[发明专利]一种膨胀式氯气液化方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种膨胀式氯气液化方法。

背景技术

目前工业生产中制取液氯常用的有三种方法：即低温低压法、中温中压法和高温高压法。生产中制取液氯的安全程度随压力升高而降低，但能耗相应降低。前两种方法所需冷量均由冷冻机提供，其冷媒有液氨和氟利昂两种。前者以氯化钙盐水间接冷却，但当液氨泄漏进入系统后，会产生三氯化氮且在积聚达一定含量时，容易分解爆炸。后者为直冷式，较为节能，但氟利昂在若干年后全球将禁用，目前已限制生产，原因是氟利昂会破坏臭氧层，对地球生物生存环境造成危害。后两种方法加压方式多采用硫酸液环压缩机，产品容易受硫酸污染，且液环压缩机效率仅为30%--40%，降低了节能效果。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种膨胀式氯气液化方法，采用该方法制取液氯，节能、环保效果明显，且安全可靠。

本发明的设备包括透平式氯气压缩机组、增压式膨胀机组、制动冷却器、预冷器、氯气液化器、气液分离器、液氯储槽和尾氯分配台。

所述的增压式膨胀机组包括增压制动风机、主膨胀机、主轴、主轴齿轮、惰轮、副轴齿轮、副轴和尾氯膨胀机；所述的增压制动风机和主膨胀机之间通过主轴连接，主轴上固定设置有主轴齿轮，主轴齿轮通过惰轮与副轴齿轮啮合，副轴齿轮固定设置在副轴上，副轴的一端与尾氯膨胀机固定连接。

所述透平式氯气压缩机组的输出端与增压制动风机的输入端连接；透平式氯气压缩机组上设有压缩机冷却水进口和压缩机冷却水出口；增压制动风机的输出端与第一冷却管的一端连接；第一冷却管整体设置在制动冷却器内部，另一端与预冷器的输入端及主膨胀机的输入端连接；制动冷却器上设有冷却器冷却水进口和冷却器冷却水出口；预冷器的输出端与氯气液化器的输入端连接，氯气液化器的输出端与气液分离器的输入端连接；气液分离器的一个输出端与液氯储槽的输入端连接，另一个输出端与增压式膨胀机组的尾氯膨胀机的输入端连接；尾氯膨胀机的输出端与第二冷却管的一端连接；第二冷却管整体设置在氯气液化器内部，另一端与第三冷却管的一端连接；第三冷却管整体设置在预冷器内部，另一端与尾氯分配台的输入端连接。

所述主膨胀机的输出端与第四冷却管的一端连接；第四冷却管整体设置在氯气液化器内部，另一端与第五冷却管的一端连接；第五冷却管整体设置在预冷器内部，另一端与透平式氯气压缩机组的输入端连接。

本发明的具体步骤如下：

步骤1.将0.15～0.2MPa的原料氯气经透平式氯气压缩机组加压至0.5MPa，并经冷却水冷却至常温。

步骤2.经步骤1加压冷却的氯气进入增压式膨胀机组的增压制动风机再次加压到0.55Mpa以上，然后经过设置在制动冷却器内部的第一冷却管冷却使氯气恢复常温；从第一冷却管输出的一部分氯气通过预冷器进行预冷却后进入氯气液化器进一步冷却至9～10℃，生成气液混合物进入到气液分离器。

步骤3.气液分离器对气液混合物进行分离，将液氯收集到液氯储槽，然后将液氯包装成品，氯气进入增压式膨胀机组的尾氯膨胀机进行等熵膨胀。

步骤4.通过尾氯膨胀机等熵膨胀后的压力为0.08～0.12Mpa、温度为-22～-18℃的氯气经第二冷却管与氯气液化器中的氯气进行热交换，将其升温至9～10℃，然后进入第三冷却管，与经过预冷器的氯气进行热交换至常温，然后送入尾氯分配台分配给尾氯用户。

步骤5.从第一冷却管输出的另一部分氯气进入增压式膨胀机组的主膨胀机进行等熵膨胀。等熵膨胀后的压力为0.18～0.22Mpa、温度为-17～-13℃的氯气经第四冷却管与经过氯气液化器的氯气进行热交换，将其升温至9～10℃，然后进入第五冷却管，与经过预冷器的氯气进行热交换至常温，然后回到透平式氯气压缩机组进行再循环。

本发明的有益效果：

1、本发明采用透平式氯气压缩机组对氯气加压，其效率可达60%--80%，是硫酸液环泵的2倍，因而节能效果显著，而且节约硫酸，避免硫酸污染产品。

2、本发明采用尾氯膨胀机对液化后的尾氯膨胀制冷，使得0.1～0.5MPa的氯气内能被回收做能源，从而实现更进一步节能。

3、本发明使用氯气本身作为冷媒，彻底消除了以氨做冷媒易生成三氯化氮造成的液氯爆炸的危险，杜绝了氟利昂造成的对臭氧层的破坏，保护地球生物的生存环境。

附图说明

图1为本发明设备系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。