CN207061867U - 一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于化工气体处理设备技术领域，具体为一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统。该系统包含预处理和分离回收两个单元，富含氯气的混合气体，通过预处理除掉水份等杂质后，干燥的气体输入分离回收单元，对氯气进行吸附浓缩，通过解吸得到高浓度氯气解吸气。使用本实用新型，在吸附分离步骤，脱氯吸附剂吸附氯气，未吸附气体作为净化气排空或输入下游装置，在降压和抽空步骤脱附并回收氯气，氯气浓度达到90~99.9%，氯气回收率大于99%。本实用新型工艺简单、自动化程度高、投资少、运行成本低、安全环保节能，能广泛应用于富含氯气的混合气体分离回收及净化。
Description
技术领域
本实用新型属于化工气体处理设备技术领域，具体为一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统。
背景技术
我国是氯碱大国，氯气是氯碱工业的基本原料，氯产品种类多，关联度大，涉及石油化工、轻工、纺织、化学建材、电力、冶金、国防军工等行业，在国民经济发展中具有举足轻重的地位，其下游产品达到上千个品种，譬如在建材工业中，以氯气为原料的PVC产能已近3000万吨/年，农业方面，氯气是含氯农药、杀虫剂的重要原料，医疗卫生方面，氯气和氯产品也是生活饮用水和医药产品的重要试剂之一。
通过离子膜烧碱电解法、隔膜法、水银法等可获得大量的氯气，氯气可直接作为产品，也可作为PVC等含氯产品的原料。在生产氯气和含氯产品过程中，会产生或副产大量的含氯废气。含氯废气中氯气含量通常 1～80％(v％)，因生产工艺或氯产品不同，含氯废气中还可能含有氮气、氧气、氢气、氯化氢、二氧化碳、水份、有机氯化物等。由于氯气化学性质异常活泼，毒性很强，具有强烈的刺激性气味，散入空气中会对人体呼吸道和肺部产生严重伤害，高浓度吸入甚至可能引起骤死。国家标准GB 31573-2015(无机化学工业污染物排放标准)和国家标准GB 15581-2016(烧碱、聚氯乙烯工业污染物排放标准)的大气污染物排放浓度中均规定氯气的浓度限值为5mg/m3,因此含氯废气不能直接排放，必须经处理后排放或对氯气回收利用。通常可采用碱溶液吸收处理，生成附加值较低的次氯产品，此方法补氮消耗大量碱液，而且产生大量废液，浪费大量氯气。
发明内容
本实用新型的发明目的是针对以上技术问题，提供一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统。采用该系统从含氯混合气体中分离浓缩氯气，其工艺简单、运行成本低、自动化程度高、氯气产品浓缩高、氯气回收率高，特别适用于富含氯气与空气、氯气与氯化氢、氯气与氢气或其它含氯混合气体的分离回收和净化。
本实用新型的具体技术方案为：
一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，该系统包括预处理单元和分离回收单元，其中预处理单元主要包括净化器、预净化器、电加热器、冷却器、气液分离器、程控阀和调节阀一，分离回收单元包括分离塔、真空泵、调节阀二；所述的净化器为2台，2台净化器并列连接，原料气管分别与预净化器、调节阀一和分离塔连接，净化器上设置的原料气进口在调节阀后且与气液分离器的出口连接，净化器通过程控阀与电加热器连接；预净化器通过程控阀与电加热器连接，净化器通过程控阀与冷却器的进口连接,冷却器的出口与气液分离器的进口连接，分离塔通过程控阀与真空泵连接，分离塔上设置的分离塔净化气出口通过程控阀与调节阀二连接。
所述的分离塔为3～10台，各个分离塔之间并列连接。
所述的净化器上设置了净化器原料气进口、净化器半净化气出口、净化器再生气进口和净化器再生气出口；净化器上设置的净化器原料气进口在调节阀一后且与气液分离器的出口连接，净化器上设置的净化器再生气进口通过程控阀与电加热器连接，净化器上设置的净化器再生气出口通过程控阀与冷却器的进口连接。
所述的预净化器上设置了预净化器原料气进口、预净化器再生气进口和预净化器再生气出口，原料气管与预净化器上设置的预净化器原料气进口连接；预净化器再生气进口通过程控阀与电加热器连接。
所述的分离塔上设置了分离塔原料气进口、分离塔净化气出口、分离塔均压气进出口和分离塔解吸气出口，原料气管与分离塔上设置的分离塔原料气进口连接，分离塔上设置的分离塔净化气出口通过程控阀与调节阀二连接，分离塔上设置的分离塔解吸气出口通过程控阀与真空泵连接。
净化器半净化气出口通过程控阀与分离塔原料气进口连接。
本实用新型的积极效果体现在：
(一)、本装置中的净化剂和吸附剂重复利用率高，使用寿命长，使用较低能耗就能再生彻底。
(二)、本装置能够根据需求直接得到纯度为90％～99.9％的氯气产品，可直接返回相应工序回收利用，大大降低了运行能耗。
(三)、本实用新型对混合气体中氯气回收率高达99％以上，提高了工厂的经济效益,具有较好的社会效益和环保效益。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
其中，1—净化器；1.1—净化器原料气进口；1.2—净化器半净化气出口； 1.3—净化器再生气进口；1.4—净化器再生气出口；2—预净化器；2.1—预净化器原料气进口；2.2—预净化器再生气进口；2.3—预净化器再生气出口； 3—电加热器；4—冷却器；5—气液分离器；6—程控阀；7—调节阀一；8 —分离塔；8.1—分离塔原料气进口；8.2—分离塔净化气出口；8.3—分离塔均压气进出口；8.4—分离塔解吸气出口；9—真空泵；10—调节阀二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但不限制本实用新型的保护范围。
一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，该系统包括预处理单元和分离回收单元，其中预处理单元主要包括净化器、预净化器、电加热器、冷却器、气液分离器、程控阀和调节阀一，分离回收单元包括分离塔、真空泵、调节阀二；所述的净化器为2台，2台净化器并列连接，原料气管分别与预净化器、调节阀一和分离塔连接，净化器上设置的原料气进口在调节阀一后且与气液分离器的出口连接，净化器通过程控阀与电加热器连接；预净化器通过程控阀与电加热器连接，净化器上通过程控阀与冷却器的进口连接,冷却器的出口与气液分离器的进口连接，分离塔通过程控阀与真空泵连接，分离塔上设置的分离塔净化气出口通过程控阀与调节阀二连接。
所述的分离塔为3～10台，各个分离塔之间并列连接，分离塔运行时，1～5同时处于吸附分离状态，余下分离塔分别错时交替处于均压、降压及抽空脱附和升压等工作状态。在所述的分离塔内装有活性炭、硅胶、脱氯吸附剂中的任意一种或几种的复合填料。每台分离塔包括分离塔原料气进口、分离塔净化气出口、分离塔均压气进出口、分离塔解吸气出口。各气体进出口均通过管道与相应的程控阀相连接。程控阀与自控微机系统连接。
所述的净化器上设置了净化器原料气进口、净化器半净化气出口、净化器再生气进口和净化器再生气出口；净化器上设置的净化器原料气进口在调节阀一后且与气液分离器的出口连接，净化器上设置的净化器再生气进口通过程控阀与电加热器连接，净化器上设置的净化器再生气出口通过程控阀与冷却器的进口连接。
所述的预净化器上设置了预净化器原料气进口、预净化器再生气进口和预净化器再生气出口，原料气管与预净化器上设置的预净化器原料气进口连接；预净化器再生气进口通过程控阀与电加热器连接。
所述的分离塔上设置了分离塔原料气进口、分离塔净化气出口、分离塔均压气进出口和分离塔解吸气出口，原料气管与分离塔上设置的分离塔原料气进口连接，分离塔上设置的分离塔净化气出口通过程控阀与调节阀二连接，分离塔上设置的分离塔解吸气出口通过程控阀与真空泵连接。
净化器半净化气出口通过程控阀与分离塔原料气进口连接。
实施例1：
一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，该系统主要包括预处理和分离回收两个单元，富含氯气的混合气体，通过预处理除掉水份和高沸点氯化物等杂质后，干燥的气体输入分离回收单元，通过脱氯吸附剂对氯气进行吸附浓缩，然后对脱氯吸附剂脱附解吸得到高浓度氯气解吸气。
预处理单元主要包括净化器、预净化器、电加热器、冷却器、气液分离器、程控阀、调节阀一和自动控制系统，分离回收单元主要包括分离塔、真空泵、程控阀、调节阀二和自动控制系统。预处理单元以循环方式依次经历净化干燥、升温、降温等步骤。分离回收单元依次经历吸附分离、降压、抽空、升压等步骤。使用本实用新型，在吸附分离步骤，脱氯吸附剂吸附氯气，未吸附气体作为净化气排空或输入下游装置，在降压和抽空步骤脱附并回收氯气，氯气浓度达到90～99.9％，氯气回收率大于99％。
所述净化器的数量为2台，并列连接，净化器工作时，两台净化器分别处于吸附和再生两种不同状态且交错循环执行；预净化器数量为1台。预净化器与净化器的容积比为50～100％。在所述的净化器和预净化器内装填有氧化铝、活性炭、分子筛中的任意一种或几种的复合填料。净化器和预净化器的气体进出口均通过管道与相应的程控阀相连接。程控阀与自控微机系统连接。
原料气管道进入界区后，通过程控阀和相应管道分别与预净化器原料气进口、调节阀和分离塔原料气进口连接。净化器原料气进口在调节阀一后且与气液分离器的出口连接。
净化器再生气出口通过程控阀与冷却器的进口连接,冷却器的出口与气液分离器的进口连接。
净化器再生气进口通过程控阀与电加热器连接；预净化器再生气进口通过程控阀与电加热器连接。
净化器半净化气出口通过程控阀与分离塔原料气进口连接。
分离塔净化气出口通过程控阀与调节阀二连接。
分离塔解吸气出口通过程控阀与真空泵连接。
含有氯气的混合气体在常温和0.01～0.6MPa压力下进入本系统界区后，一部分气体通过预净化器原料气进口进入预净化器，然后相应管道和程控阀依次经过预净化器、电加热器，进入加热再生状态的净化器，然后从加热再生状态的净化器的再生气出口依次进入冷却器、气液分离器，再进入处于吸附工作状态的净化器的进口，与来自调节阀二后的原料气混合后进入处于吸附工作状态的净化器。在净化器内，水份和高沸点氯化物被吸附截留，未被吸附的氯气等组份作为半净化气进入吸附分离单元。
处于加热再生状态的净化器结束加热再生步骤后，一部分原料气从管道经净化器再生气出口进入刚结束加热再生状态的净化器，对净化器进行冷吹，冷吹气体经净化器再生气进口进入加热器预热后，然后进入预净化器对预净化器进行加热再生。再生出来的气体进入冷却器、气液分离器，再进入处于吸附工作状态的净化器的进口，与来自调节阀一后的原料气气混合后进入处于吸附工作状态的净化器。
含氯混合气体经净化器处理后，排出的半净化气进入分离回收单元，半净化气经过分离塔吸附分离后，氯气被分离塔内脱氯吸附剂吸留并浓缩，从分离塔出口排出未被吸附的净化气经调节阀二后可排空和输送至其它工序。分离塔吸附氯气至一定程度后终止吸附，将塔内气体和余压通过分离塔均压气体进出口泄压至另外已完成解吸步骤的分离塔，对压力进行回收，同时对氯气可进一步提浓。半净化气切至另外再生好的分离塔继续吸附处理。完成均压步骤后，分离塔吸留的氯气通过逆向降压和利用真空泵抽空并输出至相应回收工序。分离塔经过抽空解吸后，经过均压回收其它结束吸附状态的分离塔的压力后，又可进行再次吸附处理。数台分离塔交错并循环执行吸附、均压、降压和抽空、升压等步骤，达到连续运行的目的。通过分离回收单元处理后，得到的氯气产品浓度达到90～99.9％，氯气回收率大于99％。
上述的预处理单元和分离回收单元的各程控阀均由自控微机系统按照预设的步骤发出指令进行开启和关闭，保证装置连续、稳定、安全的运行。
实施例2：
如图1所示，一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，采用具体实施方式中的结构和方式进行连接，其中，设置净化器2台，预净化器1台，分离塔8台，通入含氯混合气体作为原料气，含氯混合气体压力为0.15～0.5MPa，气量约为12000Nm3/h，混合气体组分如下表所示：
表1混合气体组成(V％)
| 组成 | Cl2 | N2 | O2 | H2O | ∑ |
| V％ | 10～50 | 40～73 | 10～18 | ～0.5 | 100 |
通过本系统回收处理后，Cl2浓度达到约95～99％，氯气回收率大于 99％。
实施例3：
如图1所示，从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，采用具体实施方式中的结构和方式进行连接，设置净化器2台，预净化器1台，分离塔6台，通入含氯混合气体作为原料气，含氯混合气体压力为0.02～0.2MPa，气量约为5000Nm3/h，混合气体组分如下表所示：
表2混合气体组成(V％)
| 组成 | Cl2 | HCl | N2 | O2 | 其它微量杂质 | ∑ |
| V％ | 30～60 | 5～10 | 25～50 | 6～13 | 0.5～2 | 100 |
通过本系统回收处理后，Cl2和HCl浓度达到约90～95％，氯气回收率大于99％。
实施例仅仅为了清楚说明本发明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于本所属的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以作出不同形式的变化或改动，由此引伸出的显而易见的变化或变动均处于本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，该系统包括预处理单元和分离回收单元，其中预处理单元主要包括净化器（1）、预净化器（2）、电加热器（3）、冷却器（4）、气液分离器（5）、程控阀（6）和调节阀一（7），分离回收单元包括分离塔（8）、真空泵（9）、调节阀二（10）；所述的净化器（1）为2台，2台净化器并列连接，原料气管分别与预净化器（2）、调节阀一（7）和分离塔（8）连接，净化器（1）上设置的原料气进口在调节阀一（7）后且与气液分离器（5）的出口连接，净化器（1）通过程控阀（6）与电加热器（3）连接；预净化器通过程控阀（6）与电加热器（3）连接，净化器（1）上通过程控阀（6）与冷却器（4）的进口连接, 冷却器（4）的出口与气液分离器（5）的进口连接，分离塔（8）通过程控阀（6）与真空泵（9）连接，分离塔（8）上设置的分离塔净化气出口（8.2）通过程控阀（6）与调节阀二（10）连接。
2.根据权利要求1所述的一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，其特征在于：所述的分离塔（8）为3-10台，各个分离塔之间并列连接。
3.根据权利要求1所述的一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，其特征在于：所述的净化器（1）上设置了净化器原料气进口（1.1）、净化器半净化气出口（1.2）、净化器再生气进口（1.3）和净化器再生气出口（1.4）；净化器（1）上设置的净化器原料气进口（1.1）在调节阀一（7）后且与气液分离器（5）的出口连接，净化器（1）上设置的净化器再生气进口（1.3）通过程控阀（6）与电加热器（3）连接，净化器（1）上设置的净化器再生气出口（1.4）通过程控阀（6）与冷却器（4）的进口连接。
4.根据权利要求1所述的一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，其特征在于：所述的预净化器（2）上设置了预净化器原料气进口（2.1）、预净化器再生气进口（2.2）和预净化器再生气出口（2.3），原料气管与预净化器（2）上设置的预净化器原料气进口（2.1）连接；预净化器再生气进口（2.2）通过程控阀（6）与电加热器（3）连接。
5.根据权利要求1所述的一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，其特征在于：所述的分离塔（8）上设置了分离塔原料气进口（8.1）、分离塔净化气出口（8.2）、分离塔均压气进出口（8.3）和分离塔解吸气出口（8.4），原料气管与分离塔（8）上设置的分离塔原料气进口（8.1）连接，分离塔（8）上设置的分离塔净化气出口（8.2）通过程控阀（6）与调节阀二（10）连接，分离塔（8）上设置的分离塔解吸气出口（8.4）通过程控阀（6）与真空泵（9）连接。
6.根据权利要求1所述的一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统，其特征在于：净化器半净化气出口（1.2）通过程控阀（6）与分离塔原料气进口（8.1）连接。
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| CN201720682796.2U CN207061867U (zh) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | 一种从含氯混合气体中分离浓缩氯气的回收系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110963466A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-04-07 | 浙江巨化技术中心有限公司 | 一种氯气脱水方法 |
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- 2017-06-13 CN CN201720682796.2U patent/CN207061867U/zh active Active
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