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液氯安全气化装置的设计与开发
液氯汽化器 | 氯气缓冲罐
加入时间：2017-11-6 20:10:54 点击：次 |
| 氯是一种非常重要的化工原料，在工业生产中的应用非常广泛，而液氯气化过程危险性非常高，因此开发液氯安全气化装置意义重大。对氯气的危险性进行了分析，在此基础上分析了液氯是使用现状，对液氯安全气化装置的设计与开发进行了详细的阐述。
关键词：液氯 安全装置 气化 设计
作为一种重要的化工原料，氯的主要作用是作为氯化剂，被广泛应用于农药制造，消毒剂制造，塑料制造，漂白剂制造等方面。氯气的广泛使用使得氯化工艺非常普遍，工业生产中氯的运输及储存以液氯钢瓶为主。但是通过钢瓶放出的氯气经过阀门控制直接向氯化反应器输入的危险性非常大，操作不当或者安全装置出现损坏会发生爆炸，火灾，中毒等事故。因此，设计开发液氯安全气化装置意义非常重大。
一、氯气使用的危险性分析
1.氯气自身的危险性
氯气常温常压下由剧烈刺激性气味，呈黄绿色，属于剧毒气体，能够对人的皮肤，呼吸系统等造成伤害，可以造成心脏的骤停，严重的甚至造成死亡；氯气具有助燃的作用，大部分的可燃物都能够在氯气中进行燃烧，氯气可以和大部分易燃气体形成具有爆炸性的混合物，因此，氯气的泄漏会造成中毒，爆炸，火灾等事故。
2.氯气气化过程中的工艺危险性
温度控制不好可能造成系统压力上升，从而引起反应釜爆炸；气化后氯气的流量及压力不稳定可能造成氯化反应器物料出现倒流现象；氯化设备容易受到环境及系统中水蒸气或者水的腐蚀；如果气化系统出现超压现象，会造成物料向液氯钢瓶倒罐，从而存在发生钢瓶超压爆炸的危险；当氯气与液氯的速度过大时，就会发生吸热过快的现象，从而使得系统的设备，管道以及阀门等出现结霜，造成设备的损坏。
二、液氯的使用现状分析
当前，液氯使用单位普遍采用钢瓶液氯自然蒸发以后放出氧气，然后连接反应器，在生产中无疑存在非常大的安全隐患。为了确保液氯的使用安全，必须设计液氯安全使用的装置。在氯化反应器与液氯钢瓶之间设置气化装置，从而预防反应器中液氯的进入，同时确保氯气能够稳定的进行，从而能够有效减少钢瓶爆炸或者氯气泄漏事故的发生。
三、液氯安全气化装置的设计与开发
因为氯气具有高毒性的特征，同时能够助燃，对环境温度较为敏感，所以，安全问题是装置设计过程中重点考虑的问题。在设计中需要严格按照国家的相关规范与标准确定工艺的流程，材料以及布置。液氯的安全气化装置主要由液氯气化器，氯气缓冲罐以及管路连接系统构成。以下对上述系统的设计进行详细阐述。
1.液氯气化器的设计
液体的气化器包括了电热式气化器，蒸汽夹套加热式气化器，水浴蛇管式气化器等，其中水浴蛇管式气化器的结构简单，操作方便安全。
随温度的变化液氯饱和蒸汽压的变化明显，基于此，对液氯气化系统的压力控制是通过控制温度的方法实现的，要保证压力的稳定并且要比液氯钢瓶充装的压力低。为了实现对温度的控制，采用水浴蛇管式压力气化器。设计液氯钢瓶压力是2.5Mpa，压力钢瓶的使用压力是1.6MPa，液氯充装压力要求低于1.1MPa，当温度为40℃时，液氯饱和蒸汽的压力是1.117 Mpa。因此，水浴蛇管式的压力气化器属于压力管道，其外壳体是常压设备，利用低于40℃的温水进行加热，同时为了预防水浴温度出现急剧变化的情况，需要设计汽水混合器。为了确保液氯汽化器的安全，必须通过科学的措施，保证水浴的温度不超过40℃，并且水浴温度要保持稳定。基于此，采用自动温度控制系统对热源进行控制。通常热源采用循环水。
2.氯气缓冲罐的设计要求
按照我国《氯气安全规程》的相关规定，氯气经过气化以后在进入反应釜之前需要经过缓冲罐进行稳压。A）、预防氯气出现断流或者由于压力减小而出现倒流现象，气化的氯气采用缓冲罐，同时还可以确保氯气能够稳定的进入到反应釜内；B）、设计缓冲罐时，当介质的毒性程度属于极度和高度危害，设备压力与体积的乘积不能超过0.2 Mpa.m3，属于第三类压力容器；设备压力与体积的乘积小于0.2 Mpa.m3，属于第三类压力容器。基于反应釜操作压力以及液氯气化器操作温度所对应的饱和的蒸汽压力对冷却缓冲罐的操作压力进行全面考虑。缓冲罐需要设置膜片压力计与温度计。C）、缓冲罐需要设置安全阀，对安全阀的保护通过耐腐蚀爆破膜实现，这样能够预防系统超压。泄压口语事故池相连接。在缓冲罐设置排污口，对缓冲罐进行定期的清理，在排污口设置预防液氯腐蚀的阀门，阀门的出口与事故池相连接。
3.管路连接系统的设计
液氯钢瓶的出口设置针型阀对氯气流量进行调节。针型阀的口径是4mm，允许氯气的******速度是25m/s，允许液氯的******流速是1.5m/s。A）、液氯钢瓶的出口安装液氯汇流总管，当汇流总管超过25mm时，需要按照压力管道进行设置。钢瓶中放出的液氯通过经退火处理的紫铜管连接到汇流总管。B）、为了防止液氯气化超压回灌到液氯钢瓶，在液氯汽化器进口管路安装逆止阀；为了确保氯气气化温度不超过40℃，需要在液氯前一期加热用进水管路安装温控阀；为了防止氯化反应器有超压反应液倒流现象的发生，在缓冲罐氯气出口管路设置单向阀。C）、反应釜和缓冲罐的连接管安装流量调节装置，基于反应的温度与反应时段对流量进行动态控制欲调节；D）、安全阀的泄压口与事故处理池相连接。在液氯气化室安装具有防腐作用的下置式排风扇，按照每小时12次进行换气，同时室内安装有毒气体监控报警系统。E）、液氯安全气化装置的逆止阀使用专门的氯碱发明，安全阀使用A42Y-16C型安全阀。
四、结束语
基于液氯的特点，设计了液氯使用的液氯气化器，缓冲罐以及管路的连接系统的液氯气化装置。通过在液氯钢瓶与氯化反应器之间增加的液氯气化装置，使得液氯的气化率提高，使得液氯使用存在的安全隐患得到了消除，能够确保氯气使用的安全。为工业生产中氯的安全使用提供了参考与借鉴。
参考文献
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[3] 邓九兰，岳 涛，汪 彤，等.氯气安全规程[S].北京：北京市劳动保护科学研究所中国化学品安全学会.2008. |
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