发布时间 : 星期六 文章年产65万吨烧碱干燥工段工艺设计说明书(1)更新完毕开始阅读20ef77d480eb6294dc886c01
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随着氯气处理工艺的日臻完善，对干燥脱水的要求及氯气中的含水指标要求越发严格，甚至苛刻；因此在氯气干燥脱水的方式上也越发强化。例如：以往的单个干燥设备纷纷被组合干燥设备、串联干燥设备所代替，就是单个的干燥设备也在强化干燥上做出了改进。一系列的强化措施反映在工艺参数上有了惊人的进步，如：干燥出口的氯气温度不会超过20℃；干燥出口的氯气含水分降低到50ppm以下，甚至15ppm以下。[6]
综观干燥脱水流程，大致可以分成两大类，即以填料塔为主的多台干燥塔串接流程和强化型的板式塔流程。下面详细介绍这两类流程： 4.3.2.1 强化型板式塔流程
国内的氯气干燥脱水工艺不少企业采用“传统内溢流”的泡沫塔，这是一种相当落后的干燥脱水设备，属于淘汰之列。而强化型的板式塔就完全克服了传统泡沫塔的缺点，使其在先进的干燥脱水技术中占据一席之地。强化型的板式塔（下称“强化塔”）与填料塔的容积之比为1∶12 ～20，两者的体积相差甚大；而气流的“空塔速度”却是填料塔的1倍左右，在填料塔中需要48秒钟完成的干燥操作，在强化塔内只需数秒钟即可完成，这就是强化塔的杰出优点。也就是中国特色的干燥设备 —— “小设备大生产”。另外，在强制硫酸干燥的循环上加大了力度：由传统的硫酸“小液流”改成“大液流”、由硫酸自上而下“内溢流”改成硫酸的“外溢流”、由硫酸上进下出不循环改为上下两段硫酸大循环、由传统的“小液气比”改成“大液气比”、由传统的绝热干燥吸收改为等温干燥吸收。
传统的泡沫塔采用的是：“内溢流、小流量”的硫酸绝热吸收干燥方式，液气比例很小。硫酸吸收了气相中的水分所释放出来的热量更多的是被氯气带走，因此干燥塔出口的氯气温度高达50℃以上，传质的推动力不大，因而降低硫酸液面上水蒸汽分压十分困难；使出塔氯气所含的水分居高不下，经常是在0.06 ％以上。既便再增加几个这样的塔、尽管用去很多硫酸，也只是事倍功半。
而强化塔，则采用的是“外溢流、大流量”的硫酸冷却循环吸收干燥方式，液气比增加了7 ～ 10倍。硫酸在每一块塔板上吸收了氯气中的水分所释放出来的稀释热就在“大液流的硫酸循环”中被带走，因此出强化塔的氯气温度不会高于20℃。由于强化塔内硫酸液面上的水蒸汽分压较低，故而传质吸收的推动力较大，使氯气中所含水分明显降低；保持在50ppm以下。以上是在氯气流满负荷或大流量的情况下显示出来的优点。毕竟“板式干燥塔”有其无法克服的缺陷，那就是受到“筛孔气速”的限制。在气相负荷过小的情况下，“筛孔气速”只能保持在“漏液点气速”以下，使塔板上产生大量漏液，
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无法形成泡沫层，干燥效果十分差。只能用增加回流气量来补充，但是回流气量由于受到电解出口氯气总管压力的限制，也不可能无限制的增加，因此干燥效果差无法改变。即使造价便宜，适合于企业的技术改造；但是新建的企业一般是不肯使用强化塔的。
强化塔的流程走向：
（强化塔干燥流程详见下图：）
氯气去净化 22 b 1 2 3 c 4 5 氯气 a d e f g 来自“低位槽”浓硫酸 废硫酸 h I j k 图4-1 强化塔干燥流程示意图 a 强化泡沫塔，b 浓硫酸高位槽，c 浓硫酸“液封管”，d 稀硫酸“液封管”，e 同左，f 稀硫酸冷却器， g 浓硫酸冷却器，h 稀硫酸循环槽，I 浓硫酸循环槽，j 稀硫酸循环泵，k 浓硫酸循环泵 4.3.2.2 多台干燥塔串接流程
常见的多台干燥塔串接流程，一般有数台填料干燥塔串接流程或填料塔与板式塔的组合型双塔流程。
三台或四台填料塔串联在一起对氯气进行干燥脱水，应该说冷却后的湿氯气分别经历多台填料塔的不同浓度硫酸溶液的传质吸收，出填料塔组合的氯气含水分可以降低到15ppm以下。而不同浓度的硫酸重复在前一个塔中循环使用，因此硫酸的单耗十分低。此类多台干燥塔串接的干燥脱水流程在北美与日本旭化成株式会社等氯碱企业使用得较为普遍。而国内引进的流程多有采用。
采取填料塔与板式塔双塔组合对氯气进行干燥脱水，其优点在于：操作互补性强，
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充分发挥这两种不同类型的干燥设备优点。操作平稳，氯气处理量大；尤其适用于大流量氯气进行干燥脱水的要求。一般来讲，在干燥设备的布置上，经常是把填料塔置于前，而将板式塔置于后。这样的话，不论气相流量之大小都能适用；并且可以发挥板式塔气体处理量大的优点，把好出干燥塔气相含水分的关；但是与填料干燥塔组相比，压力损失会大些。正因为双塔干燥流程适用性强，占地相对要少些，投资费用就稍低些，因此深受国内、外从事氯碱生产企业的欢迎。
而欧洲发达国家及日本旭硝子株式会社等氯碱企业则采用填料塔与板式塔双塔组合使用的方式来进行干燥脱水，此流程以荷兰阿克苏公司命名（称为“阿克苏”方式）。湿氯气干燥脱水同样收到很好的效果，氯气中含水分也可以降低到20ppm以下。国内引进的流程多有采用。
采取填料干燥塔组对氯气进行干燥脱水，其优点在于：操作平稳简单、操作弹性较大、生产管理方便；对于气相流量并没有要求，尤其适用于低流量的氯气进行干燥作业，其干燥效果不随气体流量负荷的变化而变化。这样就特别适应电解负荷经常波动（西部地区）、频繁实施开停车作业的要求。其缺点就在于：由于多台干燥塔串联使用，占地面积较大；另外每个填料干燥塔均需配置硫酸的循环系统和冷却系统，相应消耗的费用很高（包括维修费用在内）。但是从生产管理的角度来看，多台填料塔串联使用不失为是个好方法。
本设计采用的是多台干燥塔串接的流程。（见后面附图1）
该流程采用四台填料塔串联，每台填料塔配有硫酸泵，循环槽，冷却器。按氯气流向，最后一台塔的硫酸浓度最高，依次向前。最前的一只填料塔的硫酸浓度最低，通过计算，为使出塔硫酸浓度达标，当最前塔的硫酸浓度小于65%（三塔串联为75%）时，此时硫酸可作为废酸打入废酸槽外售，其余各塔硫酸依次依靠硫酸泵打入前一塔循环，最后的填料塔则补入89%的新硫酸。[6]硫酸在循环过程中，因吸收水分而温度升高，为了提高吸收效率，必须及时将硫酸冷却，因此每台干燥塔均配有硫酸冷却器。 (a) 填料塔的结构与特点[4]
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图4-2 填料塔的结构简图
1—气体出口 2—液体入口 3—液体分布装置 4—塔壳 5—填料 6—液体再分布器 7—填料 8—支承栅板 9—气体入口 10—液体出口
填料塔为连续接触式的气、液传质设备。它的结构如上图所示。在圆筒形塔体4的下部，设置一层支承板8，支承板上充填一定高度的填料5。液体由入口管2进入经分布器3喷淋至填料上，在填料的空隙中流过，并润湿填料表面形成流动的液膜。液体流经填料后由派出管10取出。液体在填料层中有倾向于塔壁的流动，故填料层较高时，常将其分段，两段之间设置液体再分布器6，以利液体的重新均布。气体在支承板下方入口管9进入塔内，在压强差的推动下，通过填料间的空隙由塔的顶部排出管1排出。填料层内气、液两相呈逆流流动，相际间的传质通常是在填料表面的液体与气相间的界面上进行，两相的组成沿塔高连续变化。
填料塔与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大、分离效率高、持液量小、操作弹性大、压强降低等特点。通过填料材质的选择，可处理腐蚀性的物料。尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出其优越性。但是，填料塔的造价通常高于板式塔，对于含有悬浮物的料液，易聚合的物系则不能适用。而且对于有侧线出料的场合等也不大适宜。