氯气生产中的节能方法

第9期中国氣碱2011年9月China Chlor-Alkaliep,201137氯气生产中的节能方法陈珍民山东省东营职业学院,山东东营257091)摘要:采用氟气直冷液化、高压法液化、氯气的液化和气化综合一体化利用等工艺,改进液氯输送方式和使用变频电机,对氯化工生产能获得很好的节能效果。关键词:氯产品;节能;直冷液化;高压液化;一体化利用;变频电机中图分类号:TQ1244+16文献标识码:B文章编号:1009-1785(2011)09-0037-02Energy-saving method of chlorine productionCHeN Zhen-min(Shandong Dongying Vocational College, Dongying 257091, ChinaAbstract: By direct cooling liquefied, high-pressure liquefied, Liquefaction and vaporization of comprehensiveintegration, improving transportation methods and using variable frequency motor, the chlorine productionprocess get remarkable energy-saving effect.Key words: energy-saving; direct cooling liquefied; high-pressure liquefied; comprehensive integration;variable frequency motor在氯气深加工产品中,越来越多的有机氯化物原氯在氯气处理系统经冷却、干燥,加压至合成反应对原料氯气的纯度要求很高,而盐水电解0.1-02MPa,然后送入列管式氯冷凝器中,与节流槽直接生产出的氯气夹带大量水分、盐雾并含有二后氟利昂R22换热,被冷却成-25℃左右的液体。未氧化碳、氢气、氧气及一些微量的其他杂质,无法直被冷凝的部分被气液分离器分离出来,送尾氯分配接应用于下游有机氯化物的合成,必须经过冷却、干台后,供合成盐酸等用氯单位使用。冷凝下来的液氯燥和液化等过程除去杂质,待氯气纯度提高后方可经气液分离后进入贮槽。升温后的气态氟利昂返回使用冷冻机组经压缩后循环使用。该工艺利用氟利昂单1氯气液化、气化的节能方法机单级直接液化氯气,比氨一盐水二次换热法减少在通常的氯气液化、气化工艺中,耗用电能和冷了一次换热,可节能30%左右;由于减少了氨贮罐量都很高,能够节能的控制点较多,以下是效果显著和工艺管线,取消盐水池后占地面积也大为减小,从的几种节能方法。而有效提高了生产效率。(1)采用制冷剂R22直冷液化工艺可节约能量(2)提高液氯液化压力可显著节能。在通常情况30%左右。目前,国内氯碱装置大都采用低温低压法下,液氯液中国煤化工氢处理工序出来工艺生产液氯,较多使用氨一盐水冷冻法。目前,许的原氯纯厂CNMH力为014MPa、多氯碱厂开始对液化工艺进行技术改进,采用致冷进入冷凝器温度为35℃;尾氯纯度为765%(质量剂R2直接冷却工艺取代原先的氨一盐水冷冻方分数),液化温度为-20℃,冷凝器传热温差为5℃,法,可节能30%左右叫。实际液化温度为-25℃,冷冻能量损失按30%计算38中国氣碱2011年第9期液化效率=(1-0.04×0.765/0.960.235)×100=均有相变,传热系数变小;考虑温差为105℃,实际8644%液化温度为-10℃;查液氯的相关物理参数,高纯氯液化所需冷冻量的计算如下。气出口压力为016MPa,整个换热过程冷冻能量损使氯气冷却到液化温度的显热失按25%计算。Q1=[124×10086444975×10078644(10096在016MPa、-10℃条件下,1t液氯气化所提1)](35+25)×4.18=37156(kJ)供冷冻量(Q1)为2741244ktb氯气液化潜热在027MPa、原氯进口温度为35℃条件Q2=282693kJt下,冷凝成1t-10℃的液氯所需冷冻量(Q2)为c冷量损失按30%计算301991.8kJt。Q3=0.3(Q+Q2)=95955(kJ)冷量损失按25%计算,则1吨液氯气化提供冷d全部所需冷冻量冻量可冷凝的液氯量为(1-0.25)Q1÷Q2=0.681toQ=Q1+Q2+Q=415804kM由以上计算可知,在氯气液化和气化同在一个同理可得,若液化压力提高到027MPa(液化温换热器内的情况下,1t液氯气化可以冷凝681kg液度为05℃,考虑温差后为-4.5℃),Q=384249(kJt),氯,也就是说,节约冷冻能量68.1%。与此同时,可以即冷凝压力升高的情况下,氯气液化所需冷冻量降得到压力016MPa的高纯度氯气,一举两得,节能低了759%。同时,由于冷冻机氟利昂制冷剂蒸发温效果显著。度的升高,即由-25℃升到4℃的条件下,制冷工况液氯输送的节能的改变可提高冷冻机制冷能力20%,2项综合计,可由于液氯具有剧毒性和腐蚀性,液氯的输送节能27.59%。直是一个难题。目前,路途较远的液氯用户普遍使用如果继续提高氯气液化的压力至0.88MPa以液氯槽车输送,大部分厂家包装槽车时仍需使用液上时,氯气冷凝的温度则可上升到35℃,这样,就可氯气化器加压液氯储罐的方式来完成液氯输送任以用工业循环水作为冷却液把氯气液化,所消耗的务。使用此方法的缺点是,(1)生产系统压力波动,生能量可以继续降低产操作不稳,需要自液氯罐向气化器倒入液氯;倒氯通过低压法和高压法电耗的比较可以看出,提过程需向原氯生产系统泄压,容易造成生产系统不高氯气液化压力可以节约电能53%。稳定;(2)液氯气化器和液氯钢瓶由于多次使用,内(3)许多氯碱厂本身就有氯气深加工产品,通常部容易积累三氯化氮,三氯化氮气体在气相中体积作为原料的氯气往往先液化,通过液氯输送后再气分数为5%以上时容易引发爆炸。化使用。在工艺流程上把氯气液化和气化分开操作为了克服以上缺点,根据液氯的物化性质(见表势必会造成一部分能量在气液相转化中被浪费掉。1),提出输送改进方案(示意图见图2)。如果将氯气液化和气化流程综合起来考虑,将其放表1液氯的物化性质在同一个换热器中,将会大大节约液化冷量和气化温度C压力MPa(绝压)热量,综合节能效果可达40%以上。氯气液化和气化换热见图1100.364高纯氯气出口0.496原氯进口086→氯气尾气蒸汽或热水液氯进口液氯出口图1氟气液化和气化换热流程图中国煤化工按照原氯纯度96%(质量分数)、压力027MPCNMHG→蒸汽冷凝液液氯控制阀进入冷凝气化器温度为35℃;尾氯纯度765%(质图2液氯输送改进方案示意图量分数),液化温度05℃,考虑到冷凝气化器内外(下转第46页)中国氯2011年第9期酸洗的过程中,水溶液中的钙含量先上升而后趋于人2块挂片,在冷却塔下放置1块从清洗开始的挂平稳,说明酸洗溶解了设备及管道的垢,使碳酸钙和片,随时监控预膜情况。此次预膜工作历时64h在硫酸钙中的钙离子游离出来,从而使水中的钙离子整个预膜过程中,pH值按照预膜要求控制为55-7.0浓度升高,直到将系统的垢全部清洗出来,钙离子趋总磷含量大于50mg/L,整个数据符合要求。于稳定且略有下降。在预膜过程中,由于严格控制了总磷含量和pH值H值、浊度、总磷、总铁在一定时间内已经稳定使成膜质量大幅度提高,预膜后经检测,3块挂片外并开始下降,说明管道内粘泥与锈已经清洗掉,清观都有7彩膜,并且做了5%硫酸铜腐蚀试验,结果洗工作可以结束。总铁含量从28mgL升至最高为分别为75s95s、120s,远远超过技术协议中大于307mg/;浊度从86NTU升至258NTU,据此保守10s的要求。计算,此次清洗过程,共洗去污泥和油、垢约340kg4结束语铁锈约80kg。挂片结果表明,20#钢的腐蚀速率为本次循环水系统采用停车在线预膜处理,系统1.32g/m2h,黄铜的腐蚀速率仅为00014g/m2h,远历经清扫、剥离、清洗及预膜过程,总耗时133h,在低于碳钢的6g/m2h和黄铜的1gm2h的要求,因剥离、清洗过程中,严格按《工业设备化学清洗质量而此次剥离、清洗工作有效地除去了粘泥、油、垢和标准》(HCmT2387-2007)执行,各项指标均在可控范铁锈,又使基体材料未受较大的腐蚀。围内,既满足了系统的剥离、清洗彻底的要求,又保3.3循环水系统的预膜证了设备的腐蚀率降到最低,成功地在系统管道及在清洗结束后,按照计划立即进行预膜处理。由换热设备上形成了一层质地均匀、色彩一致、致密的于清洗后水质很差,必须换水,因而,采用完全排放保护膜。成膜采用国标用硫酸铜溶液进行检测,最大然后再补水的方法,节省了大量的补给水。补完水后,时差达120s,最小时差为75s,远远大于标准所要求启动无阀滤池,对无阀滤池进行清洗,清洗干净后再的10s以上。此次预膜处理是成功的,有效地抑制了循用无阀滤池对循环水进行过滤,使水的浊度大幅度环水系统污泥的沉积和垢的生成,保证了设备的换热下降。在浊度为199NTU、总铁含量为0.98mg/效率,增大了蒸汽的做功能力降低了发电系统能耗时,开始预膜在调整好水的pH值后,在泵吸入口放收稿日期:2011-07-22^^N^^^^N^人(上接第38页)在液氯贮罐的尾侧设立1个加热套这些电动机大多在低电能利用率下运行,耗电量过管,根部由阀门控制与罐体连接,用蒸汽或热水作为大,浪费严重。采用变频器进行变频调速可使电动热源加热,使液氯升温气化,温度高的氯气进入液氯机处于高效运行状态,是最佳的调速和节能方式。罐顶部,随着氯气温度的升高,整个液氯罐的压力也用于风机、泵类等负载,可达50%的节能率;用于随之升高,当液氯罐顶的氯气温度超过20℃,就可其他工艺要求调速的负载,也可获得10%40%的节以达到输送液氯压力(蒸汽、热水调节阀门和液氯贮能效果。设备转速降低后,可减少磨损,延长使用罐压力自动连锁控制,保证不超压加热)。液氯自罐寿命,获得可观的间接经济效益围。在氯产品生产底引出,温度一般在0℃以下,持续不断地供生产装中,氯压缩机、氢压缩机、空压机、丙烯压缩机、制氮置使用。由于液氯从罐底流出,不会产生三氯化氮的机等使用较多,由于生产中用气的不均匀,压缩机积累和沉积。经常在空转和满载工作状态下转换,机械磨损大,改进方案的优点:(1)解决了三氯化氮在液氯气电耗高,采用变频调速方法,恒压供气可降低压缩化器中积累造成安全隐患的问题;(2)三氯化氮在机转速,调节供气压力,是达到压缩机经济运行的60℃以上(存在震动的条件下)可分解,每摩尔三氯高效方法,经实测,节电率达到26%,取得了较好的化氮分解可释放230kJ的热量。液氯加热套管中的经济效微量三氯化氮分解,不仅可以降低三氯化氮在液氯参考文献:中的含量,还可以起到升压、节约部分热能的目的。[1]袁冠华氯气液化装置工艺设计及运行情况总结氯碱工业,205,此改进方案已有相关厂家使用验证,改造简便(年):22-2中国煤化工[2]王士君易行,安全有保障,节能效果显著。CNMHG学出版社1983[3]杜俊明上仅个在化工行业节能改造中的3采用电机变频器节能应用机电产品市场,2007,(9).电机系统在设计过程中都留有一定的余量。收稿日期:2011-04-18