CN103411387B - 一种膨胀式氯气液化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种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。本发明的设备中透平式氯气压缩机组的输出端通过增压制动风机与第一冷却管的一端连接；第一冷却管的另一端与预冷器的输入端及主膨胀机的输入端连接；预冷器的输出端通过氯气液化器与气液分离器的输入端连接；气液分离器的一个输出端通过尾氯膨胀机、第二冷却管及第三冷却管与尾氯分配台连接；主膨胀机的输出端通过第四冷却管及第五冷却管与透平式氯气压缩机组的输入端连接。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加压，冷却器、预冷器和氯气液化器对氯气进行冷却，气液分离器对气液混合物进行分离。本发明方法安全、节能、环保。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种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。
本发明的设备包括透平式氯气压缩机组、增压式膨胀机组、冷却器、预冷器、氯气液化器、气液分离器、液氯储槽和尾氯分配台。
所述的增压式膨胀机组包括增压制动风机、主膨胀机、主轴、主轴齿轮、惰轮、副轴齿轮、副轴和尾氯膨胀机；所述的增压制动风机和主膨胀机之间通过主轴连接，主轴上固定设置有主轴齿轮，主轴齿轮通过惰轮与副轴齿轮啮合，副轴齿轮固定设置在副轴上，副轴的一端与尾氯膨胀机固定连接。
所述透平式氯气压缩机组的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冷却器内部，另一端与预冷器的输入端及主膨胀机的输入端连接；冷却器上设有冷却器冷却水进口和冷却器冷却水出口；预冷器的输出端与氯气液化器的输入端连接，氯气液化器的输出端与气液分离器的输入端连接；气液分离器的一个输出端与液氯储槽的输入端连接，另一个输出端与增压式膨胀机组的尾氯膨胀机的输入端连接；尾氯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。
所述主膨胀机的输出端与第四冷却管的一端连接；第四冷却管整体设置在氯气液化器内部，另一端与第五冷却管的一端连接；第五冷却管整体设置在预冷器内部，另一端与透平式氯气压缩机组的输入端连接。
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到0.55MPa以上，然后经过设置在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一部分氯气通过预冷器进行预冷却后进入氯气液化器进一步冷却至9～10℃，生成气液混合物进入到气液分离器。
步骤3.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，氯气进入增压式膨胀机组的尾氯膨胀机进行等熵膨胀。
步骤4.通过尾氯膨胀机等熵膨胀后的压力为0.08～0.12MPa、温度为-22～-18℃的氯气经第二冷却管与氯气液化器中的氯气进行热交换，将其升温至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至常温，然后送入尾氯分配台分配给尾氯用户。
步骤5.从第一冷却管输出的另一部分氯气进入增压式膨胀机组的主膨胀机进行等熵膨胀。等熵膨胀后的压力为0.18～0.22MPa、温度为-17～-13℃的氯气经第四冷却管与经过氯气液化器的氯气进行热交换，将其升温至9～10℃，然后进入第五冷却管，与经过预冷器的氯气进行热交换至常温，然后回到透平式氯气压缩机组进行再循环。
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、本发明采用尾氯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。
3、本发明使用氯气本身作为冷媒，彻底消除了以氨做冷媒易生成三氯化氮造成的液氯爆炸的危险，杜绝了氟利昂造成的对臭氧层的破坏，保护地球生物的生存环境。
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，一种膨胀式氯气液化方法的设备包括透平式氯气压缩机组1、增压式膨胀机组2、冷却器3、预冷器4、氯气液化器5、气液分离器6、液氯储槽7和尾氯分配台8。
增压式膨胀机组2包括增压制动风机2-1、主膨胀机2-2、主轴2-3、主轴齿轮2-4、惰轮2-5、副轴齿轮2-6、副轴2-7和尾氯膨胀机2-8；增压制动风机2-1和主膨胀机2-2之间通过主轴2-3连接，主轴2-3上固定设置有主轴齿轮2-4，主轴齿轮通过惰轮2-5与副轴齿轮2-6啮合，副轴齿轮固定设置在副轴2-7上，副轴的一端与尾氯膨胀机2-8固定连接。
透平式氯气压缩机组1的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3-1的一端连接；第一冷却管整体设置在冷却器3内部，另一端与预冷器4的输入端及主膨胀机2-2的输入端连接；冷却器3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4的输出端与氯气液化器5的输入端连接，氯气液化器5的输出端与气液分离器6的输入端连接；气液分离器6的一个输出端与液氯储槽7的输入端连接，另一个输出端与增压式膨胀机组的尾氯膨胀机2-8的输入端连接；尾氯膨胀机2-8的输出端与第二冷却管5-1的一端连接；第二冷却管整体设置在氯气液化器5内部，另一端与第三冷却管4-1的一端连接；第三冷却管整体设置在预冷器4内部，另一端与尾氯分配台8的输入端连接。
主膨胀机2-2的输出端与第四冷却管5-2的一端连接；第四冷却管整体设置在氯气液化器5内部，另一端与第五冷却管4-2的一端连接；第五冷却管4-2整体设置在预冷器4内部，另一端与透平式氯气压缩机组1的输入端连接。
该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再次加压到0.55MPa以上，然后经过设置在冷却器3内部的第一冷却管3-1冷却使氯气恢复常温；从第一冷却管输出的一部分氯气通过预冷器4进行预冷却后进入氯气液化器5进一步冷却至9～10℃，生成气液混合物进入到气液分离器6。
步骤3.气液分离器6对气液混合物进行分离，将液氯收集到液氯储槽7，然后将液氯包装成品，氯气进入增压式膨胀机组的尾氯膨胀机2-8进行等熵膨胀。
步骤4.通过尾氯膨胀机2-8等熵膨胀后的压力为0.08～0.12MPa、温度为-22～-18℃的氯气经第二冷却管5-1与氯气液化器5中的氯气进行热交换，将其升温至9～10℃，然后进入第三冷却管4-1，与经过预冷器4的氯气进行热交换至常温，然后送入尾氯分配台8分配给尾氯用户。
步骤5.从第一冷却管输出的另一部分氯气进入增压式膨胀机组的主膨胀机2-2进行等熵膨胀。等熵膨胀后的压力为0.18～0.22MPa、温度为-17～-13℃的氯气经第四冷却管5-2与经过氯气液化器5的氯气进行热交换，将其升温至9～10℃，然后进入第五冷却管4-2，与经过预冷器4的氯气进行热交换至常温，然后回到透平式氯气压缩机组1进行再循环。
该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再次加压到0.55MPa以上，并进入设置在冷却器3内部的第一冷却管3-1使氯气恢复常温。从第一冷却管输出的一部分氯气经预冷器4进入氯气液化器5，产生的气液混合物经气液分离器6分离，液氯进入液氯储槽7用于液氯包装，氯气进入增压式膨胀机组的尾氯膨胀机2-8进行等熵膨胀，释放的内能经过副轴齿轮2-6，惰轮2-5传递给主轴齿轮2-4，与主膨胀机2-2通过主轴2-3共同驱动制动风机2-1。经过尾氯膨胀机2-8膨胀产生的压力为0.08～0.12MPa、温度为-22～-18℃的氯气进入第二冷却管5-1，与经过氯气液化器5的氯气不断进行热交换，，将其升温至9～10℃，然后进入第三冷却管4-1，与经过预冷器4的氯气进行热交换，使尾氯回温至接近常温后进入尾氯分配台8分配给尾氯用户。从第一冷却管输出的另一部分氯气进入增压式膨胀机组的主膨胀机2-2进行等熵膨胀，膨胀产生的压力为0.18～0.22MPa、温度为-17～-13℃的氯气进入第四冷却管5-2，与经过氯气液化器5的氯气不断进行热交换，将其升温至9～10℃，然后进入第五冷却管4-2，与经过预冷器4的氯气进行热交换，回温至接近常温后回到透平式氯气压缩机组1进行再循环。
Claims (1)
1.一种膨胀式氯气液化方法，其特征在于：该方法的设备包括透平式氯气压缩机组、增压式膨胀机组、冷却器、预冷器、氯气液化器、气液分离器、液氯储槽和尾氯分配台；
所述的增压式膨胀机组包括增压制动风机、主膨胀机、主轴、主轴齿轮、惰轮、副轴齿轮、副轴和尾氯膨胀机；所述的增压制动风机和主膨胀机之间通过主轴连接，主轴上固定设置有主轴齿轮，主轴齿轮通过惰轮与副轴齿轮啮合，副轴齿轮固定设置在副轴上，副轴的一端与尾氯膨胀机固定连接；
所述透平式氯气压缩机组的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冷却器内部，另一端与预冷器的输入端及主膨胀机的输入端连接；冷却器上设有冷却器冷却水进口和冷却器冷却水出口；预冷器的输出端与氯气液化器的输入端连接，氯气液化器的输出端与气液分离器的输入端连接；气液分离器的一个输出端与液氯储槽的输入端连接，另一个输出端与增压式膨胀机组的尾氯膨胀机的输入端连接；尾氯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；
所述主膨胀机的输出端与第四冷却管的一端连接；第四冷却管整体设置在氯气液化器内部，另一端与第五冷却管的一端连接；第五冷却管整体设置在预冷器内部，另一端与透平式氯气压缩机组的输入端连接；
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.加压冷却后的氯气进入增压式膨胀机组的增压制动风机再次加压到0.55MPa以上，然后经过设置在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一部分氯气通过预冷器进行预冷却后进入氯气液化器进一步冷却至9～10℃，生成气液混合物进入到气液分离器；
步骤3.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，氯气进入增压式膨胀机组的尾氯膨胀机进行等熵膨胀；
步骤4.通过尾氯膨胀机等熵膨胀后的压力为0.08～0.12MPa、温度为-22～-18℃的氯气经第二冷却管与氯气液化器中的氯气进行热交换，将其升温至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至常温，然后送入尾氯分配台分配给尾氯用户；
步骤5.从第一冷却管输出的另一部分氯气进入增压式膨胀机组的主膨胀机进行等熵膨胀；等熵膨胀后的压力为0.18～0.22MPa、温度为-17～-13℃的氯气经第四冷却管与经过氯气液化器的氯气进行热交换，将其升温至9～10℃，然后进入第五冷却管，与经过预冷器的氯气进行热交换至常温，然后回到透平式氯气压缩机组进行再循环。
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