4.6. Вспомогательное оборудование хлорных производств
Выходящий из электролизера хлор-газ содержит большое количество паров воды (до 500-550 г/м3 хлора или 3.35 кг/кг Cl при 98оС). Согласно техпроцессу многих производств, содержание паров воды не должно превышать 5-500 мг/м3. Кроме того, коррозионная активность сухого хлора значительно меньше, чем влажного. То есть, хлор необходимо осушать, охлаждать и компримировать. Охлаждение хлор-газа до 20оС позволяет уменьшить влагосодержание сразу до 6 г/м3 хлора. Для охлаждения хлор-газа применяются холодильники смешения, охлаждаемые свежей или оборотной водой, и поверхностные холодильники.
Холодильники смешения изготавливают в виде титановых колонн с насадками из колец Рашига, орошаемых водой. Хлор и вода движутся противотоком, температура воды от 2-5оС до 12-18оС, уходящей воды - 65-70 оС. На охлаждение 1 т хлора расходуется 1,65-2,5 м3 воды. Растворенный хлор из охлаждающей воды перед ее сбрасыванием в канализацию отгоняют острым паром.
Хлор после охлаждения и отделения от конденсата поступает на осушку серной кислотой. Расход кислоты для осушки хлора, в зависимости от содержания в нем паров воды, составляет 25-40 кг/т. Процесс ведут в башнях орошения, хлор и кислота движутся противотоком. Количество последовательно подключенных башен с собственной циркуляционной системой составляет 2-4. Кроме башенной осушки хлор иногда осушают в пенных и эжекционных аппаратах.
Выходящий из сушильных башен хлор уносит 30-50 мг/м3 аэрозолей, которые отделяются на фильтрах. В производстве используются фильтры из стекловолокна и титановые электрофильтры.
Раньше перекачивание хлора осуществлялось ротационными компрессорами с жидким поршнем, отличающимися повышенной энергоемкостью. В настоящее время применяются турбокомпрессоры или винтовые компрессоры.
Рабочий орган турбокомпрессора состоит из диска с лопатками (рабочего колеса), вращающегося на валу, диффузора и обратного направляющего аппарата. В многоступенчатом турбокомпрессору размещено несколько рабочих колес, укрепленных на одном валу и помещенных в общий кожух, образующий систему каналов. Рабочее колесо содержит большое количество лопаток различной ширины. Чем меньше ширина колеса и чем больше его диаметр, тем большее давление газа можно получить на выходе из компрессора. Колесо обычно вращается внутри обратного аппарата в котором лопасти установлены в направлении, противоположном направлению лопастей рабочего колеса. При вращении рабочего колеса центробежная сила, сообщаемая газу колесом, в обратном аппарате переходит в потенциальную энергию давления. Газ, проходя одно рабочее колесо, по системе каналов поступает ко второму. Диаметры колес одинаковы, но ширина их уменьшается с уменьшением объема прокачиваемого газа от первого колеса к последующим. Таким образом достигается возможность сжатия газа в каждой последующей ступени без изменения скорости вращения общего вала. Схема турбокомпрессора показана на рис.4.29.
Рис.4.29. Схема секции турбокомпрессора.
1-вал ротора, 2-радиальный подшипник, 3, 8- масляные ловушки, 4, 6- рабочие колеса первой и четвертой ступени компрессора, 5, 7- рабочие колеса второй и третьей ступени компрессора , 9-радиально-упорный подшипник, 1, 11. 111. 1V - всасывающие патрубки соответствующих ступеней, V - нагнетательный патрубок первой ступени.
Производительность такого компрессора зависит от давления газа во внешней сети и может быть непостоянной. В том случае, когда потребность в газе меньше производительности компрессора, избыток газа по шунту подается на всас насоса.
Винтовые компрессоры работают с постоянным расходом газа. Винтовой компрессор состоит из корпуса и вращающихся в нем двух роторов с винтовыми зубьями. Зубья входят в зацепление с минимальным зазором, между зубьями и стенками зазор также мал. Газ поступает в межвинтовые впадины и при вращении роторов продвигается к выхлопному отверстию. Объем впадины, занятой газом, при вращении ротора уменьшается, что приводит к сжатию газа.