液氯氣化生產技術

張賀廣

（河北邢礦硅業科技有限公司，河北邢臺055150）

液氯氣化生產技術

張賀廣

（河北邢礦硅業科技有限公司，河北邢臺055150）

介紹了液氯氣化的生產技術，對液氯氣化的工藝路線進行了分析，并對工裝設備選用、工藝參數確定和生產過程中需注意的問題進行了闡述。

液氯氣化；氯氣吸收；三氯化氮排放

氯氣在常溫常壓下為黃綠色氣體，經壓縮可液化為金黃色液態氯，是氯堿工業的主要產品之一。氯氣是重要的化工原料，用作強氧化劑與氯化劑；具有毒性，主要通過呼吸道侵入人體并溶解在黏膜所含的水分里，會對上呼吸道黏膜造成損害；能與有機物和無機物進行取代或加成反應生成多種氯化物；早期作為造紙、紡織工業的漂白劑。使用氯氣的方式一般為：通過管道將氯氣輸送到使用的裝置，要求制備和使用場所距離要近；另一種就是將氯氣加壓液化儲存到鋼瓶中運輸到使用場所，或用槽車運輸到使用地點。用槽車運輸需要專用槽車，還需要液氯儲槽，故購買氯氣一般使用液氯鋼瓶使氯氣以液體的形式儲存和運輸，經氣化后供其它工序單元使用。

1　　工藝流程設置

因為氯氣劇毒，所以在生產現場不能有任何的泄露，故工藝設計除了液氯氣化工藝流程之外，氯氣的泄壓吸收也是其重要的組成部分［1］。因此本工藝設置為2部分，即液氯氣化部分和氯氣泄壓吸收部分。

1.1液氯氣化部分

氯氣用量較少時，多由液氯鋼瓶氣相出料，但自身的氣化量（特別是冬季）較低，氯氣用量大時無法滿足需求。對鋼瓶直接加熱來加速氣化有可能使液氯溫度急劇上升，引起液氯鋼瓶超壓或安全塞熔化，導致事故發生。液氯氣化時大量吸熱，氣化熱為259.5 kJ/kg，因此，一般選用氣化器進行液氯的氣化。液氯氣化器采用熱水循環加熱，熱水槽循環水依靠外接軟化水補充，并控制一定液位。循環水依靠外接蒸汽管道加熱，并且水溫控制在35～40℃范圍內［2］。液氯鋼瓶置于電子秤上，液氯鋼瓶液相出料，鋼瓶與系統由紫銅管連接，紫銅管要經過耐壓試驗合格后方可使用。為了使輸出的氯氣壓力穩定，設置2個氯氣緩沖罐，在氯氣緩沖罐上部設有安全閥（因屬三類容器），以便在超壓時泄壓保證安全。

1.2氯氣吸收部分

（1）氯氣泄壓吸收部分。當液氯氣化系統，氯氣緩沖罐壓力傳感器壓力≥0.75 MPa時，需排放液氯氣化系統內的氯氣，緩沖罐安全閥泄壓時也需排放氯氣，因此要設置氯氣吸收系統。氯氣吸收系統包括氯氣吸收塔、堿液罐、堿液循環罐、板式換熱器，次氯酸鈉罐及相應的機泵。

（2）氯氣負壓吸收部分。當氯氣鋼瓶氣化結束卸鋼瓶時，需將紫銅管殘留的氯氣抽走，因此需設置負壓吸收系統。噴射泵安裝在堿液循環系統上，噴射泵工作時形成負壓，將氯氣抽至堿液循環系統并被堿液吸收。堿液循環系統與泄壓吸收部分通用。

（3）空氣中氯氣超標部分。在氯氣氣化廠房內安裝若干個氯氣感應探測器，當氯氣泄漏時，氯氣感應探測器探測超出氯氣正常標準后，需用負壓風機對氯氣氣化廠房進行空氣置換。故需設置負壓風機，排出的氣體并入氯氣吸收塔，通過堿液循環系統將氯氣吸收。堿液循環系統與泄壓吸收部分通用。

（4）液氯鋼瓶泄漏。鋼瓶泄漏逸到空氣中的氯氣按空氣中氯氣超標處理，如果鋼瓶無法堵漏，則將鋼瓶投入堿液池，故需要設置一個堿液池。大量泄漏時，操作人員要緊急撤離，按重大事故應急預案處理。

2　　設備及工藝條件選擇

（1）液氯氣化器熱水溫度：35～40℃；工作壓力≤0.55 MPa；熱水泵流量6.5 m3/h，揚程8 m。

（2）氯氣緩沖A罐工作壓力≤0.45 MPa。

（3）氯氣緩沖B罐工作壓力≤0.35 MPa。

（4）氯氣安全泄壓吸收系統安全泄放壓力：≤0.75 MPa。

（5）氯氣負壓吸收系統射流真空泵：真空流量60 m3/h；堿液泵流量25 m3/h，揚程32 m；堿液循環泵流量18 m3/h，揚程20 m；次氯酸鈉泵：流量，25 m3/h，揚程32 m；吸收用氫氧化鈉溶液濃度10%～20%；購買氫氧化鈉溶液濃度30%。

（6）氯氣廠房安全吸收系統氯氣報警濃度：≤1×10-6。

（7）三氯化氮含量不超過200×10-6。

氯氣壓力及各泵的參數選擇根據實際的產能和氯氣進入反應器的參數調整。

3　　生產過程中需注意的問題

3.1氯氣氣化部分

（1）需用專用紫銅管連通鋼瓶與液氯總管。液氯氣化器采用熱水循環加熱，用氣動調節閥自動控制熱水溫度在35～40℃。如液氯總管上的壓力≤0.60MPa時，應對液氯鋼瓶進行熱水加溫，熱水溫度控制在35～40℃。嚴禁使用蒸汽、明火直接加熱鋼瓶。

（2）當外界環境溫度較低時，考慮氯氣的壓力較大，為避免氯氣夾帶液氯和氯氣逆向液化，要注意對氯氣緩沖罐的保溫。新建企業可選擇夾套式氯氣緩沖罐。夾套內通以熱水保溫，使夾帶的液氯完全氣化，也避免氯氣液化。如果現有緩沖罐沒有夾套的，可在緩沖罐下方安裝纏繞伴管，伴管中通入熱水保溫。夾套和伴管所用熱水溫度為35～40℃，可由氣化器熱水循環泵出口引入［3］。

3.2氯氣吸收部分

3.2.1氯氣泄壓吸收部分

當液氯氣化系統，氯氣緩沖罐壓力傳感器壓力≥0.75 MPa時，連鎖自動開啟堿液泵，延時打開氯氣排放閥，排放液氯氣化系統內的氯氣。當系統壓力≤0.50 MPa時，自動關閉氯氣排放閥，延時自動停止堿液泵，停止氯氣泄壓吸收系統。當氯氣鋼瓶氣化結束后，氯氣鋼瓶秤檢測出氯氣凈重低于10 kg，自動關閉切斷閥并報警提示，人工關閉氯氣鋼瓶上的閥門，人工啟動堿液泵，打開該鋼瓶的負壓閥。拆卸連接氯氣鋼瓶的紫銅管緊固螺母，使空氣置換紫銅管里的氯氣到氯氣負壓吸收裝置。完畢后關閉負壓閥，停止堿液泵。禁止在沒有關閉氯氣鋼瓶閥前打開負壓閥，使氯氣鋼瓶抽成負壓。氣化器、氯氣緩沖器通過底部排污口定期向氯氣負壓吸收系統排放，嚴格控制氣化器中三氯化氮含量。當氯氣泄漏時，氯氣感應探測器探測超出氯氣正常標準后，自動啟動堿液泵，啟動負壓風機對氯氣氣化廠房進行空氣置換。

3.2.2液氯鋼瓶泄漏的處理措施

（1）轉動鋼瓶，使泄漏部位處于氯的氣態空間。

（2）泄漏時，應用竹簽木塞做堵漏處理；瓶體焊縫泄漏時，應用內襯橡膠墊片的鐵箍箍緊。泄漏無法處理時，應立即將鋼瓶投入堿液池，嚴禁在泄漏的鋼瓶上噴水。

4　　排污口設置

氯堿生產所用原料鹽中不可避免地帶入銨類物質，銨離子與氯氣發生化學反應產生三氯化氮，在制液氯過程中也被液化混入液氯中。而三氯化氮的沸點比液氯高的多（三氯化氮沸點大于71℃，液氯沸點為-34.6℃），液氯氣化時，三氯化氮不氣化或氣化不完全，久而久之就造成了三氯化氮的富集，液氯中三氯化氮的體積達到5%～6%，在一定條件下（震動、陽光、有機物作用）就會導致爆炸。三氯化氮的自燃爆炸溫度為95℃，在震動或超聲波條件下60℃即發生爆炸，故要嚴格控制氣化的溫度。要在氣化器、緩沖罐底部設置排污口，定期化驗并排放殘液，以防止三氯化氮富集。

參考資料：

［1］荀照壘，劉澤存.淺析液氯氣化工藝設計及尾氣處理措施.山東化工，2013，42：117-119.

［2］龔建長，高洪建.液氯氣化工藝及安全.精細化工中間體，1994，（1）：42-43.

［3］葉琴.液氯汽化工藝的改進.江西煤炭科技，2010，（3）：83-84.

Liquid chlorine gasification technology

ZHANG He-guang
（Hebei Xingtai mining silicon industry technology Co.，Ltd.，Xingtai 055150，China）

The production technology of liquid chlorine gasification was introduced.The process route was analyzed，and the equipment selection，process parameter determination and production process，the problem that need to pay attention to was described.

liquid chlorine gasification；chlorine absorption；nitrogen trichloride emission

TQ124.4+16

B

1009-1785（2015）12-0003-02

2015-06-13

張賀廣（1965—），男，1987年畢業于河北化工學院，高級工程師，現在河北邢礦硅業科技有限公司從事技術管理工作。