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氯气液化的安全与节能

文档作者：宋治芹王素云文档来源：冀中能源邢矿集团金牛钾碱分公司		点击数：	更新时间： 2025年03月15日
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氯气液化的安全与节能
宋治芹’，王素云
(冀中能源邢矿集团金牛钾碱分公司，河北邢台054000)
[关键词】液氯；生产；安全；节能
[摘要】介绍氯气液化工艺流程，给出安全注意事项，通过计算给出节能及提高生产能力措施。中图分类号】删．2 [文献标志码】B [文章编号】1008—133x(2011)0r7—0020—03
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(JinIliu Potash Br蛐ch，Jizllong Enerj醪xingtai MiIling Group，xing“054000，China)
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冀中能源邢台矿业集团金牛钾碱分公司(以下
简称“金牛钾碱”)的氯气采用氟利昂直冷液化，通
过氟利昂汽化潜热与氯气热交换，达到氯气液化的
目的。汽化后的氟利昂用螺杆压缩机压缩，冷却后
变为液体循环进入液化器与氯气换热。
l 氯气液化任务及工艺流程
本岗位的生产重点是安全生产和节约能耗。将
来自干燥处理并经氯气站压缩送来的氯气液化，送
至液氯包装工序，未被液化的尾气送往下一工序用
于合成盐酸。
氯气由气体变为液体，依靠的是电能(压缩制
冷剂氟利昂)及冷却循环水带走的热能。氟利昂气
体及冷却润滑油一同进入压缩机，经过油分离器，分
离出油与氟利昂气体，油进入油冷却器，与循环冷却
水换热后返回压缩机；氟利昂气体进入氟冷凝器与
循环冷却水换热后变为液体，进人氯气液化器蒸发，
吸收氯气热量，使90％左右的氯气液化，汽化后的
氟利昂返回压缩机。氯经过分离器分离出气体即尾
气送往盐酸岗位，液氯进入液氯贮罐，经中间槽、液
氯泵送往液氯充装岗位。根据三氯化氮的含量在分
离器定期排污，排污液蒸发大部分水后进入碱液中
和槽。其工艺流程如图1。
氯气
氟利昂
压缩机
油冷却器
氟利昂贮檀
冷凝器
油分离器
液氯贮■
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圈l氯气液化工艺流程图
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冷却
上水
冷却
回水
包装
·【作者简介】宋治芹(1粥l一)，女，工程师，毕业于河北理工大学化学工程与工艺专业，现就职于冀中能源邢矿集团金
牛钾碱分公司。
[收稿日期】加ll一晒一27
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万方数据
第7期宋治芹等：氯气液化的安全与节能
2安全生产
本岗位高浓度液氯为重大危险源，微量泄漏即
有可能产生较大的氯气量。液氯汽化后，常温常压
下体积将增大400多倍。而氯气是高度毒物，工作
场所最高允许质量浓度为l mg／m3。为此，应注意
以下方面。
2．1液氯及氯气
(1)高度重视日常生产安全，定时和不定时巡
检，发现微小泄漏及时处理。金牛钾碱在液氯贮槽、
中间槽、液化器设置多台氯气检测报警仪传至中控
DCS，一旦监测出氯气质量浓度达到l mg／m3即报
警，提醒岗位查找泄漏点，及时处理。
(2)每年利用大修时间检测液氯贮罐、中间槽、
液化器及所有氯气管道。
(3)为保护环境，金牛钾碱已将液氯灌区改为
密闭区，并设置了与废气处理岗位相连的管道及紧
急事故处理风机，一旦有少量氯气泄漏，及时将就近
部位的抽负管(阀门后为软管)移至泄漏处，同时开
启应急风机，送往废气处理(示意图见图2)。万一
有大量氯气泄漏，用罐区顶部的喷淋装置进行喷淋
吸收。
图2液氯灌装区示意图
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(4)为安全处理氯气泄漏事故，岗位操作人员
都配有自用的过滤式防毒面具，贮罐区及液化区还
配有应急处理箱，箱内备有多个滤毒罐和面罩，以备
急用。
(5)严格操作规程，熟记并认真执行。氯气泄
漏多发生在包装岗位停液氯泵时，因操作人员忘记
开回流阀(液氯回贮槽)，随着液氯的汽化膨胀，压
力增大，造成泄漏较多量氯气。
2．2三氯化氮
液氯容器底部有较高浓度的三氯化氮。三氯化
氮是黄色黏稠液体，不稳定，受光、热、震动、火花易
诱发爆炸。
(1‘)根据原料盐的总氨含量，定期从液氯分离
器处将三氯化氮排至缓冲罐内，常温时大部分气体
蒸发到液化尾气中，剩余底部部分排至一盛有碱液
的中和槽内分解。
(2)平时，开关阀门小心轻动，避免剧烈敲击。
(3)大修时要检测液氯贮罐、液氯中间槽、液化
器、分离器等，清洗残存液，同时清除三氯化氮。
(4)遇到检修液氯泵时清净液氯，使残液从底
部排出，以便同时清除三氯化氮。
2．3尾气中含氢量
本岗位90％多的氯气被液化，氢气、氧气等低
沸点气体未被液化，氯中氢的爆炸范围为体积分数
5％一87．5％。金牛钾碱分公司氯气总管含氢体积
分数大都在O．1％以下，液化效率一般为90％，尾气
含氢体积分数低于l％，在安全范围内。如果氯气总
管含氢量高，就要考虑适当降低液化效率，以保证尾
气含氢量低。
3节约能耗
3．1实际电耗
目前金牛钾碱日产液氯150 t，相当于氯气产量
6 250 k吕／h，开2l台螺杆式制冷压缩液化机组，每台
机组电流240 A，功率因数c∞9=O．9。
液化机组电耗为：
2×3l÷2×380×240×0．9=284 333(W)。
循环水150 m3／h，水温升高2℃，需要循环水
带走的热量为：
150×l 000×4．2×2=1 260 000(Wh)=
350 000 W。
循环水输送电耗及冷却用电按15 kw计，累计
用能量总和为：
15 000+350 000+284 333=649 333(W)。
3．2理论电耗
进入液化岗位的氯气平均温度为10℃，在一23
℃液化，氯气的平均比热容为O．113 5 c彬(kg·
K)；氯气的汽化潜热为67 caL／kg。
氯气液化需要(理论)最小能耗是：
67×6 250+6 250×O．113 5×2=
420 168 c出h=l 764 708 lcJ／h=490 197 W。
能量利用率为：
490 197÷“9 333×100％=75％。
3．3提高能源利用率
提高能源利用率，也是本岗位的重点之一。除
在电气方面采用节能电动机外。从工艺角度应从以
下方面着手。
(1)保证制冷剂循环量适宜，制冷剂不足时及
2l
万方数据
氯碱工业2011年
时补充。
(2)加强油分离并保持较高的油质。制冷剂携
带的油膜严重影响制冷剂在冷凝器和液化器中的换
热系数，进而影响液化效率。由于螺杆制冷压缩机
工作时喷入的大量润滑油与制冷剂蒸气一起排出，
因此在压缩机与冷凝器之间设有高效卧式分离器，
以分离压缩机排气中携带的润滑油。从压缩机排出
的高压(大约l MPa)气体，经过排气管进入油分离
器，降低流速，改变方向，向油分的另一端排去。大
量的润滑油在惯性及重力作用下沉降到油分底部，
剩余的含有微量机油的气体(制冷剂氟利昂气体)
通过油分滤芯被分离微量机油后进冷凝器，气体被
冷凝⋯。油分滤芯分离效果不理想时，要及时更
换。发现氯气液化器有油导致液化效率下降时，要
及时回油。油质变差时要及时更换。
3．4及时清洗污垢，以免换热效率降低
油冷却器、氟利昂冷凝器运行一段时间后即在
冷却水侧的换热管壁上结一层污垢，垢阻的导热分
系数很小，极大的降低传热总系数，使换热效果变
差。为此，应适时清洗列管换热器(油冷却器、氟利
昂冷凝器)。大修时清洗氯气液化器并检查列管的
完好。
3．5加强保温
对氟利昂管道、氯管道、阀门进行保温，减少能
量损失。
4提高生产能力
随着环境温度的升高，液化机组的负荷增大，有
时需提高生产能力。上述节能措施同样可提高生产
能力。另外还有如下方法。
(1)较低的氯气进气温度。夏季可考虑遮盖管
道等措施。这也是节能措施之一。
(2)较低的循环水温度。降低油冷却温度和冷
凝器出口温度，均可提高液化效率，但油温降低，油
黏度增大。金牛钾碱控制油温在40—50℃。
(3)适当地设定较低的压缩机吸气压力，加大
制冷剂循环量，用消耗较多的电能增大生产能力，提
高液化效率。
参考文献
[1]‘牛文峰，赵峰．氯气液化及汽化系统跑氯的安全防范
及处理[J]．氯碱工业，20cr7(6)：16，18．
[编辑：蔡春艳]
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(上接第19页)
圈2废氯吸管配置图、
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另外，为保证乙炔厂清净工序所需次氯酸钠符
合要求，吸收岗位必须配置出合格的次氯酸钠输送
至乙炔厂。原设计是在液化器后的尾氯管至盐酸工
22
序的调节阀后安装l根风50姗的碳钢管道到
T10l、T102处。这样，每当做次氯酸钠吸收用氯时，
由于尾氯压力较高(0．65 MPa)，去盐酸工序的尾氯
压力就会波动，影响合成炉正散生产。神马氯碱发
展曾因此造成合成炉灭炉1次。后将此管道安装在
原氯分配台上，原氯压力较低(O．15 MPa)，吸收操
作比较容易，保证了前后工序压力的稳定。
3 结语
高温高压法液氯生产工艺是先进的节能、环保
工艺。其工艺流程简单，占地面积少，便于维修。不
需要氟利昂，从而减少对大气的污染。经过不断探
索、改进、完善，自2009年6月装置改造完成，一直
运行至今，整个系统不曾因为液氯工序故障造成停
车。
参考文献
[1]赵晓焕．氯气高压液化技术在氯碱生产中的应用[J]．氯
碱工业。20lO，(46)l：19—21．
[2]周贤国，刘红民．液氯生产工艺综述[J]．氯碱工业，200r7
(9)：20一2I．

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