氯碱生产氯气干燥工艺研究

氯碱生产氯气干燥工艺研究

王毅

天津渤天化工有限责任公司天津市300480

摘要：本文主要针对氯碱生产氯气干燥工艺展开分析，思考了氯碱生产氯气干燥工艺的具体的措施和方法，明确了氯碱生产氯气干燥工艺的要点和需要注意的问题。

关键词：氯碱；氯气；干燥；工艺

前言

在氯碱生产氯气干燥方面，一定要采取更好的工艺方法，在采取一些比较创新的技术的同时，一定要考虑氯碱生产氯气干燥工艺是否可行，只有这样，才能够提高氯碱生产氯气干燥工艺的效果。

1、氯碱生产概述

在国内，氯碱行业是我国国民经济的重要组成部分，占有很大的比重。随着全球经济的复苏发展，氯碱行业也得到了迅猛的发展和改善。市场竞争也随之日益加大，各个氯碱企业都在想尽办法提高自身的竞争力，纷纷扩大规模。在2010年上半年开始，我国氯碱的价格就得到很大的回升。我国是全球氯碱生产行业的大国，在2008年开始氯碱行业出现了短暂的低迷，2008年以后，伴随着经济的复苏后，氯碱行业开始恢复，并且以最快的速度得到回升和发展。

氯碱工业作为我国的基础化学工业之一，其产品广泛应用于轻工业、化学工业、纺织工业、冶金工业等国民经济的各个领域。虽然烧碱的生产方法有苛化法、水银法、隔膜法和离子膜法，但目前饱和食盐水电解生产烧碱（同时生产氯气和氢气）的方法主要采用隔膜法和离子膜法，其主要区别在于电解槽中的阴极室和阳极室之间的膜不同，针对不同膜（隔膜、离子膜），电解槽中的各种离子通过膜的能力不同。由于其各自的特点，国内许多企业仍采用两种方法并存生产烧碱。

2、氯碱化工的生产情况分析

建国初期我国的工业是一穷二白的，基础工业更是薄弱，氯碱化工的生产最早是在1930年的上海成立了我国的第一家氯碱工厂，由于历史原因直到建国初期，全国氯碱化工生产厂不到十家，烧碱年产量在一万吨多一点，改革开放后由于国家非常重视氯碱化工产业，使氯碱化工得到了从规模到生产技术的迅猛发展。到上世纪末我国的烧碱产量已经达到了世界第三，现在我国的氯碱产量已经是世界第一了，但是由于氯碱产业发展过快，市场出现了供大于求的现象，在市场经济条件下导致氯碱生产厂家激烈竞争，同时氯碱行业还出现了一个怪现象，就是中低档的产品比比皆是，而高档的氯碱产品有的还需要进口，这就反映出我国目前氯碱行业应该向高、精、尖产品发展，不能再盲目的只重视产量而忽视质量，不能盲目的追求生产效率的提高，造成中低产品过剩，应该根据市场需求情况，控制生产效率，合理供应，只有这样才能达到效益最大化，国家根据氯碱业的行情，及时的提出了氯碱化工产业应该重视技术的更新，而不是传统观念上的产量为先，而且通过实际的调查发现，我国的氯碱化工生产企业，大多还是以中小企业为主，采用的设备和生产技术还比较落后，不能保证产品质量，因此必须从根本上来解决这个问题，氯碱企业要引进先进的生产设备和先进的生产技术，生产出高档的氯碱产品，并对企业生产效率进行动态跟踪控制，这样才能占据市场主动，避免过度生产造成资源浪费，又可以填补因对市场估计不足，导致的生产跟不上，在实际的生产过程中，尽量采用最新的生产原理和技术，以此来保证氯碱化工的生产效率和生产质量。我国目前有机氯产品、高档产品、专用产品、深加工、高附加值产品，特别是对氯碱工业发展有十分重要意义的精细化工产品比例小，开发力度不够。

3、原氯气干燥工艺概况

该公司10万t/a离子膜烧碱生产中，氯气干燥工艺流程是在负压条件下，高温、高湿氯气首先进入氯水洗涤塔降温、除去夹带盐等杂质，接着，进入钛管冷却器和水雾捕集器，然后在进入组合式干燥塔的填料段与稀硫酸逆向接触干燥后，进入组合式干燥塔的泡罩塔段被浓硫酸进一步干燥，最后，经过酸雾捕集器除去酸雾得到符合工艺指标的氯气。该干燥生产工艺虽安全、稳定，但不适合更大量的氯气处理，而且浓硫酸消耗量大。夏季吨氯消耗浓硫酸23kg，冬季吨氯消耗浓硫酸21kg。

经过分析发现，浓硫酸消耗大的主要原因是原有干燥工艺流程较短，若要达到氯气干燥的工艺指标，就不得不加大浓硫酸量。理论上，98%硫酸从泡罩塔的顶层塔板加入，依次通过塔板自流至塔底后，质量分数达到88%～94%时，才排到填料塔。实际操作中，为了实现氯中含水≤0.02%；氯气纯度≥98%的工艺指标，不得不加大浓硫酸的流量。这样就导致大量高浓度的硫酸过早地溢流入填料塔，使填料塔排出的废酸浓度提高。浓硫酸消耗量大的另外一个原因是所用浓硫酸杂质多。因此，为了满足20万t/a离子膜烧碱生产中的氯气处理要求、降低浓硫酸消耗，必须对现有的氯气处理工艺进行改进。

4、工艺优化措施

氯气的干燥实质是硫酸与湿氯气接触后，水从氯气扩散到硫酸中的传质过程。该过程是靠氯气中的水蒸气分压P1与硫酸中组分水的平衡水蒸气分压P2之差ΔP推动的，即传质推动力为ΔP=P1-P2。传质推动力越大，干燥效果就越好。由于硫酸吸收水分时放出大量热，而硫酸浓度一定时，温度高时水蒸气分压就高，则传质推动力ΔP降低。因此，在干燥操作时应控制浓硫酸的温度。特别是最后一塔的进酸温度，因为被干燥后的氯气中含水量取决于最后一塔内硫酸液面上的水蒸气分压。

目前，常用的氯气干燥设备有3种，即填料塔、强化泡沫塔和泡罩塔。填料塔操作平稳，弹性较大，塔的阻力降小，但占地面积大，投资较多，大修时清理检修难度较大。强化泡沫干燥塔易操作，且弥补了填料塔投资大、占地大的不足，但该塔的阻力降大，动力消耗大。因此，该公司与成达化工设计院合作，对原工艺进行了改进，采用填料塔与泡罩塔组合流程，设计建设了20万t/a离子膜烧碱项目中氯气处理工序，改进后的氯气干燥工艺流程见图1。该流程结构紧凑，占地面积较小，充分发挥了填料塔操作弹性大和泡罩塔处理量大、干燥效率高的优势。

氯气中被干燥后的水含量取决于最后一塔工艺指标的控制，因此，需要知道泡罩塔的负荷性能。要降低浓硫酸消耗，首先要在保证氯气质量合格、安全生产的前提下，尽可能地降低泡罩塔中浓硫酸的流量。因此，结合目前泡罩塔的规格参数，计算出它的水力学性能。

实践中发现同样的氯气量可以有多个硫酸流量与之匹配。如要降低硫酸的消耗，就要在操作区域内，尽量使硫酸流量接近下限。通常，为了安全稳定生产，保持流量稍大于下限流量。只要根据氯气流量适时调节硫酸流量，就能节约大量硫酸。

在此基础上，还应该提高浓硫酸的质量，降低杂质含量。这样，也可以延长塔的大修周期。

5、结论

20万t/a离子膜烧碱项目建成投产半年以来，经氯处理工序处理后的氯气均达到各项工艺指标，氯中含水≤0.01%；氯气纯度≥98%。而且，浓硫酸消耗量大大降低，即使在夏季，每干燥1吨氯气，浓硫酸消耗未超过20kg。

改进工艺后，干燥系统稳定，干燥后的氯气质量达到各项工艺指标，而且大大降低了浓硫酸的用量，降低了生产成本。

结束语

综上所述，氯碱生产氯气干燥工艺有很多，在当前快速发展的工艺大背景下，我们要考虑更好的工艺措施，本文总结了氯碱生产氯气干燥工艺的要点和应用要求，可供今后参考。

参考文献：

[1]刘立初.离子膜法和隔膜法制碱工艺的对比分析[J].中国氯碱，2017（1）：11-14.

[2]张乃慧，仇志义，林自扬.戈尔膜过滤器在盐水精制中的应用[J].氯碱工业，2017，10（1）：16-17.