提高氯氣干燥的效率之我見

范生波

（黑龍江鑫泰石化有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161033）

1 氯氣干燥的必要性

如果不進行氯氣的干燥，那么當濕氯氣從電解槽中脫出時，其自身溫度會非常高，且夾雜許多雜質，會造成金屬腐蝕，影響生產設備的正常運行。具體來說，濕氯氣會帶來以下危害：第一，氯氣的含水量、雜質量過多，會給氯氣總管帶來嚴重的腐蝕問題。這不僅會影響到正常的生產，而且也會增加維修成本，降低化工企業的經濟效益。第二，當氯氣含有較多的水分時，就有可能形成酸霧。而酸霧具有較強的腐蝕性，經過后期的冷卻、冷凝、沉積等有可能會積聚到管道表面，導致管道使用性能無法保證。尤其是會增加運輸阻力，影響到氯氣運輸效率。第三，濕氯氣還會給冷凝器造成影響，使其內部形成液膜，增大加熱阻力，導致氯氣液化效率變低。第四，在實際生產中，多是通過測定氯氣中的含水量來評估氯氣質量。尤其是在氯化氫石墨合成的生產中，如果氯氣含有過多的水分、雜質，經過燃燒后其中的雜質就會積聚在氯氣燈頭部，經過長時間累積，氯氣燈就有可能出現破裂、損壞等問題，甚至會導致鹽酸裝置停車，帶來更大的經濟損失。因此，未干燥的氯氣的危害非常大，不僅會給管路、設備帶來腐蝕問題，而且也會影響到最終產品的質量。面對這一問題，化工企業只有采取干燥氯氣的方法才能杜絕這些危害。但同時，化工企業若想追求生產效益，提高氯氣干燥效率，還要對現有的氯氣干燥方法進行優化，并從生產實際入手深入分析影響氯氣干燥效果的因素，采取有效的應對措施，消除不良因素的影響，保證氯氣干燥質量。由此可見，提高氯氣干燥效率具有現實意義。

2 氯氣干燥原理

一般情況下，工業生產中多以濃硫酸為干燥劑進行氯氣干燥。因為濃硫酸與氯氣不會發生反應，且自身不易揮發，脫水效率高。這樣當濕氯氣經過濃硫酸時，其中的水分就會被吸收。也就是說，決定氯氣干燥效率的關鍵因素就是濃硫酸的吸收效率。從本質上說，主要是氯氣分壓、硫酸液面上蒸汽分壓的差值決定了濃硫酸吸水效率。專業術語稱之為傳質推動力。其差值越大，也就是傳質推動力越大時，氯氣干燥效率越高。反之，越低。另外，在溫度不變的情況下，濃硫酸的濃度與水蒸氣分壓成反比；在濃硫酸溫度不變的情況下，溫度、水蒸氣分壓則是成正比的。這說明在氯氣干燥過程中，一定要控制濃硫酸濃度、溫度，以免影響到氯氣的干燥效率。

3 提高氯氣干燥效率的方法

3.1 控制氯氣冷卻溫度

通常情況下，氯氣的最佳冷卻溫度為12～15℃。結合氯氣干燥過程來看，溫度越低，氯氣含水量也會降低。同時所用濃硫酸量也會降低。也就是說，通過控制氯氣冷卻溫度既能降低濃硫酸的消耗量，也能提升氯氣干燥效率。但也不能過于降低氯氣溫度。因為當其溫度在9.6℃以下時，會形成結晶物，以致于管道、生產設備出現堵塞問題，影響到正常的生產。并且在低溫狀態下，氯氣有可能會與鈦材料發生劇烈反應，引發安全事故。由此可見，應當將氯氣冷卻溫度控制在適宜的范圍內，不能過高，也不能過低。

3.2 控制濃硫酸冷卻溫度

濃硫酸吸水的過程屬于放熱過程。并且該反應的主要推力是氯氣中水蒸氣分壓與濃硫酸中水蒸氣分壓的差值。當兩者的水蒸氣分壓值相等時，其差值為零。這時濃硫酸的吸水作用最低，基本無吸收。另外，當濃硫酸濃度不變時，其水蒸氣分壓會隨著溫度的升高而升高。這時還需控制其水蒸氣分壓，以免此濃硫酸失去吸水效果。因此，應當采取合適的措施控制濃硫酸的冷卻溫度。但是濃硫酸溫度也不能過低。因為過低會形成結晶，解析出固體，導致管路堵塞。比如85%的濃硫酸，在7.9℃以下，就會析出結晶。

結合實際來看，濃硫酸的初步降溫是在高位槽中的冷卻器中。但是這種方式導致管道出現嚴重腐蝕，甚至引發安全事故。對于這種情況，可嘗試加裝一臺列管冷卻器，并依據干燥塔加酸量確定冷卻器規格。這樣既能控制濃硫酸冷卻溫度，也能杜絕腐蝕問題。

3.3 改進干燥塔

干燥塔對氯氣干燥效率也有一定的影響。所以，在氯氣干燥中應提前分析干燥塔中存在的問題，并結合工藝實際改進干燥塔，使干燥塔處于良好運行狀態。

以泡沫塔為例，其優點包括成本低、體積小、效率高等優點。但是它也有阻力大、系統負荷彈性范圍小、氯氣出塔溫度高等缺點。并且從其結構來看，氣液兩相分散為鼓泡層、泡沫層、霧沫層三層。其中最重要的是泡沫層，對干燥效率的影響最大。泡沫塔最常見的問題就是容易產生積液、塔板漏液。造成積液的主要原因就是加酸量過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變形或是氣速不足。對于這些問題，可采取以下改進措施：第一，去除降低液管末端的彎頭，更換為溢流杯。第二，加大塔板厚度，控制塔板變形。第三，提升塔板開孔率，減小塔板阻力。

3.4 消除干燥塔雜質

從實際來看，進入干燥塔的雜質越多，其內部附件的雜質積存問題越嚴重，干燥效率也會無法保證。因此，應采取有效的措施消除干燥塔內的雜質。

具體來說，干燥塔雜質的來源包括氯氣夾帶雜質、濃硫酸夾帶雜質兩種。首先，氯氣夾帶雜質來源包括兩種途徑：第一，設備、管路脫落的各種物質。如玻璃絲、襯膠等。運用水除霧器可分離這種雜質。第二，電解槽氣液分類空間小，導致氯氣夾雜了各種液滴。去除這種雜質時，不能再利用水除霧器。但可采用洗滌的方法去除雜質。因為這些雜質溶于水。比如可加裝填料塔，用氨水洗滌氯氣。為了進一步提高洗滌效果，還可加裝兩個層高較高的填料塔。但是要注意應盡量選擇陶瓷類的填料塔。因為陶瓷易破碎，導致管路堵塞。比如可選擇高分子填料，如氯化聚氯乙烯。這種材料耐高溫、耐腐蝕，可有效消除氯氣夾帶雜質。

其次，濃硫酸夾帶雜質主要來源于濃硫酸的生產、運輸、貯存。顯然，根本無法完全消除濃硫酸夾帶的雜質。對此，可采用定期清洗干燥塔的方法，消除雜質對干燥塔的影響。或者是在干燥塔出入口處加裝閥門，緩解外部環境、內部環境對干燥塔的腐蝕，并在塔板雜質積存嚴重時，切換干燥塔，從而消除濃硫酸中雜質的影響。

3.5 提高氯氣冷卻效果

通過提高氯氣冷卻效可以盡快降低氯氣冷卻溫度。尤其是要采取措施解決氯氣產量低時的冷卻效果不佳問題。從實際來看，氯氣或冷卻水偏流、換熱效果不好等都會影響到氯氣的冷卻效果。對此，可從這兩方面入手，制定針對性的解決措施。首先，對于換熱效果不好這一問題來說，由于導熱系數不變，所以可通過增加換熱面積來提升換熱效果。另外，氯氣流速低也會影響到換熱效果。對此，可采取在冷卻器入口處加裝閥門的方法，依據氯氣產量靈活調整冷區器使用數量。這樣即便是氯氣產量下降，也可充分發揮出冷卻器的作用，提升冷卻效果。尤其是可以節約水資源，減少資源浪費。其次，對于氯氣、冷卻水偏流問題，可采取控制冷卻水流量、氯氣流量的方法。

4 結語

綜上所述，氯氣干燥效率對氯氣制備質量、工藝效益的影響非常大。而且，氯氣含水量還是評估氯氣質量的關鍵指標。因此，化工企業應當重視氯氣干燥工藝，并針對現有工藝的不足，進行優化、改進，從而提升氯氣干燥工藝的應用水平，消除各種不良因素對氯氣干燥工藝的影響，真正提高氯氣干燥率。