CN102767692A

CN102767692A - 液氯气化系统

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Publication number: CN102767692A
Application number: CN2012102801363A
Authority: CN
Inventors: 梁显军; 丁辉; 张洪军; 王文涛; 石丽杰; 薛刚
Original assignee: SHENYANG ORIENT TITANIUM INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHENYANG ORIENT TITANIUM INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-08-08
Also published as: CN102767692B

Abstract

本发明创造涉及一种液氯气化系统。采用的技术方案是：由液氯气化部分、水蒸气加热部分和氯气缓冲部分构成；液氯气化部分：气化器液氯入口连液位调节阀，氯气出口和缓冲罐间管线上设温度测量表和压力测量表，温度测量表与液位测量表串级，液位测量表分别连接液位计口和液位调节阀；气化器外设氯气泄漏检测报警仪。水蒸气加热部分：水蒸气入口连接压力调节阀，冷凝水出口依次连接冷凝水疏水器和酸度分析仪，压力调节阀与压力测量表连接。氯气缓冲部分：缓冲罐氯气出口管线上依次设流量调节阀和流量计，在缓冲罐与流量调节阀间的管线上设泄放阀，泄放阀与压力测量表连接。本发明创造生产操作稳定，安全可靠，气化效率和传热效率高，耗能低。

Description

液氯气化系统

技术领域

本发明创造属于氯气生产领域，具体地涉及一种采用饱和水蒸汽间接加热液氯以获得纯度高，安全性高的氯气生产系统。

背景技术

氯气是无机化工产品，是由食盐电解而得，广泛应用于农药、医药、造纸、有机化工、无机化工、精细化工等行业和领域，很多以氯气为化工原料或化学品的行业都对氯气的纯度要求很高，而通过液氯气化所获得氯气的纯度高。特别是那些本身不生产氯气而又需要氯气的工厂，多采用对液氯进行气化的方法来获取氯气。

现有技术中，液氯的气化是采用热水间接加热法：液氯气化器设有夹套或在气化器内设有盘管，通以热水来间接加热液氯，以获取氯气。该技术要求热水温度控制在85℃以下，存在的问题主要是：

（1）在液氯中存在有三氯化氮（NCl₃），三氯化氮是一种很危险的化学物质，极易爆炸，且爆炸威力很大。以往采用热水加热气化液氯的技术，由于液氯比三氯化氮更容易气化，在液氯的气化过程中三氯化氮大部分留在未蒸发的液氯中。随着液氯不断地蒸发，使留在液氯残液中的三氯化氮含量越来越高，当三氯化氮在液氯中的浓度超过5％时，如果这些液氯完全蒸发，气相中的三氯化氮的浓度也达5％，即达到了爆炸的危险。为了防止三氯化氮在液氯气化过程中由于浓缩而发生爆炸，以往在生产中采用不使液氯全部气化的方法。当气化器中还剩有1／3～1／4的液氯时，便将这部分液氯排出气化器，用碱液分解三氯化氮。因此这种方法不能连续生产，又降低了生产效率，其热效率也低，并有1／3～1／4的液氯不能用于主要生产，只能生产次氯酸钠。

（2）液氯“热水气化法”为了生产的稳定运行，通常设有专用的热水循环系统，热水在加热气化液氯后被冷却，降低了温度，然后被送至热水加热系统。先进入热水贮罐，再用泵抽送至热水加热器，用蒸汽加热至80℃左右，再送至液氯气化器。热水的循环升温要有一套仪表控制系统，这使液氯气化流程复杂化。如果操作不慎，还有安全隐患。

（3）“热水气化法”只有液氯气化的功能，没有使氯气升温过热的功能。以往采用的热水气化液氯，只能得到所要求压力条件下饱和温度的氯气。例如：当使用氯气的用户需要压力为3.64大气压（绝）、温度为30℃的过热氯气，而采用“热水气化法”只能得到压力为3.64大气压（绝）、温度为0℃的饱和氯气。如果要想使液氯气化所得到的氯气的压力和温度都能满足要求，就需要在液氯气化后另设氯气加热器来提高氯气温度。这也使“热水气化法”液氯气化流程复杂化。

发明内容

为了解决以上问题，本发明创造提供一种采用列管式蒸发器，并用低压水蒸汽间接加热液氯，以获得纯度高，安全性高的氯气生产系统。

为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：一种液氯气化系统：由液氯气化部分、水蒸汽换热部分和氯气缓冲部分构成。

所述的液氯气化部分是：气化器的液氯入口端连接液位调节阀，气化器的氯气出口通过管线与缓冲罐连接，在气化器的氯气出口和缓冲罐之间的管线上设有温度测量表和压力测量表，温度测量表与液位测量表串级，液位测量表分别与气化器的液位计口Ⅰ、液位计口Ⅱ和液位调节阀连接；气化器的外围设有氯气泄漏检测报警仪。

所述的水蒸汽换热部分是：设在气化器下端的水蒸汽入口端连接压力调节阀，设在气化器下端的冷凝水出口端依次连接冷凝水疏水器和酸度分析仪，压力调节阀与压力测量表连接。

所述的氯气缓冲部分是：缓冲罐的氯气出口管线上依次设有流量调节阀和流量计，在缓冲罐与流量调节阀之间的管线上设有泄放阀，泄放阀与压力测量表连接。

上述的液氯气化系统：所述的气化器是：由上封头、筒体和下封头构成密闭的容器；上封头上设有安全泄放口；下封头上设有冷凝水出口、水蒸汽入口和排污口；筒体的上端设有氯气出口和液位计口Ⅰ，筒体的下端设有液氯入口、液位计口Ⅱ和排液口，筒体内并列设有若干套管式换热管，套管式换热管由内管和外管构成，内管与水蒸汽入口相通，外管与冷凝水出口相通。

上述的液氯气化系统：所述的内管为不锈钢管，外管为蒙乃尔合金管。

上述的液氯气化系统：在气化器和缓冲罐的上端分别设有安全阀Ⅰ和安全阀Ⅱ；安全阀Ⅰ与气化器的安全泄放口管线连接，在安全阀Ⅰ的前后管线上分别设有防爆膜Ⅰ和防爆膜Ⅱ；安全阀Ⅱ与缓冲罐连接的管线上设有防爆膜Ⅲ，安全阀Ⅱ出口管线上设有防爆膜Ⅳ。

本发明创造的有益效果是：

（一）本发明创造气化器内的的换热管采用蒙乃尔合金换热管，能分解三氯化氮，因此可以使液氯气化生产连续化，年生产连续运转可达8000小时，提高了生产效率。

（二）采用蒸汽加热气化液氯，比热水加热气化液氯的传热效率高。热水的给热膜系数一般为500～600 kcal／㎡·h·℃，而蒸汽冷凝的给热膜系数达7000～8000 kcal／㎡·h·℃，不仅提高了传热效率，并减少了液氯气化器的传热面积，减小了液氯气化器的占地面积。

（三）本发明创造的液氯气化器集液氯气化和氯气加热于一体，即有液氯气化功能又有使氯气升温过热的功能，使氯气的压力和温度能在同一个气化器中实现用户的要求，简化了工艺流程。

（四）本发明创造采用低压蒸汽加热，省去 “热水法”的热水加热循环供应系统，也简化了工艺流程。

（五）本发明创造生产安全稳定性高。

附图说明

图1是本发明创造的结构示意图。

图2是本发明创造中气化器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种液氯气化系统：由液氯气化部分、水蒸汽换热部分和氯气缓冲部分构成。

所述的液氯气化部分是：气化器（1）的液氯入口（25）端连接液位调节阀（4），气化器（1）的氯气出口（22）通过管线与缓冲罐（2）连接，在气化器（1）的氯气出口（22）和缓冲罐（2）之间的管线上设有温度测量表（9）和压力测量表（13），温度测量表（9）与液位测量表（10）串级，液位测量表（10）分别与气化器（1）的液位计口Ⅰ（33）、液位计口Ⅱ（32）和液位调节阀（4）连接；气化器（1）的外围设有氯气泄漏检测报警仪（5）。

所述的水蒸汽换热部分是：设在气化器（1）下端的水蒸汽入口（30）端连接压力调节阀（3），设在气化器（1）下端的冷凝水出口（27）端依次连接冷凝水疏水器（11）和酸度分析仪（12），压力调节阀（3）与压力测量表（13）连接。

所述的氯气缓冲部分是：缓冲罐（2）的氯气出口管线上依次设有流量调节阀（16）和流量计（15），在缓冲罐（2）与流量调节阀（16）之间的管线上设有泄放阀（14），泄放阀（14）与压力测量表（13）连接。

如图2所示，所述的气化器（1）是：由上封头（21）、筒体（23）和下封头（28）构成密闭的容器；上封头（21）上设有安全泄放口（20）；下封头（28）上设有冷凝水出口（27）、水蒸汽入口（30）和排污口（29）；筒体（23）的上端设有氯气出口（22）和液位计口Ⅰ（33），筒体（23）的下端设有液氯入口（25）、液位计口Ⅱ（32）和排液口（31），筒体（23）内并列设有若干套管式换热管，套管式换热管由内管（26）和外管（24）构成，内管（26）与水蒸汽入口（30）相通，外管（24）与冷凝水出口（27）相通。所述的内管为不锈钢管，外管为蒙乃尔合金管。

如图1所示，上述的液氯气化系统：在气化器（1）和缓冲罐（2）的上端分别设有安全阀Ⅰ（6）和安全阀Ⅱ（17）；安全阀Ⅰ（6）与气化器（1）的安全泄放口（20）管线连接，在安全阀Ⅰ（6）的前后管线上分别设有防爆膜Ⅰ（7）和防爆膜Ⅱ（8）；安全阀Ⅱ（17）与缓冲罐（2）连接的管线上设有防爆膜Ⅲ（19），安全阀Ⅱ（17）出口管线上设有防爆膜Ⅳ（18）。

本发明创造的工作原理是：

（一）本发明创造的工艺流程

由界区外送来的液氯，经过液位调节阀（4），并通过液位测量表（10）的联锁控制，送入气化器（1）中（液氯走套管式换热管管间），并使液氯在气化器中保持一定的液位高度。液氯在气化器中用＜120℃的饱和蒸汽间接加热，气化为氯气，从气化器上端的氯气出口（22）送出并被送入缓冲罐（2）中。氯气在缓冲罐暂短停留，并进行气液分离。出缓冲罐的氯气经流量计（15）的计量，并由流量调节阀（16）控制输出的氯气流量为设定值，送往用户。

在气化器中，液氯气化所用的加热蒸汽是由界区外送来的＜120℃的饱和水蒸汽，经压力调节阀（3）和水蒸汽入口（30）送入气化器中，饱和水蒸汽从内管（26）自下而上进入套管式换热管，然后从内管的顶部进入内管和外管（24）之间的空隙，从上向下流动，与液氯从换热管的外侧自下而上逆流间接换热。由于与液氯接触的外管的材质为蒙乃尔合金，蒙乃尔合金能催化分解三氯化氮，当液氯或氯气与蒙乃尔合金接触，它们中所含的三氯化氮便能被催化分解。在气化器走管间的液氯，不断地被从气化器外送进来的新鲜液氯推动与蒸汽换热而被全部气化。液氯中的三氯化氮不断被催化分解，在气化器内不会积累，这样就可以使无论是气相中还是液相中的三氯化氮的含量，都能保持在远离产生爆炸危险的浓度。

蒸汽冷凝水，从气化器下部的冷凝水出口（27）送出，经疏水器（11）排入地沟（如果蒸汽冷凝水需要回收，则排入专用蒸汽冷凝水收集槽）。在疏水器的蒸汽冷凝水的排出管上设有在线酸度分析仪（12）。通过检测蒸汽冷凝水中的酸度变化来判断气化器内的换热管是否有被腐蚀穿处，因为管间一侧的液氯或氯气的压力大于管内侧的水蒸汽压力，所以液氯或氯气会穿过漏点进入管内蒸汽里面，并随冷凝水排出。氯进入蒸汽冷凝水中，会使水呈酸性。因此通过酸度分析仪的检测可以判断换热管是否有漏点。

在气化器的氯气出口管线上，设有温度测量表（9）和压力测量表（13）。前者与液位侧量表（10）通过液位调节阀（4）联锁控制气化器的液位及液氯气化后的氯气温度。后者与压力调节阀（3）联锁控制液氯气化系统的氯气压力。

在缓冲罐（2）与流量调节阀（16）之间设有氯气泄放阀（14）。当液氯气化系统的氯气压力超过设定值上限，泄放阀（14）受压力测量表（13）控制而打开，将系统内的氯气排放至废氯气回收系统。当系统的氯气压力低于设定值的下限时，泄放阀（14）将受压力测量表（13）控制自动关闭。

（二）本发明创造的自动控制

压力测量表（13）调节控制压力调节阀（3），并控制氯气泄放阀（14）。当气化器的出口氯气压力高于控制指标，则压力测量表（13）给出信号，令压力调节阀（3）关小，减少进气化器（1）的蒸汽量，使液氯的气化量减少，从而使液氯气化系统的氯气压力降低。反之，当氯气压力低于控制指标，则压力测量表（13）便会发出信号令蒸汽压力调节阀（3）开大，增加进气化器（1）的蒸汽量，使液氯的气化量增加，致使液氯气化系统的氯气压力升高，直至达到氯气压力控制指标。压力测量表（13）还联锁控制氯气泄放阀（14）。当液氯气化系统的氯气压力超过控制指标，达到设定值的上限，压力测量表（13）便给出信号令泄放阀（14）打开，将液氯气化系统的氯气泄放到废氯气回收系统。当由于氯气的泄放使液氯气化系统的压力达到设定值的下限，压力测量表（13）会发出指令信号使泄放阀（14）关闭。这样就可以保持液氯气化系统的氯气压力在控制指标左右，不致偏离得过大。因此也起到了保护液氯气化系统的作用。

液位测量表（10）和温度测量表（9）联锁调节控制液位调节阀（4）。当液氯气化器（1）的液氯液位超过控制指标时，液位测量表（10）便给出信号令液氯液位调节阀（4）关小，以减少气化器（1）的进液氯量，使气化器（1）内的液氯液位降低。反之，当液氯液位低于控制指标时，则液位测量表（10）会发出信号令调节阀（4）开大，增加液氯进量，使液氯液位提高，以此达到调节控制液氯液位在控制指标范围内。

气化器温度测量表（9）与液位测量表（10）联锁控制液位调节阀（4）的原理如下：当液氯气化器（1）出口的氯气温度超过温度控制指标，温度测量表（9）通过液位测量表（10）发出信号，令液位调节阀（4）开大，增加进气化器（1）的液氯量，使气化器（1）中液氯的液位升高，这样就减少了氯气过热段的换热面积，从而减少传给氯气的热量，因此使氯气的温度降低；反之，当氯气温度低于控制指标，则温度测量表（9）通过液位测量表（10）发出信号，令液位调节阀（4）关小，减少进气化器（1）的液氯量，使气化器（1）中液氯的液位降低，从而增加氯气过热段的换热面积，以增加传给氯气的热量，使氯气的温度升高，以此来达到调节控制氯气温度。

氯气流量是由流量计（15）通过调节控制流量调节阀（16）来达到控制指标。当氯气的流量超过设定值，则流量计（15）发出调节信号，令流量调节阀（16）关小，使流出系统的氯气流量减少。而当流量调节阀（16）关小后，流量调节阀（16）前面的液氯气化系统的氯气压力就会增大，如果液氯气化系统的氯气压力超过控制指标，压力测量表（13）就会给出信号，令压力调节阀（3）关小，以减少进气化器（1）的蒸汽量，使气化器（1）的液氯气化量减少，使氯气量减少至设定值。反之，当液氯气化系统供出的氯气流量低于设定值，流量计（15）将令流量调节阀（16）开大，导致系统流出的氯气量增多，这会使系统的氯气压力降低，当系统的氯气压力降低到设定指标以下时，压力测量表（13）就会发出信号令蒸汽压力调节阀（3）开大，增加进气化器（1）的蒸汽量，使得气化器（1）的液氯气化量增加，直至氯气流量达到设定值。

（三）本发明创造的安全保护措施

设置了泄放阀（14）。在氯气流量调节阀（16）之前有两个作用：1）保证液氯气化系统在操作压力设定值上下限范围内运行。当液氯气化系统的氯气压力超过设定值上限，泄放阀（14）自动打开，将系统内的氯气排放至废氯气回收系统。当系统的氯气压力低于设定值的下限时，泄放阀（14）自动关闭。2）在系统开车时，液氯气化系统内存有空气，这些空气混入氯气中使氯气的纯度降低，因此要将这部分氯气排掉。可打开氯气泄放阀（14）的旁路阀，将这些氯气排放至废氯气回收系统，在分析排放的氯气纯度合格后再关闭旁路阀。

在气化器和缓冲罐上分别设有安全阀Ⅰ（6）和安全阀Ⅱ（17），在每个安全阀前后管线上装有防爆膜，以保护安全阀。安全阀Ⅰ（6）和安全阀Ⅱ（17）的开启压力比泄放阀的泄放压力高，只有当泄放阀失灵时才被打开。

外管的材质采用蒙乃尔合金，能在液氯气化器（1）的操作条件下催化分解三氯化氮。可以有效地防止液氯和氯气中因三氯化氮含量达到危险的浓度而引起爆炸，充分保障液氯气化系统的安全。

在气化器（1）附近设有氯气泄漏检测报警仪（5），当气化器周围环境的空气中含有氯气达0.1㎎／? 时就开始报警，达1㎎／?时为高报警。

设置蒸汽冷凝水酸度分析仪（12），通过检测蒸汽冷凝水酸度变化来判断气化器内是否有氯气和液氯泄漏到冷凝水中。因为气化器（1）壳程一侧的液氯和氯气的压力比管程侧的水蒸汽的压力高。冷凝水中若溶有氯气，会使冷凝水的酸度发生变化，当冷凝水中的酸度为PH＜6，就说明气化器内有换热管漏了，须停车检查，采取措施解决问题。

Claims

1.一种液氯气化系统，其特征在于：由液氯气化部分、水蒸汽换热部分和氯气缓冲部分构成；

所述的液氯气化部分是：气化器（1）的液氯入口（25）端连接液位调节阀（4），气化器（1）的氯气出口（22）通过管线与缓冲罐（2）连接，在气化器（1）的氯气出口（22）和缓冲罐（2）之间的管线上设有温度测量表（9）和压力测量表（13），温度测量表（9）与液位测量表（10）串级，液位测量表（10）分别与气化器（1）的液位计口Ⅰ（33）、液位计口Ⅱ（32）和液位调节阀（4）连接；气化器（1）的外围设有氯气泄漏检测报警仪（5）；

所述的水蒸汽换热部分是：设在气化器（1）下端的水蒸汽入口（30）端连接压力调节阀（3），设在气化器（1）下端的冷凝水出口（27）端依次连接冷凝水疏水器（11）和酸度分析仪（12），压力调节阀（3）与压力测量表（13）连接；

2.按照权利要求1所述的液氯气化系统，其特征在于：所述的气化器（1）是：由上封头（21）、筒体（23）和下封头（28）构成密闭的容器；上封头（21）上设有安全泄放口（20）；下封头（28）上设有冷凝水出口（27）、水蒸汽入口（30）和排污口（29）；筒体（23）的上端设有氯气出口（22）和液位计口Ⅰ（33），筒体（23）的下端设有液氯入口（25）、液位计口Ⅱ（32）和排液口（31），筒体（23）内并列设有若干套管式换热管，套管式换热管由内管（26）和外管（24）构成，内管（26）与水蒸汽入口（30）相通，外管（24）与冷凝水出口（27）相通。

3.按照权利要求2所述的液氯气化系统，其特征在于：所述的内管为不锈钢管，外管为蒙乃尔合金管。

4.按照权利要求1、2或3所述的液氯气化系统，其特征在于：在气化器（1）和缓冲罐（2）的上端分别设有安全阀Ⅰ（6）和安全阀Ⅱ（17）；安全阀Ⅰ（6）与气化器（1）的安全泄放口（20）管线连接，在安全阀Ⅰ（6）的前后管线上分别设有防爆膜Ⅰ（7）和防爆膜Ⅱ（8）；安全阀Ⅱ（17）与缓冲罐（2）连接的管线上设有防爆膜Ⅲ（19），安全阀Ⅱ（17）出口管线上设有防爆膜Ⅳ（18）。