200kta烧碱装置氯气氢气处理工序的初步设计说明.docx

四川理工学院
毕业设计（论文）说明书
题目200kt/a烧碱装置氯气、氢气处理工
序的初步设计
作者
系别材料与化学工程系

指导教师接受任务日期2003年2月24日
完成任务日期2003年6月2日
酸时一种较为理想的氯气干燥剂。
当温度一定时，硫酸浓度愈高、其水蒸汽分压愈低；当硫酸浓度一定时，温度降低，则水蒸汽分压也降低。也就是说硫酸的浓度愈高、温度愈低，硫酸的干
燥能力也就愈大，即氯气干燥后的水分愈少。但如果硫酸的温度太低的话，则硫
酸与水能形成结晶水合物而析出。因此原料硫酸与用后的稀硫酸在储运过程中，尤其在冬季必须注意控制温度和浓度，以防止管道堵塞。硫酸浓度在84%寸，它
的结晶温度为+8C,所以在操作中一般将H2SO温度控制在不低于10Co此外，硫酸与湿氯气的接触面积和接触时间也是影响干燥效果的重要因素。故用硫酸干
燥湿氯气时，应掌握以下几点：（1）硫酸的浓度，（2）硫酸温度，（3）硫酸与氯气的接触面积和接触时间。
生产中使用的氯气还需要有一定的压力以克服输送系统的阻力，并满足用户
对氯气压力的要求。因此在氯气干燥后还需用气体压缩机对氯气进行压缩。
综上所述，氯气处理系统的主要任务是：
.氯气干燥；
.将干燥后的氯气压缩输送给用户；
.稳定和调节电解槽阳极室的压力，保证电解工序的劳动条件和干燥后的氯气纯度。

1氯处理工艺
根据氯处理的任务氯处理的工艺流程包括氯气的冷却、干燥脱水、净化和压
缩、输送几个部分。
⑴氯气的冷却
氯气的冷却因方式的不同，可分为直接冷却、问接冷却和氯水循环冷却三种流程。
直接冷却流程：工艺设备投资少，操作简单，冷却效率高，但是，此流程排出的污水含有氯气，腐蚀管路，污染环境，同时使氯损失增大，且耗费大量蒸汽。
间接冷却流程：操作简单，易于控制，操作费用低，氯水量小，氯损失少，
并能节约脱氯用蒸汽。%。
氯水循环冷却流程：冷却效率高，操作费用低于直接冷却法，高于间接冷却法，投资比前者告而低于后者。缺点是热交换器所用冷却水温度要求低于15C,
因此需要消耗冷冻量并需增设氯水泵、氯水循环槽使流程复杂化。
⑵氯气的干燥
氯气干燥时均以浓硫酸为干燥剂，分为填料塔串联硫酸循环流程和泡沫塔干
燥流程。
填料塔串联硫酸循环流程：该流程对氯气负荷波动的适应性好，且干燥氯气的质量稳定，硫酸单耗低，系统阻力小，动力消耗省。但设备大，管道复杂，投资与操作费用较高。
泡沫塔干燥流程：此流程设备体积小，台数少，流程简单，投资与操作费用低。其缺点时压力降较大，适应氯气负荷波动围小，塔板易结垢，同时由于塔酸未能循环冷却，塔温高，因此出塔氯气含水量高，出塔酸浓度高故酸耗较大。⑶氯气的净化
氯气离开冷却塔，干燥塔或压缩机时，往往夹带有液相与固相杂质。管式、丝网式填充过滤器是借助具有多细孔通道的物质作为过滤介质，能有效地去除水
雾或酸雾，净化率可达94%-99%,而且压力降较小，可用于高质量的氯气处理。
氯处理工艺流程
根据以上各流程的优缺点最后确定氯气处理工艺流程如下：两段列管间接冷
却，硫酸干燥塔（填料塔），硫酸干燥塔（泡罩塔）串联干燥流程。此工艺效果好，氯气输送压力大，设备少，系统阻力小，操作稳定，经济性能优越。
第二章氯气工艺计算
.氯气处理工艺流程
氯气处理工艺流程见下，据此进行物料衡算和热量衡算
冷却水
)y
80#酸
硫酸干燥塔n
浓硫酸
75硫酸
图2-1氯气处理工艺流程图
湿氯气由电解到氯处理室外管道,温度由85C降至80c后进入氯处理系统,
有部分水蒸气冷凝下来，并溶解氯气。进入第一钛冷却器冷却至46C,再经过
二钛冷却器冷却至18Co然后进入一段硫酸干燥塔，用80%硫酸干燥脱水，出
塔硫酸浓度降到60%,出塔气体最后进入二段硫酸干燥塔，用98%硫酸干燥脱
水，出塔硫酸浓度降到75%此时出塔的气体含水量以完全满足输送要求，经除沫器进入透平式氯压机，经压缩后送至用户。

.生产规模：200kt/a100%NaOH
.年生产时间（按年工作日330天计算）：330>24=7920小时；
.计算基准：以生产1t100%NaOHfe基准；
.来自电解工序湿氯气的工艺数据见下表：
表2-1来自电解工序湿氯气的温度、压力和组成
项目
氯气
备注
项目
氯气
备注
温度，c
85
氯气，
kg/t100%NaOH
885

总压（表），Pa
-10
不凝性气体
（假设为空
气，下同）
kg/t100%NaOH
15

水蒸汽，
kg/