电解氯气干燥增压处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及气体增压技术领域，尤其涉及一种电解氯气干燥增压处理系统。


背景技术：

2.氯气，化学式为cl2。常温常压下为黄绿色，有强烈刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，可溶于水，易压缩，可液化为金黄色液态氯，工业用途广泛。工业上通常采用电解饱和食盐水法来制取氯气，经过精制的盐水溶液连续进入电解槽，盐水溶液中的氯离子在阳极上被氧化成为氯气。阳极产生的氯气往往是与阴极产生的氢气反应，生成副产品盐酸。但是，电解产生的氯气为高温湿氯气，夹带有盐雾沫(nacl)和水沫，且输出效率低。如果上述高温湿氯气不经除杂、干燥和增压处理，在后续的合成反应中，不仅容易造成产品产率的降低，降低了副产品盐酸的产量，而且降低了副产品盐酸的纯度，影响其价值。
3.现有生产中，高温湿氯气的处理过程主要是：经氯气洗涤塔洗涤；洗涤后排出的湿氯气进入冷却器进行冷却降温，去除湿氯气中夹带的盐雾和一部分水分；再送往泡沫塔，通过硫酸的吸水性进行干燥，进一步去除氯气中所含的水分，得到合格的干氯气；然后经过氯气压缩机加压输送给后续工序。虽然氯气压缩机作为加压装置已被广泛应用于该工序中，但是在实际生产运行过程中因工况的变化，常常出现氯气供气和用气系统压力控制不稳定，特别是在系统负荷高的情况下，就容易连锁影响供气系统中电解槽氯压、氯气出口压力和泡沫塔的阻力降等，进而会降低氯气干燥效果、供气量、用气的产品产量，也会增加整个新鲜氯气供应、干燥增压、用气系统的能耗及安全运行风险。因此，控制系统的长期稳定、高效、安全运行至关重要。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种电解氯气干燥增压处理系统，用以解决电解氯气干燥效果不佳、压力波动较大、系统能耗高、输送效率低的问题。本系统的供气量和压力稳定且易控，除杂效果和干燥效率佳，能有效降低用酸量，减小系统的工作负荷和能耗。
5.本实用新型提供的电解氯气干燥增压处理系统，包括：洗涤模块、干燥模块、压缩模块和分配模块；上述洗涤模块、干燥模块、压缩模块和分配模块通过输送管线串联连接；
6.上述洗涤模块的氯气气源来自电解工序；上述分配模块经上述输送管线将干燥增压后的氯气送往用氯部门；
7.上述洗涤模块包括洗涤塔和冷却单元；上述来自电解工序的氯气从上述洗涤塔的下段进入上述洗涤塔；
8.上述压缩模块包括氯压机和气液分离器；上述分配模块包括分配台；
9.上述洗涤塔、上述冷却单元和上述干燥模块串联连接；上述干燥模块、上述氯压机和上述气液分离器串联连接；上述压缩模块和上述分配台串联连接；
10.上述分配台与上述氯压机的气相入口连通，并设置有第一回流管线；上述分配台与上述洗涤塔的顶部出口连通，并设置有第二回流管线；上述气液分离器的顶部出口和上
述分配台分别设置有第一尾氯管线和第二尾氯管线至事故氯管网。
11.进一步地，上述洗涤模块还包括废液槽和清洗介质单元；上述废液槽与上述洗涤塔的底部连通；上述清洗介质单元包括氯水储槽、氯水泵和氯水换热器，上述氯水储槽、氯水泵和氯水换热器串联连接；上述氯水换热器的出口与上述洗涤塔的上段入口连通，用于提供冷却氯水对上述来自电解工序的氯气进行逆流洗涤。
12.进一步地，上述冷却单元包括ⅰ段冷却器和ⅱ段冷却器；上述ⅰ段冷却器的入口与上述洗涤塔的顶部出口连通，出口与上述ⅱ段冷却器的入口连通；上述ⅱ段冷却器的出口分别与上述氯水储槽和上述干燥模块连通。
13.进一步地，上述干燥模块包括泡沫塔、酸雾捕集器和稀酸储槽；上述泡沫塔的下段入口与上述冷却单元连通，顶部出口与上述酸雾捕集器的下段入口连通，底部与上述稀酸储槽连通；上述酸雾捕集器的顶部出口与上述氯压机的气相入口连通。
14.更进一步地，上述干燥模块还包括干燥介质单元，上述干燥介质单元包括98％浓酸储槽、浓酸泵、98％浓酸高位槽和95％浓酸高位槽，上述98％浓酸储槽、浓酸泵、98％浓酸高位槽和95％浓酸高位槽串联连接；上述95％浓酸高位槽的底部出口还与上述氯压机的液相入口连通，用于提供氯压机的液相循环介质；上述95％浓酸高位槽的底部出口与上述泡沫塔的上段入口连通，用于提供浓硫酸对来自上述洗涤模块的氯气进行逆流干燥；上述98％浓酸储槽和98％浓酸高位槽中浓硫酸的质量分数≥98％。
15.进一步地，上述压缩模块还包括氯气除雾器和氯气缓冲罐；上述氯气除雾器的下段入口与上述气液分离器的顶部出口连通，顶部出口与上述氯气缓冲罐的下段入口连通；上述氯气缓冲罐的顶部出口与上述分配台连通。
16.进一步地，上述压缩模块还包括硫酸冷却器、浓酸循环槽和浓酸循环泵；上述硫酸冷却器的入口与上述气液分离器的底部出口连通，出口分别与上述氯压机的液相入口和上述浓酸循环槽连通；上述浓酸循环槽的出口与上述浓酸循环泵入口连通；上述浓酸循环泵的出口与上述干燥模块中的95％浓酸高位槽连通。
17.更进一步地，上述硫酸冷却器出口处的浓硫酸的质量分数＞95％时，浓硫酸输送至上述氯压机的液相入口，返回上述氯压机进行循环；上述硫酸冷却器出口处的浓硫酸的质量分数≤95％时，浓硫酸输送至上述浓酸循环槽；上述浓酸循环槽中浓硫酸的质量分数≤95％。
18.进一步地，上述氯压机出口的压力控制为0.15-0.18mpa。
19.进一步地，上述ⅰ段冷却器出口处的氯气温度不高于40℃，上述ⅱ段冷却器出口处的氯气温度为12-16℃。
20.本实用新型提供的电解氯气干燥增压处理系统，通过洗涤、干燥、压缩和分配的模块化处理，实现以下有益效果：
21.1)电解氯气经过洗涤和冷却除去氯气所夹带的碱雾等杂质和水分，经过干燥和酸雾捕集完成氯气干燥和除杂，再经过压缩、气液分离和过滤，得到压缩干燥氯气；整个系统的氯气含水量降低，压力得到提高，实现了氯气无停留可直接参与后续生产工序的目的，并提供供气量和压力稳定且易控、除杂效果和干燥效率佳的干燥压缩氯气。
22.2)干燥模块中通过设置不同浓度梯度的浓酸高位槽，并与氯压机的液相循环介质进行连通，能实现硫酸的充分利用，有效降低用酸量，简化浓酸使用流程及相关设备，并降
低了系统循环时的工作负荷和能耗。
23.3)经过压缩模块后的氯气具有稳定的输出压力，有利于提升氯气输出稳定性，提高了氯气输出效率。在气源不断的情况下，系统能实现不间断地增压和输出，为用氯部门提供干燥且压力稳定的氯气，有利于提升用氯部门的生产效率。
24.4)通过设置回流管线和尾氯管线，能提高系统运行的可靠性及安全性，增强对电解氯气的抽吸稳定性，增大氯气的有效抽吸量，减小放空量，降低能耗和资源浪费，完成氯气的高效干燥，提高了生产效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型一实施例提供的电解氯气干燥增压处理系统的模块化的结构示意图；
27.图2为本实用新型另一实施例提供的电解氯气干燥增压处理系统的结构示意图。
28.附图标记说明：1、电解氯气干燥增压处理系统；11、洗涤模块；12、干燥模块；13、压缩模块；14、分配模块；
29.101、清洗介质单元；102、洗涤塔；103、冷却单元；104、废液槽；1101、氯水储槽；1102、氯水泵；1103、氯水换热器；1301、ⅰ段冷却器；1302、ⅱ段冷却器；
30.201、泡沫塔；202、酸雾捕集器；203、干燥介质单元；204、稀酸储槽；2301、98％浓酸储槽；2302、浓酸泵；2303、98％浓酸高位槽；2304、95％浓酸高位槽；
31.301、氯压机；302、气液分离器；303、氯气除雾器；304、氯气缓冲罐；305、硫酸冷却器；306、浓酸循环槽；307、浓酸循环泵；
32.401、分配台；
33.501、第一回流管线；502、第二回流管线；503、第一尾氯管线；504、第二尾氯管线。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”、“连通”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。本实用新型说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语
并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.需要理解的是，在本实用新型的附图中，附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的流程，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.在具体的实施方案中，如图1所示，电解氯气干燥增压处理系统1，包括：洗涤模块11、干燥模块12、压缩模块13和分配模块14；上述洗涤模块11、干燥模块12、压缩模块13和分配模块14通过输送管线串联连接；上述洗涤模块11的氯气气源来自电解工序；上述分配模块14经上述输送管线将干燥增压后的氯气送往用氯部门。来自电解的氯气为高温湿氯气，先通过洗涤模块，经过洗涤、冷却以去除氯气中夹带的盐雾沫和水沫，再通过以浓硫酸为干燥介质的干燥模块干燥后，进入氯压机进行增压，最后再将干燥增压后的氯气经过分配模块送至用氯部门。
38.具体地，如图2所示，上述洗涤模块11包括洗涤塔102和冷却单元103；上述来自电解工序的氯气从上述洗涤塔102的下段进入洗涤塔102；上述压缩模块13包括氯压机301和气液分离器302；上述分配模块14包括分配台401；上述洗涤塔102、冷却单元103和干燥模块12串联连接；上述干燥模块12、氯压机301和气液分离器302串联连接；上述压缩模块13和分配台401串联连接。
39.具体地，如图2所示，上述分配台401与上述氯压机301的气相入口连通，并设置有第一回流管线；上述分配台401与上述洗涤塔102的顶部出口连通，并设置有第二回流管线；上述气液分离器302的顶部出口和上述分配台401分别设置有第一尾氯管线和第二尾氯管线至事故氯管网。
40.通过上述系统中设置的第一回流管线，能平衡调节氯气抽力，进而保证电解工序中的电解槽的氯压稳定；设置的第二回流管线则能控制干燥模块中的泡沫塔的阻力降，提高干燥效果；设置的第一尾氯管线和第二尾氯管线能进一步保证压缩氯气出口压力稳定，防止工况突变时氯气外溢造成危害；通过回流管线和尾氯管线配合，则能使系统自身能在较宽范围内调节氯气压力，降低系统运行能耗，并保证系统出口处的氯气压力保持稳定。通过设置有回流管线和尾氯管线的干燥增压处理系统能提高系统运行的可靠性及安全性，增强对电解工序产生的氯气的抽吸稳定性，增大了氯气的有效抽吸量，减小放空量，降低能耗和资源浪费，完成氯气的高效干燥，提高了生产效率，提供供气量和压力稳定且易控、除杂效果和干燥效率佳的干燥压缩氯气。
41.具体地，上述洗涤模块11还包括废液槽104和清洗介质单元101；上述废液槽104与上述洗涤塔102的底部连通；上述清洗介质单元101包括氯水储槽1101、氯水泵1102和氯水换热器1103，上述氯水储槽1101、氯水泵1102和氯水换热器1103串联连接；上述氯水换热器1103的出口与上述洗涤塔102的上段入口连通，用于提供冷却氯水对上述来自电解工序的氯气进行逆流洗涤。来自电解的高温高湿氯气进入洗涤塔后，与洗涤塔上段从氯水换热器来的冷却氯水进行逆流接触，能除去氯气所夹带的碱雾等杂质。
42.具体地，上述冷却单元包括ⅰ段冷却器1301和ⅱ段冷却器1302；上述ⅰ段冷却器1301的入口与上述洗涤塔102的顶部出口连通，出口与上述ⅱ段冷却器1302的入口连通；上述ⅱ段冷却器1302的出口分别与上述氯水储槽1101和上述干燥模块12连通。洗涤后的氯气
依次通过ⅰ段冷却器和ⅱ段冷却器，与冷却介质发生逆流传热，使湿氯气的温度下降，从而将湿氯气中的大部分水冷凝下来，达到水分去除的目的。
43.具体地，上述干燥模块12包括泡沫塔201、酸雾捕集器202和稀酸储槽204；上述泡沫塔201的下段入口与上述冷却单元103连通，顶部出口与上述酸雾捕集器202的下段入口连通，底部与上述稀酸储槽204连通；上述酸雾捕集器202的顶部出口与上述氯压机301的气相入口连通。
44.更进一步地，泡沫塔为外溢式泡沫塔，设置有5层塔板。另外，稀酸储槽中的较低浓度的硫酸可以用于其他工序生产，也可直接外售。氯气与自上而下的浓硫酸在外溢式泡沫塔的塔板上逆流接触，进行传质传热，氯气中水分被硫酸吸收。经过酸雾捕集器截留氯气中所夹带的一部分酸雾后，将氯气送入压缩单元。
45.具体地，上述干燥模块12还包括干燥介质单元203，上述干燥介质单元203包括98％浓酸储槽2301、浓酸泵2302、98％浓酸高位槽2303和95％浓酸高位槽2304，上述98％浓酸储槽2301、浓酸泵2302、98％浓酸高位槽2303和95％浓酸高位槽2304串联连接；上述98％浓酸高位槽2303的底部出口还与上述氯压机301的液相入口连通，用于提供氯压机的液相循环介质；上述95％浓酸高位槽2304的底部出口与上述泡沫塔201的上段入口连通，用于提供浓硫酸对来自上述洗涤模块的氯气进行逆流干燥；上述98％浓酸储槽2301和98％浓酸高位槽2303中浓硫酸的质量分数≥98％。
46.利用浓硫酸的吸水性能除去氯气中的剩余水分和小部分杂质，进一步地进行了除杂，同时也完成了氯气的高效干燥。通过设置不同浓度梯度的浓酸高位槽，并与氯压机的液相循环介质进行连通，能实现硫酸的充分利用，有效降低用酸量，简化浓酸使用流程及相关设备，并降低了系统循环时的工作负荷和能耗。
47.具体地，上述压缩模块13还包括氯气除雾器303和氯气缓冲罐304；上述氯气除雾器303的下段入口与上述气液分离器302的顶部出口连通，顶部出口与上述氯气缓冲罐304的下段入口连通；上述氯气缓冲罐304的顶部出口与上述分配台401连通。
48.更进一步地，氯气除雾器303内填装有活性炭颗粒。经活性炭吸附能够保证好的氯气除杂效果。通过氯气除雾器和氯气缓冲罐能分离压缩氯气携带的液体或其他杂质，提高氯气的纯度，氯气进入分配模块后能直接送入用氯部门，实现了氯气无停留可直接参与后续生产工序的目的。
49.具体地，上述压缩模块13还包括硫酸冷却器305、浓酸循环槽306和浓酸循环泵307；上述硫酸冷却器305的入口与上述气液分离器302的底部出口连通，出口分别与上述氯压机301的液相入口和上述浓酸循环槽306连通；上述浓酸循环槽306的出口与上述浓酸循环泵307入口连通；上述浓酸循环泵307的出口与上述干燥模块12中的95％浓酸高位槽2304连通。
50.以浓硫酸为液相循环介质，除用来压缩气体时起到活塞作用外，还能对氯气进行干燥，降低氯气中的水分，减轻对后序设备的腐蚀；同时液相循环介质还能带走压缩过程中产生的热量。
51.具体地，上述浓酸循环槽306的入口还与上述干燥模块12中的酸雾捕集器202的底部出口连通，用于接收泡沫塔顶溢出的氯气中所携带的硫酸。酸雾捕集器的设置既能降低压缩机的工作负荷，还能节约用酸量。
52.具体地，上述硫酸冷却器305出口处的浓硫酸的质量分数＞95％时，浓硫酸输送至上述氯压机301的液相入口，返回上述氯压机301进行循环；上述硫酸冷却器305出口处的浓硫酸的质量分数≤95％时，浓硫酸输送至上述浓酸循环槽306；上述浓酸循环槽306中浓硫酸的质量分数≤95％。
53.具体地，上述氯压机301出口的压力控制为0.15-0.18mpa。经过压缩模块后的氯气具有稳定的输出压力，有利于提升氯气输出稳定性，提高了氯气输出效率。在气源不断的情况下，系统能实现不间断地增压和输出，为用氯部门提供干燥且压力稳定的氯气，有利于提升用氯部门的生产效率。
54.具体地，上述ⅰ段冷却器1301出口处的氯气温度不高于40℃，上述ⅱ段冷却器1302出口处的氯气温度为12-16℃。
55.具体地，上述氯水换热器1103、上述ⅰ段冷却器1301和上述硫酸冷却器305的冷却介质为循环水，上述ⅱ段冷却器1302的冷却介质为冷冻水。
56.具体地，上述硫酸冷却器305出口处的浓硫酸温度不高于45℃。
57.本实施例提供一种电解氯气干燥增压处理系统的工作流程，以下进行详细说明：
58.来自电解的高温高湿氯气，通入氯气洗涤塔102，在洗涤塔中由下向上流通；与洗涤塔中从氯水换热器1103来的、自上而下的冷却氯水，进行接触，洗涤，除去氯气所夹带的碱雾等杂质；上述氯水由氯水泵1102从氯水储槽1101泵送至氯水换热器。
59.除杂后的氯气进入i段冷却器1301，与循环水进行逆流传热，使氯气温度降至40℃以下。然后进入ii段冷却器1302，与冷冻水进行逆流传热，使氯气温度降至12-16℃。冷却后的氯气通入外溢式泡沫塔201，冷凝液体流入氯水储槽1101。
60.氯气从下段通入外溢式泡沫塔201，依次穿过五层塔板，与自上而下的浓硫酸在塔板上逆流接触，进行传质传热。氯气中水分被浓硫酸吸收，从塔顶出来的氯气经过酸雾捕集器202后，送入氯压机301。
61.干燥后的氯气在氯压机301中加压至0.15-0.18mpa，氯压机出口的压缩氯气送入气液分离器302。气液分离器顶部出来的氯气进入氯气除雾器303，截留氯气中所夹带的一部分酸雾后，进入氯气缓冲罐304。最后经管线输送至分配台401，再输送至用氯部门。
62.在分配台与氯压机的气相入口处设置有第一回流管线501，用于平衡调节氯气抽力，保证电解槽氯压稳定。在分配台与洗涤塔的顶部出口处设置有第二回流管线502，用于控制泡沫塔的阻力降，提高干燥效果。在气液分离器的顶部出口和分配台分别设置有第一尾氯管线503和第二尾氯管线504至事故氯管网，用于保证压缩氯气出口压力稳定。
63.本系统中压缩模块中浓硫酸的输送流程为：质量分数98％的浓硫酸经浓酸泵2302从98％浓酸储槽2301泵送至98％浓酸高位槽2303，再由98％浓酸高位槽2303送入氯压机301，经过气液分离器302后，由气液分离器302底部出口进入硫酸冷却器305，被循环水冷却至45℃以下后，再循环进入氯压机301。当上述浓硫酸的质量分数低于95％时，进行换酸，将氯压机中循环的浓硫酸输送至浓酸循环槽306，再由浓酸循环泵泵送至95％浓酸高位槽2304中。
64.作为对本实施例的改进，本电解氯气干燥增压处理系统中各设备上可设置若干个压力控制阀，若干个上述压力控制阀的出口与事故氯管网连通。通过上述压力控制阀能进一步调节系统的整体压力，在保证系统运行时压力稳定的同时，还能用于应对工况突变时
对系统压力进行维稳。
65.需要说明的是，系统内部的输送管道上在不同单元或装置、设备间设置有压力传感器、流量计或温度传感器，同时也设置有不同阀门，如泄压阀、调压阀、安全阀等用于调节和稳定整个系统压力的阀门。
66.需要说明的是，本领域技术人员在本实用新型的指导下，还能对上述系统做出部分修改设计。例如，本电解氯气干燥增压处理系统还包括显示器，对本系统中的参数(例如压力、温度、电能、进料流量等)进行显示。
67.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。