提高氯氣干燥的效率之我見(jiàn)

范生波

（黑龍江鑫泰石化有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161033）

1 氯氣干燥的必要性

如果不進(jìn)行氯氣的干燥，那么當(dāng)濕氯氣從電解槽中脫出時(shí)，其自身溫度會(huì)非常高，且?jiàn)A雜許多雜質(zhì)，會(huì)造成金屬腐蝕，影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。具體來(lái)說(shuō)，濕氯氣會(huì)帶來(lái)以下危害：第一，氯氣的含水量、雜質(zhì)量過(guò)多，會(huì)給氯氣總管帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。這不僅會(huì)影響到正常的生產(chǎn)，而且也會(huì)增加維修成本，降低化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。第二，當(dāng)氯氣含有較多的水分時(shí)，就有可能形成酸霧。而酸霧具有較強(qiáng)的腐蝕性，經(jīng)過(guò)后期的冷卻、冷凝、沉積等有可能會(huì)積聚到管道表面，導(dǎo)致管道使用性能無(wú)法保證。尤其是會(huì)增加運(yùn)輸阻力，影響到氯氣運(yùn)輸效率。第三，濕氯氣還會(huì)給冷凝器造成影響，使其內(nèi)部形成液膜，增大加熱阻力，導(dǎo)致氯氣液化效率變低。第四，在實(shí)際生產(chǎn)中，多是通過(guò)測(cè)定氯氣中的含水量來(lái)評(píng)估氯氣質(zhì)量。尤其是在氯化氫石墨合成的生產(chǎn)中，如果氯氣含有過(guò)多的水分、雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)燃燒后其中的雜質(zhì)就會(huì)積聚在氯氣燈頭部，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間累積，氯氣燈就有可能出現(xiàn)破裂、損壞等問(wèn)題，甚至?xí)?dǎo)致鹽酸裝置停車(chē)，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，未干燥的氯氣的危害非常大，不僅會(huì)給管路、設(shè)備帶來(lái)腐蝕問(wèn)題，而且也會(huì)影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。面對(duì)這一問(wèn)題，化工企業(yè)只有采取干燥氯氣的方法才能杜絕這些危害。但同時(shí)，化工企業(yè)若想追求生產(chǎn)效益，提高氯氣干燥效率，還要對(duì)現(xiàn)有的氯氣干燥方法進(jìn)行優(yōu)化，并從生產(chǎn)實(shí)際入手深入分析影響氯氣干燥效果的因素，采取有效的應(yīng)對(duì)措施，消除不良因素的影響，保證氯氣干燥質(zhì)量。由此可見(jiàn)，提高氯氣干燥效率具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 氯氣干燥原理

一般情況下，工業(yè)生產(chǎn)中多以濃硫酸為干燥劑進(jìn)行氯氣干燥。因?yàn)闈饬蛩崤c氯氣不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，且自身不易揮發(fā)，脫水效率高。這樣當(dāng)濕氯氣經(jīng)過(guò)濃硫酸時(shí)，其中的水分就會(huì)被吸收。也就是說(shuō)，決定氯氣干燥效率的關(guān)鍵因素就是濃硫酸的吸收效率。從本質(zhì)上說(shuō)，主要是氯氣分壓、硫酸液面上蒸汽分壓的差值決定了濃硫酸吸水效率。專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)稱(chēng)之為傳質(zhì)推動(dòng)力。其差值越大，也就是傳質(zhì)推動(dòng)力越大時(shí)，氯氣干燥效率越高。反之，越低。另外，在溫度不變的情況下，濃硫酸的濃度與水蒸氣分壓成反比；在濃硫酸溫度不變的情況下，溫度、水蒸氣分壓則是成正比的。這說(shuō)明在氯氣干燥過(guò)程中，一定要控制濃硫酸濃度、溫度，以免影響到氯氣的干燥效率。

3 提高氯氣干燥效率的方法

3.1 控制氯氣冷卻溫度

通常情況下，氯氣的最佳冷卻溫度為12～15℃。結(jié)合氯氣干燥過(guò)程來(lái)看，溫度越低，氯氣含水量也會(huì)降低。同時(shí)所用濃硫酸量也會(huì)降低。也就是說(shuō)，通過(guò)控制氯氣冷卻溫度既能降低濃硫酸的消耗量，也能提升氯氣干燥效率。但也不能過(guò)于降低氯氣溫度。因?yàn)楫?dāng)其溫度在9.6℃以下時(shí)，會(huì)形成結(jié)晶物，以致于管道、生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，影響到正常的生產(chǎn)。并且在低溫狀態(tài)下，氯氣有可能會(huì)與鈦材料發(fā)生劇烈反應(yīng)，引發(fā)安全事故。由此可見(jiàn)，應(yīng)當(dāng)將氯氣冷卻溫度控制在適宜的范圍內(nèi)，不能過(guò)高，也不能過(guò)低。

3.2 控制濃硫酸冷卻溫度

濃硫酸吸水的過(guò)程屬于放熱過(guò)程。并且該反應(yīng)的主要推力是氯氣中水蒸氣分壓與濃硫酸中水蒸氣分壓的差值。當(dāng)兩者的水蒸氣分壓值相等時(shí)，其差值為零。這時(shí)濃硫酸的吸水作用最低，基本無(wú)吸收。另外，當(dāng)濃硫酸濃度不變時(shí)，其水蒸氣分壓會(huì)隨著溫度的升高而升高。這時(shí)還需控制其水蒸氣分壓，以免此濃硫酸失去吸水效果。因此，應(yīng)當(dāng)采取合適的措施控制濃硫酸的冷卻溫度。但是濃硫酸溫度也不能過(guò)低。因?yàn)檫^(guò)低會(huì)形成結(jié)晶，解析出固體，導(dǎo)致管路堵塞。比如85%的濃硫酸，在7.9℃以下，就會(huì)析出結(jié)晶。

結(jié)合實(shí)際來(lái)看，濃硫酸的初步降溫是在高位槽中的冷卻器中。但是這種方式導(dǎo)致管道出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，甚至引發(fā)安全事故。對(duì)于這種情況，可嘗試加裝一臺(tái)列管冷卻器，并依據(jù)干燥塔加酸量確定冷卻器規(guī)格。這樣既能控制濃硫酸冷卻溫度，也能杜絕腐蝕問(wèn)題。

3.3 改進(jìn)干燥塔

干燥塔對(duì)氯氣干燥效率也有一定的影響。所以，在氯氣干燥中應(yīng)提前分析干燥塔中存在的問(wèn)題，并結(jié)合工藝實(shí)際改進(jìn)干燥塔，使干燥塔處于良好運(yùn)行狀態(tài)。

以泡沫塔為例，其優(yōu)點(diǎn)包括成本低、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是它也有阻力大、系統(tǒng)負(fù)荷彈性范圍小、氯氣出塔溫度高等缺點(diǎn)。并且從其結(jié)構(gòu)來(lái)看，氣液兩相分散為鼓泡層、泡沫層、霧沫層三層。其中最重要的是泡沫層，對(duì)干燥效率的影響最大。泡沫塔最常見(jiàn)的問(wèn)題就是容易產(chǎn)生積液、塔板漏液。造成積液的主要原因就是加酸量過(guò)大或是溢流管被堵塞。造成塔板漏液的主要原因是塔板存在變形或是氣速不足。對(duì)于這些問(wèn)題，可采取以下改進(jìn)措施：第一，去除降低液管末端的彎頭，更換為溢流杯。第二，加大塔板厚度，控制塔板變形。第三，提升塔板開(kāi)孔率，減小塔板阻力。

3.4 消除干燥塔雜質(zhì)

從實(shí)際來(lái)看，進(jìn)入干燥塔的雜質(zhì)越多，其內(nèi)部附件的雜質(zhì)積存問(wèn)題越嚴(yán)重，干燥效率也會(huì)無(wú)法保證。因此，應(yīng)采取有效的措施消除干燥塔內(nèi)的雜質(zhì)。

具體來(lái)說(shuō)，干燥塔雜質(zhì)的來(lái)源包括氯氣夾帶雜質(zhì)、濃硫酸夾帶雜質(zhì)兩種。首先，氯氣夾帶雜質(zhì)來(lái)源包括兩種途徑：第一，設(shè)備、管路脫落的各種物質(zhì)。如玻璃絲、襯膠等。運(yùn)用水除霧器可分離這種雜質(zhì)。第二，電解槽氣液分類(lèi)空間小，導(dǎo)致氯氣夾雜了各種液滴。去除這種雜質(zhì)時(shí)，不能再利用水除霧器。但可采用洗滌的方法去除雜質(zhì)。因?yàn)檫@些雜質(zhì)溶于水。比如可加裝填料塔，用氨水洗滌氯氣。為了進(jìn)一步提高洗滌效果，還可加裝兩個(gè)層高較高的填料塔。但是要注意應(yīng)盡量選擇陶瓷類(lèi)的填料塔。因?yàn)樘沾梢灼扑?，?dǎo)致管路堵塞。比如可選擇高分子填料，如氯化聚氯乙烯。這種材料耐高溫、耐腐蝕，可有效消除氯氣夾帶雜質(zhì)。

其次，濃硫酸夾帶雜質(zhì)主要來(lái)源于濃硫酸的生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存。顯然，根本無(wú)法完全消除濃硫酸夾帶的雜質(zhì)。對(duì)此，可采用定期清洗干燥塔的方法，消除雜質(zhì)對(duì)干燥塔的影響?；蛘呤窃诟稍锼鋈肟谔幖友b閥門(mén)，緩解外部環(huán)境、內(nèi)部環(huán)境對(duì)干燥塔的腐蝕，并在塔板雜質(zhì)積存嚴(yán)重時(shí)，切換干燥塔，從而消除濃硫酸中雜質(zhì)的影響。

3.5 提高氯氣冷卻效果

通過(guò)提高氯氣冷卻效可以盡快降低氯氣冷卻溫度。尤其是要采取措施解決氯氣產(chǎn)量低時(shí)的冷卻效果不佳問(wèn)題。從實(shí)際來(lái)看，氯氣或冷卻水偏流、換熱效果不好等都會(huì)影響到氯氣的冷卻效果。對(duì)此，可從這兩方面入手，制定針對(duì)性的解決措施。首先，對(duì)于換熱效果不好這一問(wèn)題來(lái)說(shuō)，由于導(dǎo)熱系數(shù)不變，所以可通過(guò)增加換熱面積來(lái)提升換熱效果。另外，氯氣流速低也會(huì)影響到換熱效果。對(duì)此，可采取在冷卻器入口處加裝閥門(mén)的方法，依據(jù)氯氣產(chǎn)量靈活調(diào)整冷區(qū)器使用數(shù)量。這樣即便是氯氣產(chǎn)量下降，也可充分發(fā)揮出冷卻器的作用，提升冷卻效果。尤其是可以節(jié)約水資源，減少資源浪費(fèi)。其次，對(duì)于氯氣、冷卻水偏流問(wèn)題，可采取控制冷卻水流量、氯氣流量的方法。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，氯氣干燥效率對(duì)氯氣制備質(zhì)量、工藝效益的影響非常大。而且，氯氣含水量還是評(píng)估氯氣質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。因此，化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視氯氣干燥工藝，并針對(duì)現(xiàn)有工藝的不足，進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，從而提升氯氣干燥工藝的應(yīng)用水平，消除各種不良因素對(duì)氯氣干燥工藝的影響，真正提高氯氣干燥率。