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绿色化学期末考核论文烧碱厂氯气处理回收工艺Caustic Soda Plant With Chlorine Recovery Processes罗晓梅学院：基础与信息工程学院专业：应用化学年级： 2011级云南农业大学2014年5烧碱厂氯气处理回收工艺罗晓梅（云南农业大学基础与信息工程学院，昆明 650201）摘要综述了烧碱厂生产烧碱的原理及工业流程，以及在生产过程中的氯气来源、处理回收利用氯气的方法。
关键字：烧碱氯气回收Caustic Soda Plant With Chlorine Recovery ProcessesLuo Xiaomei( College of Base and Information Yunnan Agriculture University, Yunnan Kunming650201)ABSTRACTCaustic soda plant in the production of caustic soda are reviewed in this paper and industrial processes, and in the chlorine gas source in the process of production, processing, recycling method of chlorine.Key words: Caustic soda; chlorine; recycling目录引言 (6)1 我国烧碱生产现状 (6)2烧碱的制备工艺简介 (8)2.1整流 (10)2.2盐水精制（化盐工段） (10)2.2.1本段任务 (10)2.2.2工艺流程 (11)(1) 一次盐水精制 (11)（2）二次精制盐水 (13)2.2.3主要设备及工作原理 (14)2.2.3.1 化盐桶 (14)2.2.3.2 澄清桶 (15)2.2.3.3 砂滤器 (16)2.2.3.4 三层洗泥桶 (16)2.2.3.5 螯合树脂塔 (17)2.2.4 主要工艺控制指标 (19)2.3 电解 (20)2.3.1本电解任务 (20)2.3.2工艺流程简述 (20)2.3.2主要设备及作用 (22)2.3.3主要工艺控制指标 (23)2.4氯氢处理 (24)2.4.1 氢气处理 (24)2.4.1.1氢气的性质及其用途 (24)2.4.1.1.1物理性质 (24)2.4.1.1.2化学性质 (24)2.4.1.1.3氢气的用途 (24)2.4.1.1.4 氢气处理的目的 (25)2.4.1.2氢气处理的工艺流程 (26)2.4.1.2．1 氢气处理中的工艺指标 (26)2.4.1.2．2一段洗涤塔的物料衡算 (26)2.4.1.2．3一段洗涤塔的出槽氢气（80℃）中的水汽含量 (27)2.4.1.2．4二段洗涤塔的物料衡算 (28)2.4.1.3气体中氢气含量的计算 (30)（2）干气体中氢气的百分数 (30)2.4.1.4一段洗涤塔冷却水喷淋量的计算 (30)2.4.1.5二段洗涤塔冷却水喷淋量的计算 (31)2.4.2 氯气处理 (31)2.4.2.1 氯气概述 (31)2.4.2.2氯气处理的任务和方法 (32)2.4.2.3工艺流程简介 (34)2.4.2.3．1氯处理工艺 (34)2.4.2.3 工艺计算 (36)（一）计算依据： (36)（二）第一钛冷却器 (37)（三）第二钛冷却器 (39)（四）硫酸干燥塔Ⅰ（填料塔） (41)（五）硫酸干燥塔Ⅱ（泡罩塔） (43)2.4.2.4废氯气处理工序 (44)2.4.2.5废氯气的来源[9] (45)2.4.2.6 废氯气处理工艺流程 (45)2.4.2.7日常操作中的注意事项 (46)3结语 (46)烧碱厂氯气处理回收工艺引言烧碱是基础化工原料,在国民经济中占有重要地位,广泛应用于轻工、纺织、化工、医药、冶金(氧化铝)、稀土金属、石油工业、电力、水处理、军工等业,但生产的同时也伴随着许多环境问题，其中最让人头疼的还是氯气，氯气为淡黄绿色气体、比重1.56,密度3.2(空气=1),沸点一34.6℃,熔点一101℃,微溶于水,易溶于碱及二硫化碳、四氯化碳等有机溶剂。
浅析氯碱项目氯气处理采用工艺方案氯碱项目作为基础化工的重要组成部分，其氯气处理工艺的合理性直接关系到生产效率和安全环保。
下面我就结合自己多年的方案写作经验，为大家详细解析一下氯碱项目氯气处理采用的工艺方案。
一、项目背景近年来，随着我国经济的快速发展，对氯碱产品的需求逐年增加。
氯碱行业作为重要的基础化工产业，其生产工艺的优化和改进成为行业关注的焦点。
氯气作为氯碱项目的主要产品之一，其处理工艺的合理性对整个项目具有举足轻重的影响。
二、氯气处理工艺方案1.氯气吸收氯气吸收是氯碱项目中氯气处理的第一道工序。
我们采用的是湿法吸收工艺，通过将氯气与水混合，使其溶解于水中，氯化氢气体。
具体步骤如下：（1）将氯气从炉内抽出，经过冷却、除尘处理后，送入吸收塔。
（2）在吸收塔内，氯气与来自循环水池的水充分混合，形成氯化氢气体。
（3）氯化氢气体经过冷却、脱水、压缩等步骤，最终得到氯化氢产品。
2.氯气干燥氯气在吸收过程中会带入一定量的水分，为了确保后续工艺的顺利进行，我们需要对氯气进行干燥处理。
我们采用的是分子筛干燥工艺，具体步骤如下：（1）将氯气送入分子筛干燥塔，利用分子筛的吸附性能将水分去除。
（2）干燥后的氯气送入下一个工艺环节。
3.氯气压缩氯气在经过干燥处理后，需要对其进行压缩，以满足后续工艺的需求。
我们采用的是多级压缩工艺，具体步骤如下：（1）将干燥后的氯气送入压缩机，进行一级压缩。
（2）经过一级压缩的氯气，送入二级压缩机进行二级压缩。
（3）依次类推，将氯气压缩至所需压力。
4.氯气输送压缩后的氯气需要输送到各个用氯工序。
我们采用的是管道输送工艺，具体步骤如下：（1）将压缩后的氯气送入输送管道。
（2）通过管道将氯气输送到各个用氯工序。
（3）在输送过程中，设置相应的监控设备，确保输送安全。
三、工艺优势1.生产效率高：采用湿法吸收工艺，氯气吸收效率较高，有利于提高整个项目的生产效率。
2.安全环保：分子筛干燥工艺和管道输送工艺，有效降低了氯气在处理过程中的泄漏风险，确保了生产安全。
浅析氯碱项目氯气处理所采用工艺方案氯碱项目组韦其兴135********网内摘要：通过对高温湿氯气处理（除水分、除杂和压缩）所采取的不同工艺方案作比较分析，阐明了我公司氯碱项目氯气处理采用的是优化的工艺方案。
关建词：氯气冷却干燥压缩前言：氯气处理在氯碱生产中是承上启下的工序，是电解槽稳定操作，安全生产的重要环节。
从电解槽出来的湿氯气，有较高的温度（约90℃），并伴有大量的水汽及夹带盐雾等杂质。
这种湿氯气对钢材及大多数金属有强烈的腐蚀作用，因而使得生产及输送极不方便，但干燥氯气对钢材等常用材料的腐蚀在通常条件下是较小的。
因此氯气处理工序的主要任务是将高温湿氯气进行冷却、干燥，并进行加压输送。
一、湿氯气处理的基本原理从电解槽出来的湿氯气一般温度在90℃左右，所夹带的水蒸汽量见下表：从上表可以看出，饱和湿氯气中水蒸汽含量与温度有密切联系，温度下降10℃湿氯气含水蒸汽量降低近一半，例如：90℃时水蒸汽含量为571g/kg湿氯气，80℃时则为219g/kg湿氯气，到10℃时水蒸汽含量仅为3.1g/kg湿氯气，只相当为90℃时的1/184。
由此可见湿氯气首先需进行冷却，这不仅可除去湿氯气中99.5%左右的水蒸汽，而且可大大降低后面硫酸干燥的负荷，减少硫酸与水反应生成的热量，大幅度降低硫酸的单耗。
干燥氯气的干燥剂是浓硫酸，因为浓硫酸具有较高的脱水效率、不与氯气反应、氯气在硫酸中的溶解度低、浓硫酸对钢铁设备和管道腐蚀小、稀硫酸可回收利用，以及硫酸具有价廉易得等优点。
氯气的干燥,是以硫酸与湿氯气接触后，氯气中的水分被硫酸吸收而实现的。
这个过程是物质（水分）以扩散作用从一相（气相）转移到另一相（液相硫酸）的过程，简称传质过程。
这个过程的推动力决定于气膜扩散的速率，而被处理气体—氯气中的水含量决定于硫酸水溶液面上方的蒸汽分压。
当温度一定时，硫酸浓度愈高，水蒸汽分压愈低；而硫酸浓度一定时，温度降低则水蒸汽分压随之降，从而加大了传质过程的推动力。
氯气生产安全氯(Cl)是化学元素之一.通常所说的氯，是指分子氯(Cl2)而言的，分子氯由约76%的氯－35和24%的氯－37构成。
气态氯称为氯气,液态氯称为液氯。
氯是最重要的基本化工原料之一,用途极广。
生产工艺氯的工业生产方法是电解食盐水。
当前流行的工艺是隔膜法电解和离子膜法电解。
原盐经溶解、沉降分离出杂质并制成饱和精盐水，通入隔膜电解槽（或离子膜电解槽),在直流电作用下发生电解，在槽的阳极室生成氯气，阴极室内生成碱液和氢气（见图1隔膜法盐水电解工艺流程图），生产是连续进行的。
图1 隔膜法盐水电解工艺流程由于氯气输送贮存困难，而氯气易于液化，液氯贮存和长程运输又比氯气方便得多，所以液氯常以很大规模生产，有低压、中压、高压三种液化工艺（见图2液氯生产工艺流程图)。
图2 液氯生产工艺流程职业危害液氯的沸点是－33．97℃，氯气的相对密度是2．485(空气＝1）.因此，液氯一旦大量泄漏,会迅速蒸发形成低温氯气云团并低空漂移、扩散,对人和环境产生灾难性的后果.中毒——中毒是氯气生产最主要的职业危害。
氯气是强烈刺激性气体，属高毒类。
我国卫生标准规定的最高容许浓度为1mg／m3.氯气对人有急性毒性和慢性影响，但未见致畸、致突变和致癌的报道。
人对氯耐受的个体差异主要反映在低浓度阶段，高浓度长时间接触无一例外地会造成严重伤亡。
氯气的急性毒性：眼及上呼吸道刺激反应一般于24小时内消退；轻度中毒主要表现为支气管炎或支气管周围炎；中度中毒可有支气管肺炎、间质性肺水肿或局限的肺泡性肺水肿；重度中毒则引起广泛、弥漫性肺炎或肺泡性肺水肿、咯大量白色或粉红色泡沫痰、呼吸困难、明显紫绀、窒息、昏迷可出现气胸、纵膈气肿等并发症，甚至猝死。
氯气对人的急性毒性见下表。
氯气的慢性影响：在含氯不高于7．5mg／m3的大气环境中长期工作，一部分人中可有早期气道阻塞性病变倾向，慢性支气管炎发病增加；个别人中可有哮喘发作、肺气肿、神经衰弱综合征或伴有胃炎症状,但无生命危险，也不会因而升高死亡率；皮肤暴露部位可有灼热发痒感，往往发生氯痤疮;有的还可发生牙齿酸蚀症。
Q/QH 齐化集团有限公司企业标准QH/GY－1005－2007氯气处理生产工艺规程2007-12-01发布2007-12-10实施齐化集团有限公司发布编写：褚福林校对：马维国审核：刘利复核：陈立志审批：马进平目录1、主题内容及适用范围------------------------------------ 12、生产方式 --------------------------------------------- 13、产品说明 --------------------------------------------- 14、原材料质量标准 --------------------------------------- 15、化学反应原理 ----------------------------------------- 26、工艺概况 --------------------------------------------- 37、生产工艺过程 ----------------------------------------- 38、生产工艺条件及生产控制一览表-------------------------- 49、安全生产基本原则-------------------------------------- 510、生产能力 -------------------------------------------- 911、原材料、能量消耗定额--------------------------------- 9附录1、原材料的物理化学性质------------------------------ 10 附录2、设备一览表---------------------------------------- 14氯气处理生产工艺规程1.主题内容及适用范围本标准制定了湿氯气干燥处理的生产工艺规程。
工业氯气生产工艺流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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氯气解决工艺
氯气解决是电解槽稳定操作，安全生产重要环节。
从电解槽出来湿氯气温度较高（约90℃），并伴有大量水蒸气及夹带盐雾等杂质。
湿氯气对钢材及大多数金属有强烈腐蚀作用，生产及输送极不以便，但干燥氯气对钢材等惯用材料腐蚀在普通条件下是较小。
氯气解决工序重要任务是将高温湿氯气进行冷却、干燥和加压输送。
1 氯气解决基本原理
饱和湿氯气中水蒸气含量与温度有密切联系，温度每下降10℃，湿氯气含水蒸气量减少近一半，例如90℃时水蒸气含量为571g/kg 湿氯气，80℃时则为219g/kg，10℃时水蒸气含量仅为3.1g/kg，只相称为90℃时1/184。
由此可见，湿氯气一方面需进行冷却，这不但可除去湿氯气中99.5%左右水蒸气，并且可大大减少背面硫酸干燥负荷，减少硫酸与水反映生成热量，大幅减少硫酸单耗。
干燥氯气干燥剂是浓硫酸，浓硫酸具备较高脱水效率、不与氯气反映、氯气在其中溶解度低、对钢铁设备和管道腐蚀小、稀硫酸可回收运用及硫酸价廉、易得等长处。
氯气干燥是以硫酸与湿氯气接触后，氯气中水分被硫酸吸取而实现。
吸取过程是水分以扩散作用从气相转移到液相硫酸中过程。
这个过程推动力决定于气膜扩散速率，而被解决气体—氯气中水含量决定于硫酸水溶液面上方水蒸气分压。
当温度一定期，硫酸浓度愈高，水蒸气分压愈低，而硫酸浓度一定期，温度减少，则水蒸气分压随之减少，从而加大了传质过程推动力。
因此，在操作中选取恰当硫酸浓度和操作温度，会提高氯气干燥效果，并可减少硫酸消耗。
2 湿氯气冷却工艺过程
湿氯气经氯水洗涤塔以氯水喷洗后，再进入第2钛冷却器以冷冻盐水或冷冻水冷却至12~15℃，然后，经除雾器去除水雾后进入干燥塔。
氯水洗涤塔底氯水经氯水泵输送至氯水热互换器以工业水冷却后，进入氯水洗涤塔顶循环喷洗冷却进塔湿氯气，洗涤塔底某些氯水（氯中冷凝液）送去真空脱氯回收某些氯气。
直接间接冷却流程既能洗涤氯气，又不增长废液（除氯中冷凝液外），不多消耗氯气，湿氯气直接间接冷却流程见图1。
图1 氯气冷却工艺
3 湿氯气干燥工艺过程
由于湿氯气中具有大量水汽，容易生成盐酸和次氯酸，使得湿氯气具备较强腐蚀性，因而必要设法尽量将氯气中水分除去，普通氯中含水率在0.040%如下，方能满足规定。
氯气干燥工艺比较常用有：①三段填料塔串联工艺；②一段填料塔加一段填料泡罩塔工艺。
1）三段填料塔串联工艺
在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级填料塔内逆流接触不同浓度硫酸，使得水体积分数降至0.010%。
图2 三段填料塔串联工艺
如图2所示，湿氯气冷却后进入Ⅰ填料塔与塔顶喷淋75%～78%硫酸逆流接触，除去某些水分后进入Ⅱ填料塔，与比Ⅰ填料塔中浓度略高硫酸逆流接触，再除去某些水分后进入Ⅲ填料塔塔底，与浓硫酸逆流接触，再除去某些水分，经酸雾捕集器后去氯气压缩机。
96%～98%浓硫酸进入Ⅲ填料塔塔底，塔底某些硫酸溢流到Ⅱ填料塔塔底，再用硫酸循环泵输送经冷却器进入塔顶喷淋，吸水后回至塔底，某些硫酸溢流到Ⅰ填料塔，Ⅰ填料塔内硫酸循环方式与Ⅱ、Ⅲ填料塔相似，Ⅰ填料塔多余硫酸则溢流到废硫酸贮槽。
此流程塔构造简朴，设备多，但投资大，操作费用高，干燥氯气质量稳定，阻力小，并受填料影响。
2）一段填料塔加一段填料泡罩塔串联工艺
一段填料塔加一段填料泡罩塔串联工艺如图3所示，湿氯气冷却后进入填料塔与塔顶喷淋72%～78%硫酸逆流接触，除去某些水分后进入填料泡罩组合塔底部，至下而上通过填料段和泡罩段塔板，与硫酸接触除去水分，经除雾和氯气压缩机送往液氯冷冻岗位。
在最上层泡罩段加入98%浓硫酸，浓硫酸逐级溢流到各泡罩层和填料段，并至塔底，塔底硫酸某些经硫酸循环泵对塔内填料段进行循环喷淋，某些溢流到与填料泡罩塔串联填料塔。
用硫酸循环泵对填料塔进行循环喷淋，待浓度不大于72%时，排至废硫酸贮槽。
一段填料塔加一段填料泡罩塔串联工艺流程解决湿氯气，投资少，操作弹性大，占地面积少，干燥氯气质量稳定。
缺陷：塔构造复杂，系统阻力大。
其投资相比三段填料塔流程而言要节约65%左右，运营成本节约15%左右。
图3 填料塔+泡罩塔串联工艺
4 氯气压缩输送
氯碱厂惯用是纳氏泵和透平压缩机2种。
1）纳氏泵系统
纳氏泵流程最大特点是运用硫酸进行冷却循环，以排除氯气受压时产生热量。
因纳氏泵工作压力不高，压缩产生热量大某些被硫酸带走，而硫酸又有冷却器进行冷却，普通氯气出口温度不超过80℃，对碳钢材质使用是安全，因此，纳氏泵流程中不设氯气冷却器。
纳氏泵压缩流程如图4所示，干燥氯气进入纳氏泵，压缩并依次通过硫酸分离器、硫酸除雾器，将夹带硫酸及酸雾分离掉，然后送往各需氯部门。
98%硫酸经硫酸高位槽在启动泵前由其进口加到纳氏泵中，泵启动后，硫酸随氯气一起压出进入硫酸分离器，在分离器内，硫酸与氯
气分离，然后在硫酸冷却器中进行冷却，经冷却硫酸返回纳氏泵入口。
图4 纳氏泵系统
在纳氏泵中，规定硫酸中H2SO4质量分数为92%以上，以减少泵在高温下腐蚀。
由于氯气经干燥塔后尚含少量水，在泵内某些被硫酸吸取，硫酸浓度会减少，需要用98%硫酸取代被稀释了泵内硫酸。
2）透平压缩机系统
透平压缩机是一种具备蜗轮离心式压缩机，借叶轮高速旋转产生离心力使气体压缩，其作用与液体输送所用离心泵或离心式风机相似。
由于气体压缩消耗机械能并转化为热能，因此，在透平机每一段压缩比不能过大，并在级间设有中间冷却器以移去热量，使气体体积减小，以利于压缩过程逐级进行。
如图5所示，不含盐雾、硫酸液滴、有机杂质，含氯约95%（体积分数）干燥氯气，压力不低于0.085MPa（绝压），进入氯气透平压缩机一级入口，经一级叶轮压缩后，氯气进入中间冷却器，冷却后，氯气进入压缩机二级入口，经二级叶轮压缩后，再由后冷却器冷却，出后冷却器氯气压力达到0.17MPa（表压）左右，通过度派台至各用氯工段。
为防止压缩机发生喘振及倒吸现象，将压缩后某些氯气回流到压缩机一级入口或干燥塔进口，以保证氯气持续压送,也可以通过调节回流量来控制干燥塔进口或氯气总管压力。
图5 透平压缩机系统
纳氏泵是中小型氯碱厂最为惯用氯气压缩机，其长处是构造简朴，强度大又实用，但效率不高。
此外，它不但压缩氯气还输送浓硫酸，因而，消耗功率高。
又由于用硫酸作介质，酸雾较多，会污染液化器和液氯。
透平压缩机是大型氯碱厂最为适当氯气输送设备，其能耗低，按每年10万t氢氧化钠规模,透平压缩机比纳氏泵每年可节电400kW·h以上。
它检修周期长，普通在1a以上，运营费用也低。
但由于在压缩过程中氯气温度较高，机械精度也比较高，因此，对氯气含水及其她杂质含量规定相应提高，普通规定氯气含水量在100×10-6如下，还要有高效除沫器等装置。
5 氯气解决工艺流程
湿氯气通过水封后进入氯气洗涤塔，与来自氯水冷却器氯水逆向直接接触冷却、洗涤，氯气中85%～90%水分得到冷凝，并除去了氯气中夹带杂质（盐雾等）。
出塔氯气经喷水饱和后，由氯气风机加压至100Pa以上。
氯气进入前用循环上水将冷却器冷却到约42℃，氯气进入后用冷冻上水将冷却器冷却至12～15℃进入水雾捕集器。
在此冷却过程中，氯气中大某些水分又被冷凝下来，这样可节约干燥氯气硫酸用量；也有一某些冷凝水成雾滴状存在于氯气气流中，因而冷却后氯气须经水雾分离器过滤后才进入干燥系统。
洗涤、冷却冷凝下来溶解有氯气氯水在氯气洗涤塔液位控制系统自动控制下，由氯水循环泵送至离子膜脱氯装置，脱氯后送一次盐水化盐使用。
通过水雾分离器除雾后氯气进入填料干燥塔下部，循环酸由硫酸循环泵送出，经循环酸冷却器冷却后进入填料干燥塔上部，与氯气逆流接触除去氯气中水分。
塔底出酸质量分数控制在75%以上。
出填料干燥塔氯气再进入泡罩干燥塔下部，与由98%硫酸高位槽流入98%浓硫酸经泡罩接触，进一步得到干燥。
干燥后氯气进入氯气压缩机。
为了保证在电解低负荷运营时，电解和氯气洗涤冷却干燥系统氯气总管压力稳定，在氯气压缩系统出口引一股氯气回流到氯气压缩机前氯气总管。
当系统氯气压力减少时，氯气回流管自动调节阀自动开大；反之调节阀自动关小：以达到控制和稳定整个系统氯气压力目。
氯气压缩系统设有液环冷却器，用循环冷却水冷却循环硫酸，以保证出压缩机系统氯气温度不不不大于50℃。
经压缩并冷却氯气进入酸捕沫器除去99%以上酸雾后再经氯气分派台送往下游氯气顾客。
完整氯气解决工艺如图6所示。
图6 氯气解决工艺流程图。
