如何提高氯氢纯度.doc

一、氯氢处理工段的作用氯氢处理工段在氯碱PVC生产的整个工序中扮演着承上启下中转的作用，一方面，氯气处理运行的质量直接影响电解装置安全、稳定生产以及电解槽运行的质量和寿命。另一方面，处理后的氯气质量直接影响着液氯装置运行质量和其他用氯装置的生产运行，将电解出的湿热氯气与氢气转化成为冷却干燥的气体，提供给后续的高纯酸、次钠、液氯等工段。因此，生产干燥冷却且高纯度的氯气与氢气就成为氯氢处理供段所要完成的头号任务。二、氯氢处理的基本过程1、氯气处理从电解槽出来的湿氯气温度高、压力低，并伴有大量水蒸气及盐雾等杂质，氯气能与水发生如下反应：Cl2+H2O=HCl+HClO其中盐酸是强酸，而次氯酸有很强的氧化性，这两种物质对钢材管线有极强的腐蚀作用，而且含有大量水汽的氯气再高纯酸的反应过程中会溶解掉大量的氯化氢气体，并对后续的单体、聚合工段产生影响。所以，湿氯气的干燥是生产和使用过程中所必须的。生产中要求氯气中的含水质量分数小于0.05%。1.1、氯气的降温： 电解出的氯气含有大量的水分，湿氯气含水量与其温度关系如表：温度/水蒸气分压/mmHg水蒸气含量/g/m3水蒸气含量/g/kg109.29.43.11512.812.84.32017.517.35.92523.8238.13031.83010.83542.239.614.74055.351.219.84571.965.426.25092.583.134.955118.010446.260149.413061.665187.516182.570233.719811275289.124215580355.129321985433.635433890525.842457195633.95051278由于在电解过程中使用的二次盐水的温度达6065，其中湿氯气几乎被水蒸气饱和，由表可知，在5060范围内，每降低5，没千克湿氯气含水量下降约10克，而在50下后则为每5下降约5克，可见将电解的湿氯气温度降至室温以下后能大量的减少其含水量。但是湿氯气在低于9.6后会与水生产Cl2H2O的结晶，堵塞设备管道，并造成氯气损失，而且在过低的温度下在降低温度，湿氯气中的含水量也不会有很大的变化，没有必要为降温而投入过多的资金和物力。氯气的处理流程是先冷却后干燥，对于像谦信这样的年产烧碱少于5万吨的小型企业，氯处理的工艺采用的是两级间接冷却：先通过I级钛列冷凝管，用循环冷却水冷至50左右后，再通过II级钛列冷凝管，使用8的的冷冻水冷却至1214，由表可知，此时的湿氯气中含水约为10g/m3，此后将氯气通入氯气干燥塔，使用浓硫酸进行干燥1.2、氯气的干燥因为浓硫酸不与氯气反应，氯气在硫酸中的溶解度小以及浓硫酸有强烈的吸水性，在生产中均采用浓硫酸来干燥氯气。实际操作过程中，硫酸自填料塔顶部加入，氯气从底部进入，浓硫酸与氯气在填料缝隙间逆流接触，实现氯气的干燥。此过程中会伴有放热且浓硫酸会逐渐被稀释，失去吸水性，被稀释后的稀硫酸对金属材质的设备及管线有极强的腐蚀作用，所以及时的更换塔酸让其保持在较高的浓度下，才能保证较强的吸水性能，且对设备管道的损伤也较少。用硫酸作氯气的干燥剂，在其吸水的过程中。有如下关系式：硫酸吸水速率GA=K*F*（PH2O-P*H2O）其中K为吸收系数，F为吸收面积，PH2O为湿氯气中的饱和水蒸气分压，P*H2O为硫酸中的饱和水蒸气分压。对于同一个干燥塔而言，其吸收系数K和吸收面积F是一定的，而经冷却后的氯气中的含水量也是一定的，所以加强硫酸的吸水速率，就只有减少硫酸中的水含量，即降低P*H2O。1.3、设备的维护由于氯气本身具有很强的氧化性，即使是干氯气，仍然会对设备及管道产生缓慢的腐蚀，时间长了就会有一定的破坏，尤其是如法兰，接口及阀门等较薄弱部位，若有较严重腐蚀，会使管道破裂，不仅氯气外泄造成损失污染环境，且会有空气的混入造成氯气的纯度下降，氯氢处理中只是大量的吸水，对氯气中含有的其他杂质气体无法排除，因此对设备管线的实时维护就显得尤为重要了。西宁位于北方，冬季温度很低，由于氯气在低于9.6时与水会形成C128H2O结晶，造成管道、设备局部堵塞，影响正常生产。因此湿氯气系统防冻显得特别重要。首先要求氯气干燥厂房的所有门窗关好，暖气不能间断，开启管道、设备蒸汽和电伴热；同时将湿氯气过滤器进口氯气温度控制在12以上，要求氯气总管上的“U”压力接引管每班打开排一次水，以防止积水结冰，交班时必须畅通；要求加强氯水系统的巡回检查，发现不畅通或结晶现象要及时处理。浓硫酸泵和稀硫酸泵每班交接时必须启动打回流防止结晶。备用的浓硫酸很容易冻结，如果储备酸管道冻结，则要立即抢修，恢复供酸，否则塔酸的浓度过低会失去强吸水效果，造成氯气的含水量上升，因此冬季要加强对酸观点及酸泵的盘查，注意管道的保暖。 2、氢气的处理电解出的氢气温度高，也含有大量的水蒸气同时还有电解时蒸发的碱雾，但氢气对水的化学性质稳定，不溶于水且不与水反应，因此对氢气的除水过程就比氯气的简单很多。2.1、氢气的降温电解出的湿氢气经过安全水封后由底部进入氢气冷却塔，冷却水由上端直接喷淋降温，同时溶解掉所夹带的碱雾等杂质，将氢气降温至35，期间已有大量的水蒸气因冷却而液化分离。再经氢气泵压缩送入汽水分离器，由于压缩会使氢气升温，因此需再进入列管式冷却器进行冷却，再经旋风分离器及水雾补集器分离水之后，氢气纯度可达99%以上。2.2、设备的管理由于氢气的化学性质为还原性，对设备及管材没有腐蚀，但在分离水的过程中由于没有吸收介质，会在短时间之内产生大量的液化水，在冬季是必须按时排水，否则管道极易冻结，冻结的管道会造成氢气憋压，严重影响生产，甚至会造成停车。氢气还有易燃易爆性，因此在处理过程中一定要保持正压操作，否则混入的空气不仅会大大降低氢气纯度，还有爆炸的危险。三、结论现在氯碱PVC的生产工艺已经成熟，氯氢