Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Опасности, возникающие в связи с образованием взрывоопасных смесей, заставляют учитывать возрастание концентрации водорода в процессе сжижения при определении коэффициента сжижения, выборе параметров и технологической схемы процесса.
Смеси хлора с водородом и воздухом могут взрываться при содержании водорода более 4,2—5,5%. При нижнем пределе содержания водорода взрыв не носит характера детонации, которая наблюдается при содержании водорода 19—20% [17].
Содержание двуокиси углерода в газовой смеси мало влияет на величину нижнего предела содержания водорода и характер протекания взрыва.
Обычно верхним пределом концентрации водорода в остатке несжиженного газа считают 4%, это ограничивает допустимое значение коэффициента сжижения. При верхнем пределе содержания водорода, равном 4%, допустимое значение коэффициента сжижения будет тем выше, чем ниже содержание водорода в подаваемой на сжижение газовой смеси.
На допустимую степень сжижения влияет также наличие таких газовых примесей, как двуокись углерода и воздух, действующих как инертные разбавители.
Для расчета режима сжижения хлора, содержащего примеси водорода, в условиях, исключающих образование взрывоопасных хлороводородных смесей, можно воспользоваться номограммой, приведенной в работе [18].
Для наиболее полного сжижения хлора применяют двухступенчатый процесс. По достижении концентрации водорода 4% остаток несжиженных газов разбавляют азотом и подвергают дальнейшему сжижению при более низкой температуре или более высоком давлении. Предложено проводить вторую( стадию сжижения без разбавления смеси инертным газом, осуществляя процесс таким образом,
чтобы локализировать возможные участки взрывов и обеспечить сохранность аппаратуры даже при возникновении взрыва. Напри-, мер, для этой цели предложено [19] проводить вторую стадию конденсации, распределяя конденсируемую газовую смесь в виде мелких пузырьков в системе, заполненной охлажденным жидким хлором. Фирма «Уде» предложила вторую ступень сжижения по достижении содержания водорода 4% проводить в толстостенной аппаратуре, разделенной на небольшие камеры и рассчитанной на возможные взрывы.
При этом между первой и второй ступенями сжижения устанавливаются дополнительные устройства для локализации возможного воспламенения, газовой смеси во второй ступени [20].
при сжижении, вызываемые загрязнением хлора водородом, привели к неоднократным попыткам разработки рационального метода очистки хлора от водорода. Все предложенные методы были основаны на взаимодействии водорода с хлором с образованием хлористого водорода, который легко отмывается от хлора в орошаемых водой башнях.
Длительное время на заводах в ЧССР использовался способ термического выжигания водорода в хлоре [21]. Хлор подогревали с помощью электрообогрева в кварцевых трубках до 280—320 °С. При этом содержание водорода в хлоре снижалось до 0,1—0,3% от начального 1,0—2,0%. После выжигания водорода хлор подавали по свинцовым трубопроводам в игуритовые холодильники. Расход электроэнергии на подогрев составлял 75 кВт*ч/т хлора. Расход можно снизить, применяя рекуператор для использования тепла газа, выходящего из реактора, для подогрева хлора, поступающего на очистку. ' ^
Выбор материалов, пригодных для изготовления реактора, рекуператора, подогревателя и трубопроводов, ограничен. Использовались кварц, свинец и футерованная сталь. Однако необходимость нагревания хлора до температуры около 300 °С и его последующее охлаждение делает этот метод мало пригодным для широкого промышленного использования.
Предложено проводить этот процесс на активированном угле при 150—200 °С [22], а также при низких температурах с инициированием процесса выжигания водорода в хлоре ультрафиолетовыми лучами [23].
Однако этот способ очистки хлора от водорода не доведён до промышленного использования. - .
Предложено также применение радиоактивного излучения для инициирования процесса выжигания примесей водорода в хлоре [24] {предпочтительно р-излучение), однако данных о промышленном использовании этих процессов не опубликовано.
В отличие от водорода и воздуха двуокись углерода значительно более растворима в жидком хлоре (рис. 6-8). В обычных схемах сжижения двуокись углерода рассматривается как инертная примесь, удаляемая с несжиженным остатком газов. Специальная очистка
жидкого хлора от CO2 обычно не предпринимается. Имеются предложения по отдувке CO2 от жидкого хлора газообразным хлором, поступающим на сжижение [25]. При этом увеличивается содержание CO2 в абгазах сжижения, что представляет интерес с точки зрения снижения взрывоопасности абгазов, содержащих водород.
С целью отдувки газообразный хлор после компримирования и предварительного охлаждения пропускают противотоком жидкому хлору, вытекающему из конденсаторов, в аппаратах типа скрубберов, орошаемых жидким хлором, или в барботажных аппаратах. При этом газообразный хлор, поступающий на сжижение, обогащается двуокисью углерода. На первую ступень сжижения поступает хлор, содержащий 1% CO2 против начального содержания 0,6%. Содержание CO2 в жидком хлоре после отдувки не превышает 0,05 мол.- %. Без отдувки содержание двуокиси углерода в жидком хлоре, гхолучаемом на второй ступени сжижения, может достигать значительной величины [26].