湿氯气和湿氢气的综合利用

０１９年第１期　２

专题讨论

山　西　化　工

ＳＨＡＮＸＩＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ　　

Ｔｏｔａｌ１７９　

２０１９Ｎｏ．１，

：／／ＤＯＩ１０．１６５２５１１０９ｔ．２０１９．０１．４４．ｃｎｋｉ．ｃｎ１４－ｑｊ

湿氯气和湿氢气的综合利用

贺鹏飞，　梁寅祥，　聂方超，　刘　伟

（）陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西　米脂　７１８１００

摘要：通过利用电解槽产生的湿氯气和湿氢气对一次盐水的换热，节约了蒸汽和降低和后续工序的处理降低了生产成本，增强了产品的市场竞争力。负荷，

关键词：湿氯气；湿氢气；低压蒸汽；换热器；综合热能利用；节能

（）中图分类号：ＴＱ０１４　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４７０５０２０１９０１０１２４０２－－－引　言

随着能源日渐紧缺和精细化对成本的降低需求，因此利用时湿氯气和湿氢气所携带的热量能为公司节约大量的热能，经济效益可观，同时降低了氯气和氢气的温度，节约了纯水和循环水的用量，减轻了水系统“零排放”污水处理的负荷。收集了湿氢气中夹带的碱雾，来达到降本增效的目的。

氢气用冷冻水冷却至小于２至１２℃～１５℃，０℃以下。

该工艺未将氯气和氢气的余热利用，同时加大了氯气和氢气后续系统的负荷，特别是在夏季浪费了冷冻水和循环水，尤其是冬季一次盐水的加热浪费了低压蒸汽，增加了生产的成本。１．２　改进后的相关工艺

电解生产出来的湿氯气和湿氢气温度大约是先用湿氯气通过钛材列管式换热器对约８５℃，

冷凝下来的氯水回到淡４８℃的一次盐水进行换热，

盐水脱氯系统，然后再用湿氢气通过镍材列管式换热器对一次盐水加热，冷凝下来的碱回到阴极液排达到收集回收的目的，最后用蒸汽换热器对其放槽，

加热来保证开车时候的一次盐水温度，三个换热器采用串联的方式连接，每一个换热器都设计旁路，可以在正常生产的时候能单独隔离检修，使得一次盐水的温度达到６０℃±５℃。由于螯合树脂的特性在该温度下的树脂交换能力和使用寿命最理想。该工艺利用了氯气和氢气的余热，同时降低了氯气和氢气后续系统的负荷，节约了循环水和冷冻水的用

］１２－，量，节降低了生产的成本［如图１所示。

１　工艺相关介绍

１．１　现相关工艺流程简述

电解过程中每生产１ｔ氢氧化钠的同时氢气带出的热量有２从理论上讲由于９万ｋＪ左右的热量，电解槽出来的湿氯气和湿氢气都被水蒸气所饱和，主要成分是水蒸气，所以湿氢气和湿氯气的热焓值没有太多的差异，经计算湿氯气的焓值略大于湿氢气的焓值。可以认为湿氯气和湿氢气的换热是相当的。

约４８℃的一次盐水送往电解工序的二次盐水精制系统，用低压蒸汽通过列管式换热器加热到６０℃±５℃。由于螯合树脂的特性在该温度下的树脂交换

能力和使用寿命最理想。满负荷生产的时候一次盐

３／水的流量１随后进入电解槽进行电解反４０ｍｈ，

应，电解出来的湿氯气和湿氢气温度大约是８５℃，产生出来的湿氯气和湿氢气直接去下一个工序，经过洗涤和冷却后干燥，然后通过压缩机进行压缩至一定的压力，满足后系统的使用。湿氢气直接用循环水冷却和洗涤至４氯气再用冷冻水冷却５℃以下，

一次盐水氯气来自电解槽氯气去洗涤塔氯气换热器一次盐水氢气来自电解槽氢气去洗涤塔一次盐水低压蒸汽蒸气换热器冷凝液池去树脂塔氢气换热器阴极液排放收稿日期：２０１８１１１７－－作者简介：贺鹏飞，男，毕业于陕西科技大学化学与化１９８７年出生，本科，助理工程师。研究方向：工艺设备。工学院，

氯水去脱氯系统图１　工艺技术改造后的流程解图

０１９年第１期　２

贺鹏飞，等：湿氯气和湿氢气的综合利用

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２　一次盐水上升的温度和换热器面积的计算

２．１　生产规模介绍

／；设计产能：生产时间：１０万ｔ折百碱；８０００ｈａ　按照电解物料平衡得出换热器的成分为（产１吨折；，；，百碱）氯气：水蒸气２氢气：水８８５ｋ８７ｋ２５ｋｇｇｇ；蒸气２氯气温度变化：一次盐水８７ｋ８０℃→６０℃；ｇ

３

；温度：每生产１ｔ折百碱需要一次盐水１４８℃；１ｍ３

／。盐水的密度为１１００ｋｍ　ｇ

３　实际生产中需要增加的附属设备和

注意事项

　　在实际的生产和安装过程中一次盐水和换热器之间增加膨胀节，为了补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在换热器和管道上的一种挠性结构。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化。也可用于降噪减振、供热上，为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管从而减小管壁的应力和作用在阀件或道的热伸长，

支架结构上的作用力。为了保证安全，在氢气换热器疏水管道上安装鹅卵石式阻火器。便于及时移走氯水和回收碱液，换热器安装要高于现有氯水储槽和阴极液储槽。由于湿氯气腐蚀性强，因此换热器材质选用耐湿氯气的钛材，由于湿氢气呈碱性，因此换热器材质选用耐碱性的镍材。

２．２　物料情况

一次盐水—湿氯气—水蒸汽；进换热器前：

出换热器后：一次盐水—湿氯气—水蒸气—氯水；进换热器前：一次盐水—湿氢气—水蒸汽；出换热器后：一次盐水—湿氢气—水蒸气—碱液；进换热器前：一次盐水—水蒸汽；出换热器后：一次盐水—冷凝液；

查相关物料比热焓值可计算换热２．３　根据热平衡，后的一次盐水温度

即：氯气Ｑ１＋水蒸汽Ｑ２＝Ｑ进

氯气Ｑ１＋水蒸汽Ｑ２＋氯水Ｑ３＝Ｑ出

按照１０％的换热损失计算Ｑ出－Ｑ进＝１０％（Ｑ进－

４　经济效益的计算

改造以后，电解每生产１ｔ碱的同时能加热一次盐水从４可以节约１按照蒸８℃～６０℃，６５ｋｇ蒸汽，汽的价格每吨６年产１５元，０万吨烧碱装置来计算，全年可以节约１０４万元。同降低了循环水和冷冻水的用量，减轻了氯气和氢气的洗涤塔的负荷，延长了洗涤塔的使用年限。回收了湿氢气中夹带的碱液。

Ｑ出）

得出一次盐水温度通过氯气换热以后可以加热到５６℃。

同样的公式得出一盐水温度通过氢气换热以后可以加热到６２℃。２．４换热面积确定

根据对数平均温差计算公式和查（理化常数手册）得出：

（Ｆ＝Ｑ放／ＫΔｔｍ）

参考文献：

［］］离子膜电解装置氯气余热利用技术探讨［１Ｊ．　陈树生．

（）：江汉石油科技，２０００４６７６８．－［］］氯气处理工艺对比和关键设备的选用［辽宁２Ｊ．　周展．

（）：化工，２０１２，４１４８１８３．－Ｃｏｍｒｅｈｅｎｓｉｖｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｗｅｔｃｈｌｏｒｉｎｅａｎｄｗｅｔｈｄｒｏｅｎａｓａｓ　　　　　　　　　ｐｙｇｇｇ

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