[发明专利]液氯气化装置及气化方法

说明书

技术领域

本发明属于氯碱及氯制品化工行业中将液氯转化为氯气(原料气)的气化装置及利用该装置进行液氯气化的方法。

背景技术

氯碱行业及部分氯制品行业所需的原料氯气，必须采用将电解所得氯气经液化精制后，再将液氯气化制得的高纯度氯气。其中，电解氯气的液化是成熟技术，而将液氯气化成氯气则由于在气化过程中往往因NCl₃累积而存在爆炸的危险。氯碱等行业因气化装置发生爆炸的事故时有发生，且一旦发生爆炸事故轻则造成设备损坏和工作人员伤亡，重则因大量的氯气泄漏，蔓延，严重威胁工厂附近相当范围内的居民、禽畜的生命安全，而不得不进行较大范围内的人、畜疏散工作，其危害和经济损失极大。传统的液氯气化器为全夹套或半夹套式的罐体气化器，罐体上端分别设有液氯进口及气化后的氯气出口，罐体底部设有残留液氯排放口，夹套内为加热介质。此类气化器为间断式气化器，即每灌注一次液氯制取一定比例的氯气后，再灌注新鲜液氯进行气化。由于液氯中一般含有10～50ppm的NCL3，加之其密度大，沸点又远高于液氯，因此在气化过程中气化器内液氯中的NCl₃浓度会不断升高并富集于罐体底部，当其浓度达到临界值时，若遇震动或摩擦、撞击、火花等即可发生爆炸。因此此类气化器存在以下缺陷：一是气化效率低，例如提供10t/h的气化氯气，需内径为1200、高2.2m气化量为1t/h的气化器15套；二是安全及可靠性差，操作和管理难度大，操作人员精神压力大，所发生的安全事故多由该类气化器引起；三是资源浪费大，每气化30t一般得排放残留液氯75～100kg并需92～123kg烧碱进行处理，当原料中NCLl₃含量较高时，资源的浪费更为严重。针对上述缺陷，美国阿姆斯状(ARMSTRONG)公司生产了一种可对NCl₃含量<10ppm的液氯进行连续气化的装置，该气化装置主体为一筒形塔体，塔体下部重叠设置有余热水输出腔及热水腔，热水腔的上部为液氯气化腔，在液氯气化腔下部设有液氯进口，气化腔顶部设有气化后的氯气出口。双层套管从液氯气化腔的底部穿入腔体内，其外层管的下端与热水腔及液氯气化腔之间的隔板密封焊接成一体，并与热水腔连通，而内管则穿过热水腔与下层余热水输出腔连通并与两腔体之间的隔板密封焊接；工作时热水从外、内管之间流入，到管顶后从内管流到余热水输出腔；此外，在氯气输出管与热水输入阀之间还设有一阀门开度自动调节机构，而液氯气化腔内的下部液氯段与上部气化段之间还设有一连通式液位计，在液位计与液氯输入调节阀之间则设有一高液位限流调节机构，以便在液位达到上限时自动将进液阀的开度调小；在氯气输出管上设有一温度显示及低温报警器，当输出的氯气温度低于设定值时，报警提示。该气化装置虽然具有可进行连续气化并可自动控制气化过程的供热量、自动限制气化过程液位的最大高度并调节其流量，同时利用气液平衡的原理、即在连续稳定运行过程中，当气化腔内的液氯和输出的氯气中NCl₃的浓度处于动态平衡时，气化过程中氯气带走的NCl₃与补充输入的原料液氯中NCl₃的浓度相当时、液氯气化腔内的液氯中NCl₃的浓度也稳定在相应的浓度值、不再升高的原理，耒防止液氯气化过程中因NCl₃的浓度过高而发生的爆炸事故。但该气化装置的不足之处在于：由于采用一体式液氯及其气化腔，插入该腔内的双层套管组作为热水循环加热管，液氯的上表面积及下部截面积较大，而换热面积相对较小、即传热强度较小，气化过程中气泡的上升速度及气泡破裂后氯气的上冲速度较慢，因而随气化气带走的NCl₃的量较少，亦即气化后的氯气中的NCl₃浓度较低。为了使输入的原料液氯中所含的NCl₃的量不致高于气化后氯气带走的NCl₃量，就只能提高对原料液氯纯度的要求；加之该气化装置中液氯是从一侧进入，气化腔内液氯中NCl₃浓度不均匀，也降低了气化气中带走的NCl₃的量，因此该气化器要求原料液氯中的NCl₃浓度必须<10ppm；此外，由于加热管自液氯及其气化腔底部向上设置，且热水腔紧贴其下部，一旦液氯输入管堵塞或断流，气化腔内的液氯因气化而迅速减少，NCl₃浓度急剧升高、亦易引发爆炸事故。因而该气化装置存在对原料液氯的纯度要求高，应用范围窄，气化效率较低以及仍存在安全隐患等弊病。

发明内容