CN103411386A - 一种冷冻膨胀式氯气液化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷冻膨胀式氯气液化方法。现有氯气液化装置易爆炸或污染环境。本发明中透平式氯气压缩机组的输出端通过增压制动风机、制动冷却器、预冷器及主氯气液化器与主气液分离器的输入端连接，主气液分离器的一个输出端通过辅氯气液化器与辅气液分离器的输入端连接，辅气液分离器的一个输出端通过膨胀机、第二冷却管及第三冷却管与尾氯分配台的输入端连接。本发明的具体步骤是：透平式氯气压缩机组和增压制动风机对原料氯气进行加压，制动冷却器、预冷器和主氯气液化器对氯气进行冷却，主气液分离器对气液混合物进行分离，辅氯气液化器对氯气进行二次冷却，辅气液分离器对气液混合物进行二次分离。本发明方法安全、节能、环保。

Description

一种冷冻膨胀式氯气液化方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种冷冻膨胀式氯气液化方法。

背景技术

目前工业生产中制取液氯常用的有三种方法：即低温低压法、中温中压法和高温高压法。生产中制取液氯的安全程度随压力升高而降低，但能耗相应降低。前两种方法所需冷量均由冷冻机提供，其冷媒有液氨和氟利昂两种。前者以氯化钙盐水间接冷却，但当液氨泄漏进入系统后，会产生三氯化氮且在积聚达一定含量时，容易分解爆炸。后者为直冷式，较为节能，但氟利昂在若干年后全球将禁用，目前已限制生产，原因是氟利昂会破坏臭氧层，对地球生物生存环境造成危害。后两种方法加压方式多采用硫酸液环压缩机，产品容易受硫酸污染，且液环压缩机效率仅为30%--40%，降低了节能效果。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种冷冻膨胀式氯气液化方法，采用该方法制取液氯，节能、环保效果明显，且安全可靠。

本发明方法使用的设备包括透平式氯气压缩机组、增压式膨胀机组、第一冷却管、制动冷却器、预冷器、主氯气液化器、主气液分离器、液氯储槽、辅氯气液化器、辅气液分离器、第二冷却管、第三冷却管、尾氯分配台、第四冷却管和冷冻机组。

所述的增压式膨胀机组包括增压制动风机、膨胀机和传动轴，增压制动风机和膨胀机之间通过传动轴连接。

所述透平式氯气压缩机组的输入端开放设置，输出端与增压制动风机的输入端连接；透平式氯气压缩机组上设有压缩机冷却水进口和压缩机冷却水出口；增压制动风机的输出端与第一冷却管的一端连接；第一冷却管整体设置在制动冷却器内部，另一端与预冷器的输入端连接；制动冷却器上设有冷却器冷却水进口和冷却器冷却水出口；预冷器的输出端与主氯气液化器的输入端连接，主氯气液化器的输出端与主气液分离器的输入端连接；主气液分离器的一个输出端与液氯储槽的一个输入端连接，另一个输出端与辅氯气液化器的输入端连接；辅氯气液化器的输出端与辅气液分离器的输入端连接，辅气液分离器的一个输出端与液氯储槽的另一个输入端连接；辅气液分离器的另一个输出端与增压式膨胀机组的膨胀机的输入端连接，膨胀机的输出端与第二冷却管的一端连接；第二冷却管整体设置在辅氯气液化器内部，另一端与第三冷却管的一端连接；第三冷却管整体设置在预冷器内部，另一端与尾氯分配台的输入端连接；尾氯分配台上设有多个用户接入端。

所述的第四冷却管整体设置在主氯气液化器内部，一端与冷冻机组的输入端连接，另一端与冷冻机组的输出端连接。

本发明的具体步骤如下：

步骤1.将0.15～0.2MPa的原料氯气经透平式氯气压缩机组加压至0.5MPa，并经冷却水冷却至常温。

步骤2.经步骤1加压冷却的氯气进入增压式膨胀机组的增压制动风机再次加压至0.55MPa以上，然后经过设置在制动冷却器内部的第一冷却管冷却使氯气恢复常温；从第一冷却管输出的氯气通过预冷器进行预冷却至9～10℃后进入主氯气液化器，冷冻机组提供的经节流等焓膨胀而降温的冷媒通过第四冷却管对进入主氯气液化器的氯气进一步冷却，使其降温至4～6℃，从而生成气液混合物进入到主气液分离器。

步骤3.采用主气液分离器对气液混合物进行分离，将液氯收集到液氯储槽，然后将液氯包装成品，氯气进入辅氯气液化器。

步骤4.辅氯气液化器对氯气进行再次冷却、液化，使其降温至-2～2℃。

步骤5.采用辅气液分离器对气液混合物进行二次分离，将液氯收集到液氯储槽，然后将液氯包装成品，氯气进入增压式膨胀机组的膨胀机进行等熵膨胀。

步骤6.通过膨胀机等熵膨胀后的压力为0.1～0.3Mpa、温度为-22～-18℃的氯气经第二冷却管与经过辅氯气液化器的氯气进行热交换，使其升温至9～10℃，然后进入第三冷却管，与经过预冷器的氯气进行热交换而恢复常温后送入尾氯分配台分配给尾氯用户。

本发明的有益效果：

1、本发明采用透平式氯气压缩机组对氯气加压，其效率可达60%--80%，是硫酸液环泵的2倍，因而节能效果显著，而且节约硫酸，避免硫酸污染产品。

2、本发明与低温低压法制取液氯相比，氯气由于压力升高，其临界液化温度由－25℃升至－15℃，从而使同一规格的冷冻机由低温工况上升至空调工况，其能力提高一倍以上，节能效果十分显著。

3、本发明采用膨胀机对液化后的尾氯膨胀制冷，使得0.1～0.5MPa的氯气内能被回收做能源，从而实现更进一步节能。

4、本发明由于压缩机效率的提高、冷冻机效率的提高以及尾氯内能的回收，使得冷冻机冷媒的用量减少，从而减少液氨泄漏产生三氯化氮造成爆炸的危险，或减少氟利昂对大气臭氧层的破坏，保护地球生物的生存环境。

5、本发明为现有低温低压法或中温中压法制液氯装置的节能改造提供了一种新方法。

附图说明

图1为本发明设备系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种冷冻膨胀式氯气液化方法使用的设备包括透平式氯气压缩机组1、增压式膨胀机组2、第一冷却管3、制动冷却器4、预冷器5、主氯气液化器6、主气液分离器7、液氯储槽8、辅氯气液化器9、辅气液分离器10、第二冷却管11、第三冷却管12、尾氯分配台13、第四冷却管14和冷冻机组15。

增压式膨胀机组2包括增压制动风机2-1、膨胀机2-2和传动轴2-3，增压制动风机2-1和膨胀机2-2之间通过传动轴2-3连接。

透平式氯气压缩机组1的输入端开放设置，输出端与增压制动风机2-1的输入端连接；透平式氯气压缩机组1上设有压缩机冷却水进口a和压缩机冷却水出口b；增压制动风机2-1的输出端与第一冷却管3的一端连接；第一冷却管整体设置在制动冷却器4内部，另一端与预冷器5的输入端连接；制动冷却器4上设有冷却器冷却水进口c和冷却器冷却水出口d；预冷器5的输出端与主氯气液化器6的输入端连接，主氯气液化器6的输出端与主气液分离器7的输入端连接；主气液分离器7的一个输出端与液氯储槽8的一个输入端连接，另一个输出端与辅氯气液化器9的输入端连接；辅氯气液化器9的输出端与辅气液分离器10的输入端连接，辅气液分离器的一个输出端与液氯储槽8的另一个输入端连接；辅气液分离器10的另一个输出端与增压式膨胀机组的膨胀机2-2的输入端连接，膨胀机2-2的输出端与第二冷却管11的一端连接；第二冷却管11整体设置在辅氯气液化器9内部，另一端与第三冷却管12的一端连接；第三冷却管12整体设置在预冷器5内部，另一端与尾氯分配台13的输入端连接；尾氯分配台13上设有三个用户接入端。

第四冷却管14整体设置在主氯气液化器6内部，一端与冷冻机组15的输入端连接，另一端与冷冻机组15的输出端连接。

该冷冻膨胀式氯气液化方法的具体步骤如下：

步骤1.将0.15～0.2MPa的原料氯气经透平式氯气压缩机组1加压至0.5MPa，并经冷却水冷却至常温。

步骤2.经步骤1加压冷却的氯气进入增压式膨胀机组的增压制动风机2-1再次加压至0.55MPa以上，然后经过设置在制动冷却器4内部的第一冷却管3冷却使氯气恢复常温；从第一冷却管3输出的氯气通过预冷器5进行预冷却至9～10℃后进入主氯气液化器6，冷冻机组15提供的经节流等焓膨胀而降温的冷媒通过第四冷却管14对进入主氯气液化器6的氯气进一步冷却，使其降温至4～6℃，从而生成气液混合物进入到主气液分离器7。

步骤3.采用主气液分离器7对气液混合物进行分离，将液氯收集到液氯储槽8，然后将液氯包装成品，氯气进入辅氯气液化器9。

步骤4.辅氯气液化器9对氯气进行再次冷却、液化，使其降温至-2～2℃。

步骤5.采用辅气液分离器10对气液混合物进行二次分离，将液氯收集到液氯储槽8，然后将液氯包装成品，氯气进入增压式膨胀机组的膨胀机2-2进行等熵膨胀。

步骤6.通过膨胀机2-2等熵膨胀后的压力为0.1～0.3Mpa、温度为-22～-18℃的氯气经第二冷却管11与经过辅氯气液化器9的氯气进行热交换，使其升温至9～10℃，然后进入第三冷却管12，与经过预冷器5的氯气进行热交换而恢复常温后送入尾氯分配台13分配给尾氯用户。

该冷冻膨胀式氯气液化方法的设备工作原理：

0.15～0.2MPa的原料氯气经透平式氯气压缩机组1加压并冷却至0.5MPa的常温氯气，然后进入增压式膨胀机组的增压制动风机2-1再次加压至0.55MPa以上，并进入设置在制动冷却器4内部的第一冷却管3冷却使氯气恢复常温。然后经预冷器5进入主氯气液化器6，与冷冻机组15提供的经节流等焓膨胀而降温的冷媒通过第四冷却管14进行间接热交换，使其降温至4～6℃，其产生的气液混合物经主气液分离器7分离，液氯进入液氯储槽8，然后将液氯包装成品，氯气经过辅氯气液化器9再次产生的气液混合物经辅气液分离器10分离，液氯进入液氯储槽8，然后将液氯包装成品，氯气进入增压式膨胀机组的膨胀机2-2进行等熵膨胀，释放的内能经过传动轴2-3传递给增压式膨胀机组的增压制动风机2-1。膨胀产生的压力为0.1～0.3Mpa、温度为-22～-18℃的氯气进入第二冷却管11，与经过辅氯气液化器9的氯气进行热交换冷却至-2～2℃，然后进入第三冷却管12，与经过预冷器５的氯气进行热交换，使尾氯回温至常温后进入尾氯分配台13分配给尾氯用户。

Claims (1)

1. 一种冷冻膨胀式氯气液化方法，其特征在于：该方法使用的设备包括透平式氯气压缩机组、增压式膨胀机组、第一冷却管、制动冷却器、预冷器、主氯气液化器、主气液分离器、液氯储槽、辅氯气液化器、辅气液分离器、第二冷却管、第三冷却管、尾氯分配台、第四冷却管和冷冻机组；

所述的增压式膨胀机组包括增压制动风机、膨胀机和传动轴，增压制动风机和膨胀机之间通过传动轴连接；

所述透平式氯气压缩机组的输入端开放设置，输出端与增压制动风机的输入端连接；透平式氯气压缩机组上设有压缩机冷却水进口和压缩机冷却水出口；增压制动风机的输出端与第一冷却管的一端连接；第一冷却管整体设置在制动冷却器内部，另一端与预冷器的输入端连接；制动冷却器上设有冷却器冷却水进口和冷却器冷却水出口；预冷器的输出端与主氯气液化器的输入端连接，主氯气液化器的输出端与主气液分离器的输入端连接；主气液分离器的一个输出端与液氯储槽的一个输入端连接，另一个输出端与辅氯气液化器的输入端连接；辅氯气液化器的输出端与辅气液分离器的输入端连接，辅气液分离器的一个输出端与液氯储槽的另一个输入端连接；辅气液分离器的另一个输出端与增压式膨胀机组的膨胀机的输入端连接，膨胀机的输出端与第二冷却管的一端连接；第二冷却管整体设置在辅氯气液化器内部，另一端与第三冷却管的一端连接；第三冷却管整体设置在预冷器内部，另一端与尾氯分配台的输入端连接；尾氯分配台上设有多个用户接入端；

所述的第四冷却管整体设置在主氯气液化器内部，一端与冷冻机组的输入端连接，另一端与冷冻机组的输出端连接；

该方法的具体步骤是：

步骤1.将0.15～0.2MPa的原料氯气经透平式氯气压缩机组加压至0.5MPa，并经冷却水冷却至常温；

步骤2.加压冷却后的原料氯气进入增压式膨胀机组的增压制动风机再次加压至0.55MPa以上，然后经过设置在制动冷却器内部的第一冷却管冷却使氯气恢复常温；从第一冷却管输出的氯气通过预冷器进行预冷却至9～10℃后进入主氯气液化器，冷冻机组提供的经节流等焓膨胀而降温的冷媒通过第四冷却管对进入主氯气液化器的氯气进一步冷却，使其降温至4～6℃，从而生成气液混合物进入到主气液分离器；

步骤3.采用主气液分离器对气液混合物进行分离，将液氯收集到液氯储槽，然后将液氯包装成品，氯气进入辅氯气液化器；

步骤4.辅氯气液化器对氯气进行再次冷却、液化，使其降温至-2～2℃；

步骤5.采用辅气液分离器对气液混合物进行二次分离，将液氯收集到液氯储槽，然后将液氯包装成品，氯气进入增压式膨胀机组的膨胀机进行等熵膨胀；

步骤6.通过膨胀机等熵膨胀后的压力为0.1～0.3Mpa、温度为-22～-18℃的氯气经第二冷却管与经过辅氯气液化器的氯气进行热交换，使其升温至9～10℃，然后进入第三冷却管，与经过预冷器的氯气进行热交换而恢复常温后送入尾氯分配台分配给尾氯用户。

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