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填料塔与板式塔组合流程在氯气干燥中的应用

作者:user 来源:  日期:2019-11-27 21:04
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 1填料塔与板式塔组合流程的应用情况为了满足使用透平机的要求,南宁化工股份有限公司似下简称“南宁化工公司”2000年改造了原有氯气干燥系统,由传统的泡塔干燥工艺改造为外溢流泡干燥塔串联填料干燥塔工艺(以下简称“一工艺”)。进入该系统的是10万ta隔膜法烧碱的氯气和6万/a离子膜法烧碱的氯气。20052006年,南宁化工公司烧碱生产规模继续扩大,增加了9万ta离子膜法烧碱,同时配套新建了氯气干燥系统,新建的氯气干燥系统采用2个填料干燥塔与1个填料泡罩复合干燥塔串联的工艺流程(以下简称“二工艺”)。到目前为止,这两套装置状况良好,各项工艺指标完全达到设计要求,并具有一定的操作弹性,满足了生产要求。
 
1一工艺流程一工艺流程见一氯气洗涤冷却塔;
2―氯水循环泵;
3―氯水冷却器;
4段氯气冷却器;
5―氯水封;
6-二段氯气冷却器;
7―氯水封;
8-水雾捕集器;
9-废硫酸泵;
10-废硫酸贮槽;
11一外溢流泡干燥塔;
12-废硫酸循环槽;
13-稀硫酸循环泵;
14―稀硫酸冷却器;
15―浓硫酸高位槽;
16―浓硫酸冷却器
17-浓硫酸循环泵;
18-浓硫酸槽;
19-填料干燥塔;
20-浓硫酸冷却器;
21-浓硫酸循环泵;
22-酸雾捕集器;
23-透平机外溢流泡干燥塔串联填料干燥塔的干燥工艺流程从可以看出,外溢流泡干燥塔可以分为上下两个干燥段。即上部第1层到第3层共3层塔板称为浓酸段,下部第4层到第5层共2层塔板为稀酸段。来自浓硫酸高位槽96%98%的浓硫酸分为两路。一路进入浓酸段的第1块塔板,与由下而上的氯气接触,经外溢流至第2块塔板。第2块塔板上继续实施气液相传质吸收后,浓硫酸经外溢流出塔板流回浓硫酸槽,然后由浓硫酸循环泵送出,经过浓硫酸冷却器达到浓硫酸高位槽,完成一个冷却循环过程。另一路浓硫酸进入浓酸段的第3块塔王炼翊(1970―)男,工程师,广西大学化学化工学院2006级工程硕士,现任南宁化工股份有限公司技术中心副主任。
 
氯氢处理bookmark3氯碱工业板,气液相传质吸收后,浓硫酸经内溢流至稀酸段。
 
来自稀硫酸贮槽的稀硫酸(75%)进入外溢流泡干燥塔的稀酸段第4块塔板,与来自第3块塔板内溢流下来的浓酸混合成混合酸,并与湿氯气充分传质吸收后,液体混合酸经外溢流至第5块塔板,继续与进塔的湿氯气充分传质吸收后,稀硫酸经外溢流出塔板,返回稀硫酸贮槽,然后由稀硫酸循环泵送出,经过稀硫酸冷却器重新进入外溢流泡干燥塔的稀酸段第4块塔板,完成稀硫酸的冷却循环。氯气经过外溢流泡干燥塔后除去了大部分水,然后进入填料干燥塔干燥后依次通过酸雾捕集器和透平机,部分干燥氯气进入氯气分配台作为产品提供给下游工序使用,部分干燥氯气回流到一段钛冷却器之前与洗涤后的氯气一起进入一段钛冷却器。回流的目的是使干燥系统的氯气流量在最佳速度,以保证最好的氯气质量。实际上,只要回流氯气量调节到合理流量,在外溢流泡干燥塔的氯气出口的氯气含水量就能低于0 01%,增加填料干燥塔的主要目的是防止回流氯气量不合适时氯气含水量超标;同时,填料干燥塔可以进一步冷却氯气。
 
外溢流泡干燥塔采用硬PVC材料,从上到下共5层塔板,配2台板式冷却器,移走硫酸吸收氯气中水产生的热量,降低硫酸表面的水蒸气分压,提高吸收效果。顶层塔板上加旋流板,防止硫酸液滴带出。外溢流泡干燥塔之后是填料干燥塔,材质为碳钢,填料为Y50聚丙烯拉西环。经填料干燥塔后,氯气水含量基本达到工艺要求。
 
2二工艺流程二工艺流程见湿氯气冷冻水fi氯气去酸雾捕集器98%浓硫酸去废酸槽氯去淡盐水脱氯1一氯气洗涤冷却塔;2-氯水循环泵;3―氯水冷却器;4-一段氯气冷却器;5―氯水封;7―氯水封;8-水雾捕集器;9-废硫酸泵;10-废硫酸贮槽;11一氯气干燥塔一;12-循环酸泵一;13―循环酸冷却器一;14-氯气干燥塔二;15―循环酸泵二;16-循环酸冷却器二;17-氯气干燥塔三;18―循环酸泵三;19-循环酸冷却器三;20-补充酸计量泵三;21―98%硫酸贮槽;22-浓硫酸计量泵;23-补充酸冷却器三;24―三塔补充酸贮槽填料干燥塔与填料泡罩复合干燥塔串联的工艺流程来自电解工序的湿氯气经过氯气洗涤冷却塔洗涤冷却后,从塔顶出来的氯气温度降至45°C,然后氯气依次进入一段氯气冷却器和二段氯气冷却器的列管内,循环冷却水进入一段氯气冷却器列管间,7 11°Q令冻水进入二段氯气冷却器列管间,通过管壁进行热交换后从二段氯气冷却器出来的氯气温度降至1115°C.湿氯气经冷却、冷凝后形成了许多直径大小不等的液滴,较大液滴汇成氯水从底部排出,经过一段氯气冷却器氯水封和二段氯气冷却器氯水封回流到氯气洗涤冷却塔;无法从气流中分离下来的盐雾随氯气进入水雾捕集器分离水雾,凝聚下来的氯水同样从底部氯水出口管回流到氯气洗涤冷却塔;从水雾捕集器出来的水含量较低、几乎无盐雾的氯气依次进入3个氯气干燥塔,通过与硫酸的直接接触脱掉大部分水,达到干燥氯气的目的。填料干燥塔一的材质为硬质PC缠绕玻璃钢(PVC/IRP)填料为Y 50聚丙烯短阶梯环,填料干燥塔二及填料泡罩复合干燥塔三的材质为碳钢,填料为Y50聚丙烯短阶梯环。
 
2两套氯气干燥工艺的比较南宁化工公司两套氯气干燥装置的干燥原理相同,都是利用浓硫酸吸收水的原理除去水,最主要的区别在于干燥塔类型和组合方式不同。前者干燥设备采用的是1个外溢流泡干燥塔加1个填料干燥±苔,起核心作用的是外溢流泡干燥塔,填料干燥塔起把关作用;后者采用的是2个填料干燥塔加1个填料泡罩干燥复合塔,起主要作用的是3个干燥塔的填料段,填料泡罩干燥复合塔的泡罩段起把关作用。
 
外溢流泡干燥塔有以下3个特点。
 
卜溢流泡沫干燥塔气相进出口温差仅6 ~8°C,可见气液传质吸收所释放出的热量均被大流量的硫酸带走,彻底改变了稀释热被氯气带走、氯气流量远大于硫酸流量的旧工艺格局,同时也彻底改变了以往绝热吸收的不佳状态。
 
设置氯气回流管道,保证了筛孔气速维持在漏液点气速以上,满足了气液传质吸收的要求,从而克服了泡沫塔的致命弱点。外溢流泡沫干燥塔可以通过调节回流气量方便地平衡进塔的气液流量比,解决了电解开车初期气相负荷过小导致筛孔气速无法维持在漏液点气速以上,使塔板大量漏液、几乎无法形成有效泡沫层的问题。
 
传质吸收推动力大。进塔各层的硫酸均在10°C左右,进塔氯气也控制在12°C左右,尽管气相比热较小,较容易升温,但大流量的低温浓硫酸进入,气相中水蒸气较快地进入液相,刚产生的稀释热被液流移走,因而传质吸收推动力大,传质效果十分显著。另外,采用外溢流的液流方式,增大了气液实际的接触面积,提高了传质效果。
 
外溢流泡沫干燥塔的操作过程中,要求进塔酸温、酸量稳定,进塔气量减少波动,及时调节回流量均不可偏废。回流气量可以依据电解氯气总管的负压控制范围自动控制,以求与电解负荷相平衡与匹配。
 
外溢流泡沫干燥塔串联填料干燥塔的运行实践证明,其运行稳定,安全可靠,耗酸一般在20kgt.Cl)左右,氯气水含量稳定在二工艺流程则是浓硫酸从填料泡罩干燥复合塔三顶部加入,稀硫酸分别从填料干燥塔二和填料干燥塔一的顶部加入;氯气则从填料干燥塔一塔底进入流向塔顶,然后进入填料干燥塔二塔底,出塔顶后从塔底进入填料泡罩干燥复合塔三进一步干燥、冷却。其特点如下。①干燥效率高,首塔出口氯气水含量为0015%~0040%复合塔出口氯气水含量<001%.②系统压降低,填料层高度6m条件下,整塔压降小于1.2kPa整个系统最大压降在5kPa左右。③操作弹性大,最高和最低负荷比达到4④操作方便,稳定可靠。
 
二工艺流程经过1年多的实际应用,运行稳定,安全可靠,耗酸一般在17kgtCl)左右,氯气水含量稳定在0006%左右。
 
填料塔的特点是每个填料塔的液流循环量变化不大,能较好平衡进塔气量的变化,满足相应的液流吸收传质之需,操作平稳,控制弹性较大,适应气相变化能力较强。板式塔的特点是处理量大,干燥效率高,占地省,投资少。填料塔与板式塔的组合发挥了填料塔和板式塔各自的优势,弥补了对方的不足,因此是国内氯碱企业较为青睐的工艺流程。组合流程能较好地适应气体流量的负荷变化,即在气相流量较小时,填料塔承担干燥责任;而在满负荷运载状态下,板式塔可以以较快速度完成传质吸收过程。由于组合塔也配以充足的循环液冷却措施,干燥效果得以保证。目前南宁化工公司的这两套氯气干燥装置使用正常,效果较好,主要归结于它们融合了填料塔和板式塔各自的特色于一体,取长补短,从而达到较好的干燥效率。一工艺和二工艺氯气干燥装置相关数据的对比情况见表2表2两套氯气干燥装置的对比情况对比项目一工艺二工艺投资相对较小相对较大占地面积相对较小相对较大操作弹性相对较小相对较大填料层高度填料规格50聚丙烯拉西环50聚丙烯短阶梯环塔板形式5层Y3筛孔筛板2层Y100泡罩塔板系统压降氯气水含量硫酸消耗是否回流是否值得指出的是,目前国内不少氯碱企业仍采用内溢流式泡沫塔串接填料塔的流程,且沿用绝热传质吸收方式,干燥效果十分低,与上述组合塔是无法相比的。
 
3结语氯气干燥工序是氯碱生产企业非常关键的工序,提高氯气干燥质量对全系统的安全生产具有重要意义。设备不同,生产工艺在干燥过程中体现出的能力和特点有所不同。一工艺装置具有投资少的特点,稳定操作的关键在于调节氯气回流量来稳定干燥塔中的氯气流量,操作相对复杂;二工艺流程的设备相对庞大,流程相对复杂,投资较大,但是操作弹性大,运行平稳。总之,它们都能较好地适应透平机的要求。

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