CN1166912C - 一种氯气液化工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种氯气液化工艺方法，其工艺流程依次为：(1)、采用高压离心式气体压缩机，以浓硫酸作为工作介质将干燥氯气一步压缩到0.9-1.2MPa；(2)、将压缩后的氯气与硫酸的混合流体送至硫酸分离器进行分离；(3)、接着将分离后的压缩气体送至除雾器，去除压缩气体中的雾状硫酸，以进一步提高压缩氯气的纯度；(4)、然后再将除雾后的压缩氯气送至氯气液化器，采用冷却水冷却到30-40℃使压缩氯气冷凝成液体，并通过出口送至液氯贮罐贮存。

Description

一种氯气液化工艺方法

                           技术领域

本发明涉及一种氯气的液化工艺，特别涉及工业上生产氯气后只用一步压缩(无冷冻)将其转化成液态以便贮存和运输的工艺方法。

                           背景技术

工业上生产氯气主要采用电解食盐水的方法。该方法的原理是在电解槽中采用直流电源在较大的电流下使食盐水电解，从而在阳极收集氯气，在阴极收集氢气，而留在电解槽中的液体可用来生产烧碱。采用工业方法制备氯气通常直接获得的产品为气体状态，为了便于贮存和运输还要进一步将其液化成液体。以往公知的氯气液化工艺有三种，第一种是低温低压法；第二种是中温中压法；第三种高温高压法。所谓低温低压法是先将氯气通过液环式压缩泵一步压缩到0.25Mpa左右，然后再冷冻到-25℃～-30℃使其冷凝成液体，最后罐入钢瓶。这种方法系传统经典工艺，绝大多数生产厂家沿用至今。所谓中温中压法是先将氯气通过压缩泵一步压缩到0.3～0.4Mpa，然后冷冻到-5～0℃使其冷凝成液体。这种方法虽然效率稍高，但由于使用的中压透平压缩机对氯气的纯度要求较高，又不能省去制冷系统，因此几乎无人采用。所谓高温高压法是在常温条件下直接通过压缩泵将氯气压缩到1Mpa左右使其转化为液体。据了解国内有个别厂家采用此方法液化氯气。这种液化工艺不用冷冻，而是采用两步压缩的方法来实现，即在液环泵后再加二级压缩机，将氯气进一步压缩至0.9-1.1Mpa直接得到液氯。但常用的二级压缩机对入口端气体有一定的起始压要求，所以仍然需要保留前级液环泵群，从能源消耗和设备维护上都是不经济的。

从传统经典的氯气液化工艺看，一般情况下氯气在电解槽中产生时接近常温常压，为了尽快把氯气从电解槽中移走，几乎所有生产者都采用一种称为“纳氏泵”的液环泵来抽送。由于这种液环泵单台处理能力非常小，因此生产现场所见的往往是一个泵群。经过这样抽送的氯气，压力会上升至0.15-0.25Mpa，但仍然是气体状态，而气态的氯是不适应长途运输和贮存的。因此，还要将这种氯气再与温度在-20℃以下的冷冻盐水换热，使其冷凝成液体，然后再罐入钢瓶。这样做不仅需要一组泵群在前道进行压缩，还需要庞大的冷冻系统在后道进行支撑，每台纳氏泵的使用周期为3～6个月，一年中设备更新和维修费用支出相当惊人，维修工作量也相当大，工作效率较低，能耗高。这种状况已成为本领域中氯气液化工艺具有代表性的一种典型模式。

本发明目的是提供一种新的氯气液化工艺方法，该方法将氯气通过一步压缩无冷冻的工艺直接实现液化，从而简化现有工艺，降低成本，降低能耗，克服上述不足。

                           发明内容

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氯气液化工艺方法，其工艺流程依次为：

(1)、采用高压离心式气体压缩机，以浓硫酸作为工作介质将常压干燥氯气一步压缩到气温条件下氯气液化平衡压力；

(2)、将压缩后的高压氯气与硫酸的混合流体送至硫酸分离器进行分离；

(3)、接着将分离后的高压气体送至除雾器，去除压缩气体中的雾状硫酸，以进一步提高高压氯气的纯洁度；

(4)、然后再将除雾后的高压氯气送至氯气液化器，用普通冷却水将压缩氯气冷凝成液体，并通过出口送至液氯贮罐贮存。

上述技术方案的有关内容和变化解释如下：

1、所述“一步压缩”是指在一个工艺流程中采用一台压缩机将氯气从常温常压状态一次压缩到液化平衡压力，如1.1Mpa，这个压力是绝对压力。所述“气温条件下的氯气液化平衡压力”是指在环境气温条件下氯气从气态变为液态所需要的平衡压力。该平衡压力随气温高低变化而变化，比如我国江淮地区夏季与冬季气温差别较大，因此在夏季和冬季氯气液化的平衡压力不同。而同一季节在不同地区的气温也是不同的，比如我国南方与北方气温相差较大。至于氯气的液化平衡压力与温度的对应关系现有技术中可以查到。

2、所述“干燥氯气”是指从电解槽中抽出的氯气经普通方法干燥后得到的氯气。

3、上述技术方案中，所述普通冷却水可采用河水，也可以采用自来水、一定容量的循环水、深井水或其它冷却水，其区别只是经济性问题。在氯气液化器中采用普通冷却水对氯气冷却的目的是将此时的高压氯气冷却到接近气温，因为氯气从常温常压状态压缩到气温条件下的氯气液化所需要的平衡压力后，虽然压力达到了液化平衡要求，但温度却高于气温，所以氯气仍然处于气态，因此通过普通冷却水将高压氯气冷却到这个温度区域后便发生物态变化冷凝成液体。参见以下过程：

                压缩                      冷却

氯气(常温，常压)——→氯气(高于常温，高压)——→液氯

4、上述技术方案中，为了提高工作介质的利用率，可以将高压离心式气体压缩机的工作介质设计成循环工作方式，其中循环回路中采用冷却器对工作介质进行冷却。因为参与压缩的工作介质随氯气压缩后温度上升，如果不将其冷却会使压缩后的氯气温度更高，影响设备的正常运行。

本发明工作原理：所有气体，在温度降到足够低的时候都可以液化，不同的气体液化温度是不相同的。气体的液化不仅与温度有关而且还与气体的压强有关，气体的压强越大，它的液化温度越高。本发明利用物态变化过程中气体液化温度与压强的关系，通过一步压缩氯气体积增大压强的方法，直接将氯气的液化温度提高到普通冷却水能够使其冷凝的温度，从设备方面革除了一级液环泵群和庞大的冷冻机组。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明开拓创新，在工业应用上大胆采用一步压缩无冷冻的新工艺实现氯气液化，以一步压缩方式取代原来低温低压法中的压缩、冷冻工艺，或者以一步压缩方式取代高温高压法中的两步压缩工艺，而且将氯气输送、液化二工序合二为一，这样可以大大缩短工艺流程，流程简单，工艺先进，运行可靠性高。

2、本发明一步压缩高温高压法氯气液化新工艺省去了庞大的低温制冷装置和一级液环泵群，所用设备仅为低温低压法液化工艺的30％，是两步压缩高温高压法氯气液化工艺的40％，设备投资小，运行费用低。

3、本发明一步压缩高温高压法氯气液化新工艺因省去了低温制冷装置，产品的水、电耗仅为低温低压法液化工艺的70％和50％，是两步法高温高压法氯气液化工艺的50％和70％，不消耗与制冷相关的任何材料，产品的单位成本下降幅度可达10％左右。

4、本发明一步压缩高温高压法氯气液化新工艺不需耗用制冷剂，将氯气液化过程中氨及氟利昂对大气的污染降低到零。

5、本发明克服了长期以来本技术领域中的传统技术偏见，具有突出的实质性特点和显著的进步，具有创造性。其理由是：

(1)、尽管普通技术人员知道气体的液化不仅与温度有关而且还与气体的压强有关，气体的压强越大，它的液化温度越高，但现有技术中，普通技术人员始终认为一步压缩无冷冻工艺在工业中应用是不可能的，也找不到相应的设备。

(2)、上述观点是以往本领域中技术人员普遍存在的看法，这已成为一种技术偏见，所以以往没有人想这样做，也没有人敢这样做。

(3)、氯气是一种剧毒性气体，在工业生产中对其的安全性要求较高，从观客上也引导人们不去考虑这方面的可能性，因此也阻碍了该技术的研究和开发。

                           附图说明

附图1为本发明氯气液化工艺流程图；

附图2为现有技术低温低压法氯气液化工艺流程图；

附图3为现有技术中温中压法氯气液化工艺流程图；

附图4为现有技术两步高温高压法氯气液化工艺流程图。

以上附图中：1、低压纳氏泵；2、硫酸分离器；3、除雾器；4、氯气液化器；5、酸冷却器；6、高压纳氏泵；7、二次干燥塔；8、透平压缩机；9、制冷系统。

                           具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图1所示，一座产氯9.5万吨的工厂，原来采用低温低压法液化氯气，需配套一级液环泵11台，装机容量为1210千瓦，冷冻机组装机容量为915千瓦。采用本发明新工艺后，安装意大利GARO公司的AB1500高压离心式气体压缩机二台，总功率仅为960千瓦。每台高压离心式气体压缩机配置的一条氯气液化工艺流程依次为：

(1)、将氯气从电解槽中抽出并经普通干燥设备进行干燥处理；

(2)、采用一台意大利GARO公司生产的AB1500高压离心式气体压缩机6，以98％的浓硫酸作为工作介质将干燥氯气一步压缩到1.1Mpa，此时高压氯气的温度为65-75℃；

(3)、将压缩后的高压氯气与硫酸的混合流体送至硫酸分离器2进行分离；

(4)、接着将分离后的高压气体送至除雾器3，去除压缩气体中的雾状硫酸，以进一步提高压缩氯气的纯度；

(5)、然后再将分离后的高压氯气送至氯气液化器4，采用河水冷却到30-40℃使压缩氯气冷凝成液体，并通过出口送至液氯贮罐贮存。

为了提高工作介质的利用率，将高压离心式气体压缩机的工作介质设计成循环工作方式，其中循环回路中采用酸冷却器5对工作介质进行冷却。

Claims (2)

1、一种氯气液化工艺方法，其工艺流程依次为：

(1)、采用高压离心式气体压缩机，以浓硫酸作为工作介质将常压干燥氯气一步压缩到气温条件下氯气液化平衡压力；

(2)、将压缩后的高压氯气与硫酸的混合流体送至硫酸分离器进行分离；

(3)、接着将分离后的高压气体送至除雾器，去除压缩气体中的雾状硫酸，以进一步提高高压氯气的纯洁度；

(4)、然后再将除雾后的高压氯气送至氯气液化器，用普通冷却水将压缩氯气冷凝成液体，并通过出口送至液氯贮罐贮存。

2、根据权利要求1所述的氯气液化工艺方法，其特征在于：所述普通冷却水采用的是气温条件下的河水、循环冷却水或深井水。

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