯氣液化。

3 氯氣液化方式的選擇

在實際工業(yè)生產(chǎn)中通常采用的三種不同的液氯生產(chǎn)方法。

①高壓法：氯壓力在1.4～1.6MPa（表壓），液化溫度30～50℃。

②中壓法：氯壓力在0.2～0.4 MPa（表壓），液化溫度0～10℃。

③低壓法：氯壓力在0.15MPa（表壓）左右，液化溫度-30℃左右。

3.1 低壓法（氨-氯化鈣鹽水冷凍法）

我單位一直采用這種方法，也是我國早期采用的液氯生產(chǎn)工藝法，工藝較為成熟。

主要工藝流程：經(jīng)過干燥后氯氣從液化槽頂端進入液化槽的盤管冷凝器，與槽內(nèi)-10℃～-25℃的氯化鈣鹽水進行熱交換，冷凝后的氣/液混合物經(jīng)氣液分離器分離后，液氯由底部出口管流出，進入液氯儲槽，未冷凝下來的含氯尾氣送去氯氣分配臺進入下一工序。氣氯冷凝的傳熱過程為： 氣氯放熱將熱量傳給氯化鈣水溶液，氯化鈣水溶液再將熱量傳給液氨，液氨吸熱后被蒸發(fā)成氣氨，液氨氣化帶走熱量滿足氣氯液化時所需的冷量，氯化鈣溶液作為中間媒介在氨蒸發(fā)器與液化盤形管之間循環(huán)以傳遞冷量。液氨蒸發(fā)后的氣氨經(jīng)氨液分離器分離后，氣氨被氨壓縮機吸入、壓縮，再經(jīng)氨油分離器進行油氨分離、進入氨冷凝器冷凝成液氨，最后經(jīng)液氨分配臺節(jié)流后分配到各液化槽進行再次循環(huán)。

3.2 中壓法（氟鋰昂冷凍法）

由于生產(chǎn)能力的不斷增加，原有的液化裝置已不能滿足生產(chǎn)需要，為平衡生產(chǎn)，我公司近年來進行了設(shè)備改進，增加了氟鋰昂冷凍工藝彌補氨-氯化鈣鹽水冷凍法生產(chǎn)液氯的不足，并逐漸實現(xiàn)由低壓法向中低壓方向發(fā)展，生產(chǎn)綜合能耗也相應(yīng)下降。

工藝流程主要分為兩部分，一部分為制冷過程，一部分為氯氣液化過程。

a.制冷過程

從氯氣液化器揮發(fā)出來的氣態(tài)氟，被螺桿壓縮機組入口吸入并進行壓縮，壓縮后的高壓氟鋰昂氣體經(jīng)油分離器進行油分離后進入氟冷凝器，冷凝后的液體氟鋰昂進入貯氟器，在高壓的作用下液體氟經(jīng)貯氟器進入氯氣液化器的管程與壺程中的氯氣進行熱交換后變成氣態(tài)氟，再次被壓縮機吸入，如此制冷劑氟鋰昂在系統(tǒng)中不停地?fù)]發(fā)、冷凝循環(huán)。

b.氯氣的液化過程

干燥的氯氣進入氯氣液化器的殼程，與管程中液態(tài)氟進行熱交換，放出熱量被液氟吸收，使自身被液化，液化后的液氯經(jīng)氣液分離器分離后流入液氯儲槽，未液化完全的的氯氣送至氯氣分配臺進入下一工序。

3.3 液氯生產(chǎn)方法的比較

3.3.1 低壓法（氨-氯化鈣鹽水冷凍法）

缺點：（1）需要經(jīng)過氯化鈣中間介質(zhì)進行二次換熱，有一定的能量損失，因此能量利用率低，操作較為繁瑣。（2）氯化鈣鹽水對設(shè)備及廠房腐蝕比較嚴(yán)重，且氯化鈣鹽水的比重要求很嚴(yán)格，需要經(jīng)常性的維護。（3）氨制冷所需要的水耗量巨大。（4）制冷劑氨對環(huán)境污染較嚴(yán)重并且易燃易爆，對人體危害也較大。（5）如果在鹽水槽中，氨和氯同時泄漏會生成爆炸危險性非常大的三氯化氮，對安全生產(chǎn)形成非常大的隱患。

優(yōu)點：（1）可根據(jù)實際情況進行間歇性停止壓縮機運行，只要保證氯化鈣鹽水有一定的冷量，就可以保證氯氣液化的正常進行。（2）工藝成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定性強。（3）液化槽及液化盤形管可自行生產(chǎn)，成本相對較低。（4）維修、檢修方便，容易查找泄漏點。

3.3.2 中壓法（氟利昂冷凍法）

缺點：（1）因氟利昂無色無味，一旦泄漏很難發(fā)現(xiàn)，所以一定要保證氟利昂系統(tǒng)設(shè)備密封性能完好。尤其是貯氟器液位既要保證密封完好又要便于觀察液位。因此對于設(shè)備的安裝提出很高的要求。（2）當(dāng)過量液體制冷劑進入氯氣液化器后，因氯氣壓力波動等原因造成沒有足夠的氯氣與制冷劑換熱，致使制冷劑不能汽化，降低了壓縮機的工作能力。建議在氯氣液化器安裝液位指示裝置，便于觀察進入氯氣液化器內(nèi)的液體制冷劑的量。（3）設(shè)備資本投入較大，成本較高。

優(yōu)點：（1）氟利昂冷凍工藝，冷凍劑對環(huán)境污染相對較小。（2）沒有二次換熱，降低了能耗，生產(chǎn)效率高，同時操作強度及操作人員數(shù)量大大降低。（3）液化效率高，適合液化量大的生產(chǎn)需要。

3.3.3 高壓法

高壓法與中壓法的工藝相似，因為系統(tǒng)需要在更高的壓力下工作，因此對設(shè)備的耐高壓性能要求更高，但液化效率較高，且液化溫度高，只需要常溫的水冷即可滿足要求，將大量的節(jié)省耗能，也有不少單位采用這種方法，也是我單位未來打算嘗試的方向。

4 結(jié)束語

氯氣液化的方式主要就是三種，其液化原理基本相同，只是一種物理變化，不同在于關(guān)注的具體因素不同。不同的企業(yè)應(yīng)根據(jù)各自的條件采用適合本企業(yè)的方法。但不管采用哪種方式都要首先考慮液化的安全問題。安全環(huán)保是企業(yè)發(fā)展的基石，也是時代賦予企業(yè)應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任，同時也要緊緊依靠技術(shù)進步來實現(xiàn)發(fā)展，保證節(jié)能降耗、 增產(chǎn)節(jié)約，走可持續(xù)發(fā)展道路，為氯堿生產(chǎn)發(fā)揮最大效益和發(fā)展綠色氯堿生產(chǎn)做出積極貢獻。