CN112387050B - 一种镁电解氯气净化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁电解氯气净化工艺。净化工艺包括除尘、洗涤、压缩、分配等步骤。本发明在除尘和压缩步骤之间设置组合洗涤操作，在氯气液化前设置组合除沫装置。采用本发明中的工艺，既能保证洗涤除尘的效果，也能保证前端干法除尘设备故障后的洗涤效果，工艺更可靠。采用本发明中的工艺可以使净化后的氯气粉尘+酸雾≤5ppm，水分≤100ppm，可以将镁电解氯气液化成液氯贮存，实现氯气循环利用的目的。

Description

一种镁电解氯气净化工艺
技术领域
本发明属于尾气处理技术领域，具体涉及一种镁电解氯气净化工艺。
背景技术
在海绵钛生产企业镁电解槽产出的氯气目前有两个及以上走向，氯气主要是经过净化后直接通入氯化炉进行生产；在氯化炉出现故障时考虑两种方案对氯气进行吸收。一种是在通过现在的制钙工序进行消化吸收，但目前制钙工序消化吸收能力有限，最大仅能接收150m3/h的氯气量，电解槽最大氯气产量为970m3/h，吸收能力有限，且不能做到连续性的生产，会导致镁电解槽被迫停槽，若不能及时恢复，则面临电解槽死槽的风险，存在很大的生产安全隐患。为保证镁电解不停槽，另一种应急处理方案是将氯气进行液化后变成液氯贮存，但镁电解出来的氯气经目前的净化工序处理后还含一定的挥发氯化物和硫酸根及水分，液化工序运行过程中的挥发物易造成液化机组和液氯钢瓶瓶阀堵塞，硫酸根含量偏高易造成设备的腐蚀和造成管道及液化机组的故障，给液化器和液氯安全生产带来很大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是克服现有净化工艺的不足，提供一种镁电解氯气净化工艺，使净化后的氯中含氯化物粉尘、酸雾和水分满足氯气液化的安全生产要求，实现将镁电解氯气进行液化后达到氯气循环利用的目的；同时，提高系统的可靠性，解决循环硫酸液含固量、耗酸高和系统堵塞的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种镁电解氯气净化工艺，包括以下步骤：
(1)除尘：将从电解槽出来的氯气送入干法除尘装置中，去除氯气中的粉尘；干法除尘装置包括顺次连接的重力沉降箱和袋式除尘器；
(2)洗涤：将除尘后的氯气送入氯气洗涤组合塔中进行洗涤；氯气洗涤组合塔对进入的氯气依次进行动力波洗涤、空塔喷淋洗涤和填料洗涤，洗涤后的液体经硫酸排渣过滤器(3)排渣过滤后循环使用；
(3)压缩：经氯气组合洗涤塔洗涤后的氯气通过丝网除沫器除沫，然后采用环液压缩机将洗涤后的氯气加压至0.15~0.3MPa，环液压缩机所用循环液为浓硫酸；
(4)分配：压缩后的氯气进入氯气分配台，正常情况下氯气进入氯化工序使用，异常情况下氯气送入废气吸收工序或者是氯气液化工序；在进入氯气液化工序前，氯气先通过氯气除沫组合器，氯气除沫组合器包括串联设置的硅油棉滤芯和布林克除雾器。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤(1)中进入干法除尘装置的氯气的流量为950~1000m3/h。
进一步，步骤(1)中进入干法除尘装置的氯气的流量为970m3/h。
进一步，经过干法除尘装置除尘后氯气的含尘量为10~30mg/Nm3。
进一步，通过氯气洗涤组合塔和氯气除沫组合器后的氯气中粉尘+酸雾≤5ppm，水分≤100ppm。
进一步，氯气洗涤组合塔包括动力波洗涤器、洗化塔和硫酸排渣过滤器；动力波洗涤器包括湍流混合筒和涡旋混合吸收器，湍流混合筒底部安装有向上喷射的动力波喷嘴；洗化塔包括位于洗化塔下端的沉降室，沉降室的上方为喷淋室，喷淋室的上方设置有填料层，涡旋混合吸收器的下端与喷淋室的下端连通；喷淋室的上端设置有第一喷嘴，填料层的上方设置有第二喷嘴，第二喷嘴的上方设置有丝网除沫器；硫酸排渣过滤器的进液口通过过滤给料泵与沉降室的底部连接，动力波喷嘴、第一喷嘴和第二喷嘴均通过硫酸泵与硫酸排渣过滤器相连接；硫酸泵的出液口设置有换热器；洗化塔的出口与环液压缩机相连接，环液压缩机出口与氯气分配台相连接。
进一步，步骤中环液压缩机将洗涤后的氯气加压至0.2MPa。
本发明的有益效果是：
1、采用氯气先经过动力波洗涤器洗涤，再经过空塔喷淋洗涤，最后经过填料洗涤器的氯气组合洗涤方式，比采取单一的洗涤方式洗涤除尘的效果更好。同时，在前端袋式除尘器出现破损时也能保证氯气的洗涤除尘效果。
动力波洗涤器是一种新型、高效的洗涤设备。由于气液两相高速逆向对撞形成一个高度湍动的泡沫区，在该区域内，气液两相呈高速湍流接触，接触表面积大，而且这些接触表面不断地得到迅速更新，氯气先经过动力波洗涤器洗涤，就能达到高效的洗涤效果。
中间采用空塔喷淋洗涤，一方面保证了动力波洗涤后的气液分离空间，同时也减轻了填料洗涤出现堵塞的问题。最后采用填料洗涤的方法，由于填料中气液接触的比表面较大，能保证洗涤的效果。
因此，采用动力波洗涤器+空塔洗涤+填料洗涤的组合洗涤除尘方式，既能保证洗涤除尘的效果，也能保证前端干法除尘设备故障后的洗涤效果，系统更可靠。
2、采用排渣过滤器对硫酸液进行排渣，可以及时将洗涤的粉尘从循环液中分离除去，减少循环液的含固量，保证洗涤效果。同时，采用自动排渣过滤器过滤硫酸，减轻了人工操作强度和人工操作的危险性。
3、本发明中的氯气除沫组合器先采用普通硅油棉滤芯作为一级过滤大颗粒，能够使二级布林克除雾器发挥高效的除微细粉尘和酸雾的作用；同时，在更换时只需更换价格便宜的一级滤芯，减少了维修费用。
4、满足氯气液化的安全指标，镁电解氯气通过该净化后，粉尘+酸雾≤5ppm，水分≤100ppm，氯气浓度≥95%。因此，可以将镁电解氯气液化成液氯贮存，实现氯气循环利用的目的。
附图说明
图1为本发明氯气净化工艺流程图；
图2为氯气洗涤组合塔的主视图；
图3为氯气除沫组合器的连接关系示意图；
其中，1、动力波洗涤器；11、湍流混合筒；12、涡旋混合吸收器；13、动力波喷嘴；2、洗化塔；21、沉降室；22、喷淋室；23、第一喷嘴；24、填料层；25、第二喷嘴；26、丝网除沫器；27、环液压缩机；3、硫酸排渣过滤器；31、硫酸泵；32、换热器；4、氯气除沫组合器；41、硅油棉滤芯；42、布林克除雾器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种镁电解氯气净化工艺，净化工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
(1)除尘：从镁电解槽阳极上出来的氯气，粉尘含量在500mg/Nm3左右；通过氯气支管汇集到氯气总管，再将氯气以970m3/h的流量送入干法除尘装置中，去除氯气中的粉尘；干法除尘装置包括顺次连接的重力沉降箱和袋式除尘器，氯气经重力除尘和袋式除尘后，含尘量降30mg/Nm3左右；
(2)洗涤：将除尘后的氯气送入氯气洗涤组合塔中进行洗涤；如图2所示，氯气洗涤组合塔包括动力波洗涤器1、洗化塔2和硫酸排渣过滤器3；动力波洗涤器1包括湍流混合筒11和涡旋混合吸收器12，湍流混合筒11底部安装有向上喷射的动力波喷嘴13；洗化塔2包括位于洗化塔2下端的沉降室21，沉降室21的上方为喷淋室22，喷淋室22的上方设置有填料层24，涡旋混合吸收器12的下端与喷淋室22的下端连通；喷淋室22的上端设置有第一喷嘴23，填料层24的上方设置有第二喷嘴25，第二喷嘴25的上方设置有丝网除沫器26；硫酸排渣过滤器3的进液口通过过滤给料泵与沉降室21的底部连接，动力波喷嘴13、第一喷嘴23和第二喷嘴25均通过硫酸泵31与硫酸排渣过滤器3相连接；硫酸泵31的出液口设置有换热器32；洗化塔2的出口与环液压缩机27相连接，环液压缩机27出口与氯气分配台相连接；
氯气经过干法除尘装置除尘后进入动力波洗涤器1，氯气自上向下进入湍流混合筒11，硫酸通过动力波喷嘴13自下向上逆向喷入气流中，气液两相高速逆向对撞，当气液两相的动量达到平衡时形成一个高度湍动的泡沫区；在该区域内，气液两相呈高速湍流接触，接触表面积大，而且这些接触表面不断地得到迅速更新，达到高效的洗涤效果；动力波洗涤后的气液混合物通过涡旋混合吸收器12进入洗化塔2的喷淋室22，气体向上运动与第一喷嘴23喷出的硫酸洗涤液接触，对气体进行进一步的洗涤，然后进入填料层24，填料层为丝网结构；第二喷嘴25喷出的硫酸不仅可以冲洗填料层24，还可以进一步对氯气进行洗涤，洗涤效果更好；对氯气洗涤后的硫酸液滴落入沉降室21，然后进入硫酸排渣过滤器3中，以将洗涤液中的粉尘颗粒浓缩后及时排出系统，减少循环硫酸液的含固量；排渣后的硫酸经过硫酸泵31返回到动力波喷嘴13、第一喷嘴23和第二喷嘴25，实现硫酸的循环利用；
(3)压缩：经氯气组合洗涤塔洗涤后的氯气通过丝网除沫器26除沫，然后进入环液压缩机27，其在加压过程中所用循环液为浓硫酸，环液压缩机27将洗涤后的氯气加压至0.2MPa左右；由于采用环液压缩机27，氯气与硫酸是呈湍流状态进行接触，硫酸液滴是呈“雾沫状态”挟带于气流之中，必须在除雾净化工序中予以除去，否则，会导致液化机组列管结垢；
(4)分配：正常情况下，氯气分配台将加压后的氯气进入氯化工序使用；如果氯化工序发生故障，则氯气分配台将加压后的氯气送入废气吸收工序或者是氯气液化工序；
氯气中含水的高低，直接影响氯气的化学活性，含水量越高，对碳钢的腐蚀速度也越快，氯气中含水的影响危害十分严重，它是整个氯气系统的管道、阀门和设备腐蚀加剧，使用寿命大大缩短，检修频繁，影响氯气的安全生产。因此，若要进入液化工序，氯气含水应严格控制在100ppm以下；所以本发明的氯气在进入氯气液化工序前，氯气先通过氯气除沫组合器4除去水沫，氯气除沫组合器4包括串联设置的硅油棉滤芯41和布林克除雾器42。
实施例2
一种镁电解氯气净化工艺，净化工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
(1)除尘：从镁电解槽阳极上出来的氯气，粉尘含量在500mg/Nm3左右；通过氯气支管汇集到氯气总管，再将氯气以1000m3/h的流量送入干法除尘装置中，去除氯气中的粉尘；干法除尘装置包括顺次连接的重力沉降箱和袋式除尘器，氯气经重力除尘和袋式除尘后，含尘量降30mg/Nm3左右；
(2)洗涤：将除尘后的氯气送入氯气洗涤组合塔中进行洗涤；氯气洗涤组合塔对进入的氯气依次进行动力波洗涤、空塔喷淋洗涤和填料洗涤；
(3)压缩：采用环液压缩机将洗涤后的氯气加压至0.3MPa；
(4)除沫：加压后的氯气通过丝网除沫器除沫，然后进入氯气分配台；
(5)分配：氯气分配台根据废气吸收工序的工作状态选择性的将除沫后的氯气送入废气吸收工序或者是氯气液化工序。
实施例3
一种镁电解氯气净化工艺，净化工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
(1)除尘：从镁电解槽阳极上出来的氯气，粉尘含量在500mg/Nm3左右；通过氯气支管汇集到氯气总管，再将氯气以950m3/h的流量送入干法除尘装置中，去除氯气中的粉尘；干法除尘装置包括顺次连接的重力沉降箱和袋式除尘器，氯气经重力除尘和袋式除尘后，含尘量降30mg/Nm3左右；
(2)洗涤：将除尘后的氯气送入氯气洗涤组合塔中进行洗涤；氯气洗涤组合塔对进入的氯气依次进行动力波洗涤、空塔喷淋洗涤和填料洗涤；
(3)压缩：采用环液压缩机将洗涤后的氯气加压至0.15MPa；
(4)除沫：加压后的氯气通过丝网除沫器除沫，然后进入氯气分配台；
(5)分配：氯气分配台根据废气吸收工序的工作状态选择性的将除沫后的氯气送入废气吸收工序或者是氯气液化工序。
虽然结合实施例和附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种镁电解氯气净化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)除尘：将从电解槽出来的氯气送入干法除尘装置中，去除氯气中的粉尘；所述干法除尘装置包括顺次连接的重力沉降箱和袋式除尘器；
(2)洗涤：将除尘后的氯气送入氯气洗涤组合塔中进行洗涤；所述氯气洗涤组合塔包括动力波洗涤器(1)、洗化塔(2)和硫酸排渣过滤器(3)；所述动力波洗涤器(1)包括湍流混合筒(11)和涡旋混合吸收器(12)，所述湍流混合筒(11)底部安装有向上喷射的动力波喷嘴(13)；所述洗化塔(2)包括位于洗化塔(2)下端的沉降室(21)，所述沉降室(21)的上方为喷淋室(22)，所述喷淋室(22)的上方设置有填料层(24)，所述涡旋混合吸收器(12)的下端与喷淋室(22)的下端连通；所述喷淋室(22)的上端设置有第一喷嘴(23)，所述填料层(24)的上方设置有第二喷嘴(25)，所述第二喷嘴(25)的上方设置有丝网除沫器(26)；所述硫酸排渣过滤器(3)的进液口通过过滤给料泵与沉降室(21)的底部连接，所述动力波喷嘴(13)、第一喷嘴(23)和第二喷嘴(25)均通过硫酸泵(31)与所述硫酸排渣过滤器(3)相连接，所述硫酸泵(31)的出液口设置有换热器(32)；所述洗化塔(2)的出口与环液压缩机(27)相连接，所述环液压缩机(27)出口与氯气分配台相连接；所述氯气洗涤组合塔对进入的氯气依次进行动力波洗涤、空塔喷淋洗涤和填料洗涤，洗涤后的液体经硫酸排渣过滤器(3)排渣过滤后循环使用；
(3)压缩：经氯气组合洗涤塔洗涤后的氯气通过丝网除沫器(26)除沫，然后采用环液压缩机(27)将洗涤后的氯气加压至0.15~0.3MPa，所述环液压缩机(27)所用循环液为浓硫酸；
(4)分配：压缩后的氯气进入氯气分配台，正常情况下氯气进入氯化工序使用，异常情况下氯气送入废气吸收工序或者是氯气液化工序；在进入氯气液化工序前，氯气先通过氯气除沫组合器(4)，所述氯气除沫组合器(4)包括串联设置的硅油棉滤芯(41)和布林克除雾器(42)。
2.根据权利要求1所述的镁电解氯气净化工艺，其特征在于：步骤(1)中进入干法除尘装置的氯气的流量为950~1000m3/h。
3.根据权利要求1所述的镁电解氯气净化工艺，其特征在于：经过干法除尘装置除尘后氯气的含尘量为10~30mg/Nm3。
4.根据权利要求1所述的镁电解氯气净化工艺，其特征在于：通过氯气洗涤组合塔和氯气除沫组合器后的氯气中粉尘+酸雾≤5ppm，水分≤100ppm。
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