发布时间 : 星期日 文章氯碱工艺氯气处理毕业设计(1)更新完毕开始阅读72768311336c1eb91a375d5d
内蒙古科技大学毕业设计 1.前言
1 前 言
1.1 概述
氯气，化学式为Cl?，分子量70.906。常温常压下为黄绿色有毒气体，易压缩可液化为金黄色液态氯，是氯碱工业的主要产品之一，可用作强氧化剂。氯气中混和体积分数为5%以上的氢气时遇强光可能会有爆炸的危险。氯气能与有机物和无机物进行取代反应和加成反应生成多种氯化物。氯气对人的呼吸器官有强烈的刺激性，吸入过多时还会致死。氯气比空气重，约为空气的2.5倍。氯气能溶于水，但溶解度不大。氯气溶于水同时与水反应生成盐酸和次氯酸，因此氯水具有极强的腐蚀性。氯气在四氯化碳、氯仿等溶剂中溶解度较大，比在水中的溶解度约大20倍。
氯气的用途极为广泛，重要用途如：杀菌消毒、漂白及制浆、冶炼金属、制造无机氯化物、制造有机氯化物及有机物。
1.2 氯气处理方法
从电解槽出来的湿氯气，一般温度较高，并伴有大量水蒸汽及盐雾等杂质。这种湿氯气，对钢铁及大多数金属有强烈的腐蚀作用，只有某些金属材料或非金属材料在一定条件下，才能耐湿氯气的腐蚀。例如金属钛，聚氯乙烯、酚醛树脂、陶瓷、玻璃、橡胶、聚酯、玻璃钢等，因而使得生产及运输极不方便。但干燥的氯气对钢铁等常用材料的腐蚀在通常情况下较小，所以湿氯气的干燥在生产和使用氯气过程中是普遍的处理方法。
氯气干燥前通常先使氯气冷却，使湿氯气中的大部分水蒸汽被冷凝除去，然后用干燥剂进一步出去水分。干燥后的氯气经过压缩，再送至用户。
在不同的温度与压力下气体中的含水量可以用水蒸汽分压来表示。在同一压力下，温度愈高，含水量愈大。其水蒸汽分压也就愈高。
为了使氯气能用钢铁材料制成的设备及管道进行输送或处理，要求氯气的含水量小于0.05%（如果用透平压缩机输送氯气，则要求含水量小于100ppm）。因此必须将氯气中的水分进一步除去。在工业上，均采用浓硫酸来干燥氯气，因为浓硫酸具有：（1）不与氯气发生化学反应；（2）氯气在硫酸中的溶解度小；（3）浓硫酸有强烈的吸水性；（4）价廉易得；（5）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀；（6）浓硫酸可以回收利用等特点，故浓硫酸是一种较为理想的氯气干燥剂。
当温度一定时，硫酸浓度愈高、其水蒸汽分压愈低；当硫酸浓度一定时，温度降低，则水蒸汽分压也降低。也就是说硫酸的浓度愈高、温度愈低，硫酸的干燥能力也就愈大，即氯气干燥后的水分愈少。但如果硫酸的温度太低的话，则硫酸与水能形成结晶水合物而析出。因此原料硫酸与用后的稀硫酸在储运过程中，
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内蒙古科技大学毕业设计 1.前言
尤其在冬季必须注意控制温度和浓度，以防止管道堵塞。硫酸浓度在84%时，它的结晶温度为+8℃，所以在操作中一般将H2SO4温度控制在不低于10℃。此外，硫酸与湿氯气的接触面积和接触时间也是影响干燥效果的重要因素。故用硫酸干燥湿氯气时，应掌握以下几点：（1）硫酸的浓度，（2）硫酸温度，（3）硫酸与氯气的接触面积和接触时间。
生产中使用的氯气还需要有一定的压力以克服输送系统的阻力，并满足用户对氯气压力的要求。因此在氯气干燥后还需用气体压缩机对氯气进行压缩。
综上所述，氯气处理系统的主要任务是： 1．氯气干燥；
2. 将干燥后的氯气压缩输送给用户； 3. 稳定和调节电解槽阳极室内的压力，保证电解工序的劳动条件和干燥后的氯气纯度。
1．3氯气处理工艺流程简介
根据氯处理的任务，氯处理的工艺流程包括氯气的冷却、干燥脱水、净化和压缩、输送几个部分。 ⑴ 氯气的冷却
氯气的冷却因方式的不同，可分为直接冷却、间接冷却和氯水循环冷却三种流程。
直接冷却流程：工艺设备投资少，操作简单，冷却效率高，但是，此流程排出的污水含有氯气，腐蚀管路，污染环境，同时使氯损失增大，且耗费大量蒸汽。
间接冷却流程：操作简单，易于控制，操作费用低，氯水量小，氯损失少，并能节约脱氯用蒸汽。冷却后氯气的含水量可低于0.5％。
氯水循环冷却流程：冷却效率高，操作费用低于直接冷却法，高于间接冷却法，投资比前者告而低于后者。缺点是热交换器所用冷却水温度要求低于15℃，因此需要消耗冷冻量并需增设氯水泵、氯水循环槽使流程复杂化。 ⑵ 氯气的干燥
氯气干燥时均以浓硫酸为干燥剂，分为填料塔串联硫酸循环流程和泡沫塔干燥流程。
填料塔串联硫酸循环流程：该流程对氯气负荷波动的适应性好，且干燥氯气的质量稳定，硫酸单耗低，系统阻力小,动力消耗省。但设备大，管道复杂，投资及操作费用较高。
泡沫塔干燥流程：此流程设备体积小，台数少，流程简单，投资及操作费用低。其缺点是压力降较大，适应氯气负荷波动范围小，塔板易结垢，同时由于塔内酸未能循环冷却，塔温高，因此出塔氯气含水量高，出塔酸浓度高故酸耗较大。 ⑶ 氯气的净化
氯气离开冷却塔，干燥塔或压缩机时，往往夹带有液相及固相杂质。管式、丝网式填充过滤器是借助具有多细孔通道的物质作为过滤介质，能有效地去除水雾或酸雾，净化率可达94％－99％，而且压力降较小，可用于高质量的氯气处
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内蒙古科技大学毕业设计 1.前言
理。
根据以上各流程的优缺点最后确定氯气处理工艺流程如下：两段列管间接冷却，硫酸干燥塔（填料塔），硫酸干燥塔（泡罩塔）串联干燥流程。此工艺效果好，氯气输送压力大，设备少，系统阻力小，操作稳定，经济性能优越。
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内蒙古科技大学毕业设计 2.氯气工艺计算
2 氯气工艺计算
2.1.氯气处理工艺流程简图
氯气处理工艺流程见下，据此进行物料衡算和热量衡算。
干氯气冷却水一钛冷却器冷却水氯水二钛冷却器硫酸干燥塔Ⅰ60%硫酸80%硫酸硫酸干燥塔Ⅱ75%硫酸浓硫酸
图2-1 氯气处理工艺流程图
湿氯气由电解到氯处理界区外管道，温度由85℃降至80℃后进入氯处理系统，有部分水蒸气冷凝下来，并溶解氯气。进入第一段钛冷却器冷却至46℃，再经过二段钛冷却器冷却至18℃。然后进入一段硫酸干燥塔，用80％硫酸干燥脱水，出塔硫酸浓度降到60％，出塔气体最后进入二段硫酸干燥塔，用98％硫酸干燥脱水，出塔硫酸浓度降到75%,此时出塔的气体含水量以完全满足输送要求，经除沫器进入透平式氯压机，经压缩后送至用户。
2 .2计算依据
1．生产规模：75kt/a100%NaOH；
2．年生产时间（按年工作日330天计算）：330×24=7920小时；
3．计算基准：以生产1t100%NaOH为基准；
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