Способ получения сжатого влажного хлора и устройство для его осуществления Российский патент 2025 года по МПК C01B7/07 C25B1/26 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для получения сжатого хлора и может быть использовано для получения влажного сжатого хлора в различных отраслях промышленности, в том числе в химической.

Уровень техники

Хлор широко применяется в производстве химических соединений, в том числе в процессах получения пластмасс. Распространённым промышленным способом получения хлора является электролиз расплава или раствора хлорида натрия, при этом транспортирование хлора к месту использования и его хранение осуществляется в сжатом виде, обеспечение эффективных методов очистки и сжатия хлора являются актуальной проблемой хлорной отрасли.

Из уровня техники известен способ по заявке CN 102564058 A (дата приоритета: 09.02.2012) «Технология сжижения хлора при средней температуре и среднем давлении», который включает осушку электролизного хлорного газа, его сжатие до давления 7 кгс/см² с помощью компрессора, охлаждение газа водой и подачу газа в ожижитель.

В указанном патентном документе не раскрыт процесс очистки газообразного хлора, отсутствует описание особенностей процесса сжатия, способ включает осушку хлора, которая является энергозатратной операцией и не всегда является необходимой для дальнейшего применения хлора.

Из уровня техники известен способ по заявке CN 107349752 A (дата приоритета: 11.08.2017) «Комплексный способ улавливания и очистки хлорсодержащих отходящих газов электролиза», в котором осуществляют удаление твердых частиц из потока электролизного хлорного газа, промывку газа раствором NaOH в абсорбере с получением хлорного раствора, введение регулятора кислотности в раствор для обеспечения pH до 1-2, подогрев и направление хлорного раствора в вакуумное устройство, где путем вакуумирования получают поток очищенной хлорсодержащей газовой смеси, который охлаждают и подают в колонну для осушки концентрированной кислотой, поток хлорного газа после осушки сжимается и дополнительно осушается с получением продукта в виде сжатого хлорного газа.

Данный способ сложен в реализации из-за наличия операций абсорбции, вакуумирования и необходимости применения NaOH, также способ включает осушку хлора, которая является энергозатратной операцией и не всегда является необходимой для дальнейшего применения хлора. Патентный документ также не содержит описания особенностей процесса сжатия.

Из уровня техники известен способ по патенту RU 2325321 C2 (дата приоритета: 15.05.2006) «Способ осушки газообразного хлора», в котором поток влажного электролизного хлорного газа подвергают охлаждению, и сжатию, затем осуществляют трехступенчатую сепарацию с промежуточным охлаждением между ступенями сепарации и последующим трехступенчатым контактированием с серной кислотой при противотоке серной кислоты и газообразного хлора, причем две ступени контактирования осуществляют в двух последовательно расположенных контактных аппаратах с дополнительной сепарацией и охлаждением между ними, а третью ступень контактирования проводят в тарельчатой колонне.

Представленный способ не включает операций предварительной очистки хлора, способ включает осушку хлора, которая является энергозатратной операцией и не всегда является необходимой для дальнейшего применения хлора. Патентный документ также не содержит описания особенностей процесса сжатия.

Сущность изобретения

Обеспечение простого промышленного способа очистки и сжатия хлора является актуальной задачей химической промышленности.

Целью настоящего изобретения является обеспечение эффективной очистки и сжатия влажного хлора, получаемого электролизом.

Техническим результатом, на который направлено изобретение, является эффективная очистка и сжатие влажного хлора, получаемого электролизом, упрощение конструкции и повышение её надежности.

Технический результат достигается тем, что способ включает получение исходного газообразного хлора электролизом, подачу исходного газообразного хлора в нижнюю часть отмывочной колонны, очистку и охлаждение исходного газообразного хлора в отмывочной колонне путем его противоточного контакта с потоком хлорной воды с получением вторичного хлора, подачу вторичного хлора в жидкостно-кольцевой насос, сжатие вторичного хлора в жидкостно-кольцевом насосе с получением сжатого вторичного хлора, подачу сжатого вторичного хлора в сепаратор с получением жидкости в виде хлорной воды и сжатого влажного хлора, при этом хлорная вода, используемая для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора, после контакта с исходным газообразным хлором охлаждается и подается на очистку и охлаждение исходного газообразного хлора, после выхода из отмывочной колонны и перед подачей в жидкостно-кольцевой насос вторичный хлор увлажняется с использованием хлорной воды, при этом могут осуществлять подпитку процесса водой, путем её ввода в жидкостно-кольцевой насос в качестве рабочей жидкости, либо путем её ввода в отмывочную колонну, либо путем её ввода в сепаратор, при этом после выхода из отмывочной колонны и перед подачей в жидкостно-кольцевой насос вторичный хлор может увлажняться путем распыления хлорной воды в его потоке, при этом для этих целей может быть использован эжектор, при этом после выхода из отмывочной колонны и перед подачей в жидкостно-кольцевой насос вторичный хлор может увлажняться хлорной водой путем перемешивания в статическом смесителе, при этом хлорная вода, полученная в сепараторе, может использоваться в качестве хлорной воды для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора, при этом хлорная вода, полученная в сепараторе, может использоваться в качестве хлорной воды для увлажнения вторичного хлора перед его подачей в жидкостно-кольцевой насос, при этом что хлорная вода, полученная в сепараторе, дополнительно может охлаждаться, при этом хлорная вода после контакта с исходным газообразным хлором может использоваться в качестве хлорной воды для увлажнения вторичного хлора перед его подачей в жидкостно-кольцевой насос, при этом охлаждение исходного газообразного хлора в отмывочной колонне могут осуществлять до температуры 15-55°C, при этом давление вторичного хлора на выходе из отмывочной колонны могут поддерживать в диапазоне 20-40 кПа, при этом температуру на входе жидкостно-кольцевого насоса могут поддерживать в диапазоне 15-55°C, при этом давление сжатого влажного хлора после жидкостно-кольцевой насоса может составлять от 0,4 до 1,0 МПа, при этом избыток хлорной воды может удаляться из отмывочной колонны.

Технический результат достигается тем, что устройство для получения сжатого влажного хлора включает электролизер, линию подачи исходного потока хлора, отмывочную колонну, контур циркуляции хлорной воды, циркуляционный насос, теплообменник, линию вторичного хлора, жидкостно-кольцевой насос, сепаратор, линию отвода продукта, линию подачи хлорной воды, при этом электролизер соединен с линией подачи исходного потока хлора, линия подачи исходного потока хлора соединена с нижней частью отмывочной колонны, контур циркуляции хлорной воды соединяет нижнюю часть отмывочной колонны с верхней частью отмывочной колонны, циркуляционный насос подключен к контуру циркуляции хлорной воды и обеспечивает перекачку хлорной воды из нижней части отмывочной колонны в верхнюю часть отмывочной колонны, теплообменник подключен к контуру циркуляции хлорной воды и обеспечивает охлаждение потока хлорной воды, линия вторичного хлора соединяет верхнюю часть отмывочной колонны с входом жидкостно-кольцевого насоса, выход жидкостно-кольцевого насоса соединен с сепаратором, сепаратор соединен с линией подачи хлорной воды, в которую из сепаратора выводится хлорная вода, и с линией отвода продукта, по которой выводится сжатый влажный хлор, линия подачи хлорной воды соединена с линией вторичного хлора, при этом линия подачи хлорной воды может быть дополнительно соединена с жидкостно-кольцевым насосом напрямую, при этом устройство по может дополнительно иметь линию подачи воды, которая обеспечивает подачу воды в устройство, при этом линия подачи воды в устройство может быть соединена с линией вторичного хлора, или входом жидкостно-кольцевого насоса, или корпусом жидкостно-кольцевого насоса, при этом линия подачи воды в устройство может быть соединена с отмывочной колонной, при этом линия подачи воды в устройство может быть соединена с сепаратором, при этом устройство может дополнительно иметь линию отвода хлорной воды, по которой хлорная вода может быть удалена из устройства, при этом линия отвода хлорной воды может быть подключена к нижней части отмывочной колонны, при этом линия отвода хлорной воды может быть подключена к контуру циркуляции хлорной воды, при этом линия отвода хлорной воды может быть подключена к линии подачи хлорной воды, при этом линия подачи хлорной воды может быть соединена с линией вторичного хлора через распылитель, при этом распылитель может быть выполнен в виде эжектора, при этом на линии вторичного хлора после подвода линии подачи хлорной воды может быть установлен статический смеситель, при этом линия подачи хлорной воды может быть соединена с контуром циркуляции хлорной воды, при этом линия подачи хлорной воды может быть соединена с отмывочной колонной при этом контур циркуляции хлорной воды может быть соединен с линией вторичного хлора, при этом линия подачи хлорной воды может быть оснащена теплообменником для охлаждения хлорной воды.

Технический результат достигается тем, что осуществляют подачу исходного газообразного хлора в нижнюю часть отмывочной колонны, очистку, увлажнение и охлаждение исходного газообразного хлора в отмывочной колонне путем его противоточного контакта с потоком хлорной воды с получением вторичного хлора, что обеспечивает удаление из потока хлора посторонних примесей и понижение температуры хлора, что положительно влияет на эффективность последующего сжатия, в отмывочной колонне происходит дополнительное увлажнение потока хлора, поступающего на сжатие, что обеспечивает подпитку уплотняющей жидкости жидкостно-кольцевого насоса. Таким образом, процесс очистки, охлаждения и увлажнения осуществляется в одном устройстве, что упрощает осуществление способа и конструкцию устройства.

Устройство для осуществления способа для этих целей оборудовано электролизером, линией подачи исходного потока хлора, отмывочной колонной, контуром циркуляции хлорной воды, циркуляционным насосом, теплообменником, линией вторичного хлора.

Технический результат достигается тем, что сжатие вторичного хлора осуществляют в жидкостно-кольцевом насосе, что обеспечивает высокую степень сжатия, при этом в качестве уплотняющей жидкости выступает хлорная вода, получаемая в том же процессе очистки и сжатия хлора, что делает процесс подпитки насоса уплотняющей жидкостью автономным и непрерывным, жидкостно-кольцевой насос за счет применения уплотняющей жидкости обладает повышенным ресурсом и устойчивостью к агрессивным средам, таким как хлор. Применение такого типа насоса повышает надежность способа и устройства.

Устройство для осуществления способа для этих целей оборудовано жидкостно-кольцевым насосом.

Технический результат достигается тем, что осуществляют подачу сжатого вторичного хлора в сепаратор с получением жидкости в виде хлорной воды и сжатого влажного хлора, что позволяет отделить хлорную воду для её последующего применения и поток продукта.

Устройство для осуществления способа для этих целей оборудовано сепаратором, линией отвода продукта, линией подачи хлорной воды.

Технический результат достигается тем, что вода, используемая для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора, после контакта с исходным газообразным хлором охлаждается и подается на очистку и охлаждение исходного газообразного хлора, что обеспечивает эффективный процесс охлаждения и очистки хлора, при этом рециркуляция хлорной воды обеспечивает экономичность процесса, а дополнительное насыщение хлорной воды хлором может быть использовано для последующего вывода и использования хлорной воды.

Устройство для осуществления способа для этих целей оборудовано отмывочной колонной, контуром циркуляции хлорной воды, циркуляционным насосом, теплообменником.

Технический результат достигается тем, что после выхода из отмывочной колонны и перед подачей в жидкостно-кольцевой насос вторичный хлор увлажняется с использованием хлорной воды, что позволяет обеспечивать дополнительное увлажнение потока хлора, поступающего на сжатие, и обеспечивает подпитку уплотняющей жидкости жидкостно-кольцевого насоса. Возможно также обеспечить дополнительное охлаждение потока хлора за счет подачи охлажденной хлорной воды.

Устройство для осуществления способа для этих целей оборудовано линией подачи хлорной воды, в которую из сепаратора выводится хлорная вода под действием давления газовой фазы в сепараторе, при этом линия подачи хлорной воды соединена с линией вторичного хлора.

Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа могут дополнительно добавлять в процесс воду путем её ввода в жидкостно-кольцевой насос в качестве рабочей жидкости, путем её ввода в отмывочную колонну, путем её ввода в сепаратор, что позволяет восполнять уровень хлорной воды при осуществлении способа, что обеспечивает непрерывность процесса.

Устройство для осуществления способа для этих целей может быть оборудовано линией подачи воды, которая обеспечивает подачу воды в устройство. Линия подачи воды может быть соединена с жидкостно-кольцевым насосом, отмывочной колонной или сепаратором.

Технический результат достигается тем, что избыток хлорной воды может быть удален из отмывочной колонны, что обеспечивает возможность применения избытка хлорной воды для сторонних целей.

Устройство для осуществления способа для этих целей может быть оборудовано линией отвода хлорной воды, по которой хлорная вода может быть удалена из устройства.

Технический результат достигается тем, что после выхода из отмывочной колонны и перед подачей в жидкостно-кольцевой насос вторичный хлор может быть увлажнен путем распыления хлорной воды в его потоке, что обеспечивает дополнительное охлаждение, более равномерное перемешивание и увлажнение потока, что повышает эффективность сжатия и обеспечивает подпитку уплотняющей жидкости жидкостно-кольцевого насоса.

Также для этих целей, для распыления может быть применён эжектор, а для лучшего перемешивания потока на линии вторичного хлора может быть установлен статический смеситель.

Устройство для осуществления способа для этих целей может быть оборудовано распылителем, эжектором, статическим смесителем.

Технический результат достигается тем, что хлорная вода, полученная в сепараторе, используется в качестве хлорной воды для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора, что позволяет использовать единую систему хлорной воды для поддержания процесса сжатия, охлаждения, очистки и увлажнения, что упрощает конструкцию и позволяет осуществлять тонкую регулировку подачи хлорной воды в разные узлы устройства.

В устройстве для осуществления способа для этих целей линия подачи хлорной воды может быть соединена с контуром циркуляции хлорной воды и/или с отмывочной колонной.

Технический результат достигается тем, что хлорная вода, полученная в сепараторе, используется в качестве хлорной воды для увлажнения вторичного хлора перед его подачей в жидкостно-кольцевой насос, что позволяет поддерживать процесс и обеспечивает подпитку уплотняющей жидкости жидкостно-кольцевого насоса.

В устройстве для осуществления способа для этих целей контур циркуляции хлорной воды может быть соединен с линией вторичного хлора.

Технический результат достигается тем, что хлорная вода, полученная в сепараторе, дополнительно охлаждается, что обеспечивает дополнительное охлаждение хлора, что повышает эффективность его сжатия.

В устройстве для осуществления способа для этих целей линия подачи хлорной воды оснащена теплообменником для охлаждения хлорной воды.

Технический результат достигается тем, что хлорная вода после контакта с исходным газообразным хлором используется в качестве хлорной воды для увлажнения вторичного хлора перед его подачей в жидкостно-кольцевой насос, что позволяет использовать единую систему хлорной воды для поддержания процесса сжатия, охлаждения, очистки и увлажнения, что упрощает конструкцию.

Технический результат достигается тем, что охлаждение исходного газообразного хлора в отмывочной колонне осуществляют до температуры 15-55°C. Такой температурный режим положительно влияет на эффективность последующего сжатия.

Технический результат достигается тем, что давление вторичного хлора на выходе из отмывочной колонны поддерживают в диапазоне 20-40 кПа, что положительно влияет на процесс очистки хлора и эффективность последующего сжатия.

Технический результат достигается тем, что температуру на входе жидкостно-кольцевого насоса поддерживают в диапазоне 15-55°C. Такой температурный режим положительно влияет на эффективность последующего сжатия.

Технический результат достигается тем, что давление сжатого влажного хлора после жидкостно-кольцевой насоса обеспечивают на уровне от 0,4 до 1,0 МПа, что является оптимальным давлением продукта для потребления.

Технический результат достигается тем, что линия подачи хлорной воды может быть дополнительно соединена с жидкостно-кольцевым насосом напрямую, что обеспечивает прямую подачу хлорной воды внутрь корпуса насоса и повышает эффективность восполнения уровня уплотняющей жидкости.

Описание чертежей

Фиг. 1. Общая схема устройства.

Фиг. 2. Схема устройства с прямым подключением линии хлорной воды к жидкостно-кольцевому насосу.

Фиг. 3. Схема устройства с линиями подключения воды.

Фиг. 4. Схема устройства. Линия подачи воды подключена к отмывочной колонне.

Фиг. 5. Схема устройства. Линия подачи воды подключена к сепаратору.

Фиг. 6. Схема устройства. Линия подачи хлорной воды соединена с линией вторичного хлора через распылитель.

Фиг. 7. Схема устройства. На линии вторичного хлора установлен статический смеситель.

Фиг. 8. Схема устройства. Линия подачи хлорной воды соединена с контуром циркуляции хлорной воды.

Фиг. 9. Схема устройства. Линия подачи хлорной воды соединена с отмывочной колонной.

Фиг. 10. Схема устройства. Контур циркуляции хлорной воды соединен с линией вторичного хлора.

Фиг. 11. Схема устройства. Линия подачи хлорной воды оснащена теплообменником для охлаждения хлорной воды.

Фиг. 12. Схема устройства. Пример 9.

Фиг. 13. Схема устройства. Пример 12.

Проведение осушки хлора не является обязательной операцией для производств, где в качестве сырья может быть применен влажный хлор, описанный процесс получения сжатого влажного хлора является адаптированным для работы с влажным хлором и более простым по сравнению со способами, включающими осушку хлора.

В наиболее общем виде способ по настоящему изобретению осуществляют следующим образом.

Осуществляют получение потока исходного газообразного хлора электролизом раствора или расплава хлоридов, поток исходного газообразного хлора поступает в нижнюю часть отмывочной колонны, где он контактирует со встречным потоком хлорной воды, в результате чего он охлаждается, увлажняется, очищается от примесей и выходит из верхней части отмывочной колонны в виде вторичного хлора, вторичный хлор подвергается дополнительному увлажнению потоком хлорной воды и поступает на сжатие в жидкостно-кольцевой насос с получением сжатого вторичного хлора, сжатый вторичный хлор поступает в сепаратор, где происходит отделение жидкой фазы в виде хлорной воды и продуктового сжатого влажного хлора.

В процессе осуществления способа хлорная вода, используемая для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора, после контакта с исходным газообразным хлором охлаждается и вновь подается на очистку и охлаждение исходного газообразного хлора.

В качестве воды для дополнительного увлажнения вторичного хлора может быть использована хлорная вода, полученная в результате разделения в сепараторе, хлорная вода, полученная в результате контакта с исходным газообразным хлором, или их смесь.

Для выведения из процесса насыщенной хлорной воды могут осуществлять её удаление из отмывочной колонны или иного участка устройства.

Для восполнения уровня хлорной воды могут осуществлять введение воды в отмывочную колонну, сепаратор, жидкостно-кольцевой насос.

Дополнительного увлажнения вторичного хлора может осуществляться с путем распыления хлорной воды в потоке хлора, для этих целей может быть использован эжектор, для стимулирования перемешивания могут применять статический смеситель.

Хлорная вода, полученная в сепараторе, может быть использована в качестве хлорной воды для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора и/или в качестве хлорной воды для увлажнения вторичного хлора перед его подачей в жидкостно-кольцевой насос, при этом хлорная вода может дополнительно охлаждаться.

Хлорная вода после контакта с исходным газообразным хлором может быть использована в качестве хлорной воды для увлажнения вторичного хлора перед его подачей в жидкостно-кольцевой насос.

Предпочтительной температурой для исходного газообразного хлора после его охлаждения в отмывочной колонне является температура 15-55°C.

Предпочтительное давление вторичного хлора на выходе из отмывочной колонны составляет 20-40 кПа.

Предпочтительная температура на входе жидкостно-кольцевого насоса составляет 15-55°C.

Предпочтительное давление сжатого влажного хлора после жидкостно-кольцевой насоса составляет от 0,4 до 1,0 МПа.

В наиболее общем виде схема устройства для осуществления способа представлена на Фиг. 1 и включает: электролизер (1), линию подачи исходного потока хлора (2), отмывочную колонну (3), контур циркуляции хлорной воды (4), циркуляционный насос (5), теплообменник (6), линию вторичного хлора (7), жидкостно-кольцевой насос (8), сепаратор (9), линию отвода продукта (10), линию подачи хлорной воды (11).

Электролизер (1) соединен с линией подачи исходного потока хлора (2), линия подачи исходного потока хлора (2) соединена с нижней частью отмывочной колонны (3), контур циркуляции хлорной воды (4) соединяет нижнюю часть отмывочной колонны (3) с верхней частью отмывочной колонны (3), циркуляционный насос (5) подключен к контуру циркуляции хлорной воды (4) и обеспечивает перекачку хлорной воды из нижней части отмывочной колонны в верхнюю часть отмывочной колонны, теплообменник (6) подключен к контуру циркуляции хлорной воды (4) и обеспечивает охлаждение потока хлорной воды, линия вторичного хлора (7) соединяет верхнюю часть отмывочной колонны (3) с входом жидкостно-кольцевого насоса (8), выход жидкостно-кольцевого насоса (8) соединен с сепаратором (9), сепаратор (9) соединен с линией подачи хлорной воды (11), в которую из сепаратора выводится хлорная вода, и с линией отвода продукта (10), по которой выводится компримированный влажный хлор, линия подачи хлорной воды (11) соединена с линией вторичного хлора (7).

Осуществляют получение потока исходного газообразного хлора электролизом раствора или расплава хлоридов в электролизере (1), поток исходного газообразного хлора по линии подачи исходного потока хлора (2) поступает в нижнюю часть отмывочной колонны (3), где он контактирует со встречным потоком хлорной воды, в результате чего он охлаждается, увлажняется, очищается от примесей и выходит из верхней части отмывочной колонны (3) в качестве вторичного хлора, затем он по линии вторичного хлора (7) поступает в жидкостно-кольцевой насос (8), линия подачи хлорной воды (11) соединена с линией вторичного хлора (7), что обеспечивает дополнительное увлажнение вторичного хлора хлорной водой.

Для охлаждения, увлажнения и очистки исходного газообразного хлора в отмывочной колонне (3) поток хлорной воды поступает в верхнюю часть колонны и выводится из нижней части колонны в контур циркуляции хлорной воды (4), по которому хлорная вода вновь поступает в верхнюю часть отмывочной колонны (3), на контуре циркуляции хлорной воды (4) установлен теплообменник (6), который охлаждает хлорную воду, и циркуляционный насос (5), который обеспечивает циркуляцию хлорной воды.

Вторичный хлор подвергается сжатию в жидкостно-кольцевом насосе (8) с получением сжатого вторичного хлора, сжатый вторичный хлор поступает в сепаратор (9), где происходит отделение жидкой фазы в виде хлорной воды и продуктового сжатого влажного хлора, продуктовый сжатый влажный хлор удаляется из сепаратора (9) по линии отвода продукта (10), а хлорная вода выводится из нижней части сепаратора (9) в линию подачи хлорной воды (11), линия подачи хлорной воды (11) соединена с линией вторичного хлора (7), что обеспечивает дополнительное увлажнение вторичного хлора хлорной водой.

Линия подачи хлорной воды (11) может быть дополнительно соединена с жидкостно-кольцевым насосом (8) напрямую, как это указано на Фиг. 2, что обеспечивает прямую подачу хлорной воды внутрь корпуса насоса и повышает эффективность восполнения уровня уплотняющей жидкости.

Для восполнения уровня хлорной воды устройство может иметь линию подачи воды (12), которая обеспечивает подачу воды в устройство.

Линия подачи воды может быть подведена путем её подключения к линии вторичного хлора (7), к входу жидкостно-кольцевого насоса (8) или к корпусу жидкостно-кольцевого насоса (8), как это изображено на Фиг. 3 позициями 12-1, 12-2, 12-3 (соответственно).

Линия подачи воды (12) может также быть соединена с отмывочной колонной (3), как это указано на Фиг. 4, или с сепаратором (9), как это указано на Фиг. 5.

Устройство может иметь линию отвода хлорной воды, по которой хлорная вода может быть удалена из устройства, линия отвода хлорной воды может быть подключена к нижней части отмывочной колонны (3), к контуру циркуляции хлорной воды (4), или к линии подачи хлорной воды (11).

Для более равномерного перемешивания и увлажнения потока вторичного хлора линия подачи хлорной воды (11) может быть соединена с линией вторичного хлора (7) через распылитель (13), как это указано на Фиг. 6, распылитель (13) может быть выполнен в виде эжектора.

Для дополнительного перемешивания потока вторичного хлора на линии вторичного хлора (7) после подвода линии подачи хлорной воды (11) может быть установлен статический смеситель (14), как это указано на Фиг. 7.

Линия подачи хлорной воды (11) может быть соединена с контуром циркуляции хлорной воды (4), как это указано на Фиг. 8, что позволяет использовать единую систему хлорной воды для поддержания процесса сжатия, охлаждения, очистки и увлажнения, что упрощает конструкцию и позволяет тонко регулировать подачу хлорной воды к каждому узлу.

Линия подачи хлорной воды (11) может быть соединена с отмывочной колонной (3), как это указано на Фиг. 9, что позволяет использовать единую систему хлорной воды для поддержания процесса сжатия, охлаждения, очистки и увлажнения, что упрощает конструкцию и позволяет тонко регулировать подачу хлорной воды к каждому узлу.

Для использования хлорной воды, циркулирующей через отмывочную колонну (3), для дополнительного увлажнения потока вторичного хлора контур циркуляции хлорной воды (4) может быть соединен с линией вторичного хлора (7), как это указано на Фиг. 10.

Для дополнительного охлаждения хлорной воды, в том числе в целях регуляции температуры вторичного хлора, линия подачи хлорной воды (11) может быть оснащена теплообменником для охлаждения хлорной воды (15), как это указано на Фиг. 11.

Указанное устройство может быть реализовано с использованием заявленных элементов и их комбинаций, но не ограничена ими.

Для более подробного раскрытия сущности изобретения приведены примеры его осуществления.

Пример 1

Для получения сжатого влажного хлора было смонтировано устройство согласно схеме, указанной на Фиг. 1, устройство включало: электролизер (1), линию подачи исходного потока хлора (2), отмывочную колонну (3), контур циркуляции хлорной воды (4), циркуляционный насос (5), теплообменник (6), линию вторичного хлора (7), жидкостно-кольцевой насос (8), сепаратор (9), линию отвода продукта (10), линию подачи хлорной воды (11).

Осуществляли получение потока исходного газообразного хлора электролизом раствора хлоридов в электролизере (1), поток исходного газообразного хлора по линии подачи исходного потока хлора (2) поступал в нижнюю часть отмывочной колонны (3), где он контактировал со встречным потоком хлорной воды, в результате чего он охлаждался, увлажнялся, очищался от примесей и выходил из верхней части отмывочной колонны (3) в качестве вторичного хлора, затем по линии вторичного хлора (7) он поступал в жидкостно-кольцевой насос (8), линия подачи хлорной воды (11) была соединена с линией вторичного хлора (7), что обеспечивало дополнительное увлажнение вторичного хлора хлорной водой.

Для охлаждения, увлажнения и очистки исходного газообразного хлора в отмывочной колонне (3) поток хлорной воды поступал в верхнюю часть колонны и выводился из нижней части колонны в контур циркуляции хлорной воды (4), по которому хлорная вода вновь поступала в верхнюю часть отмывочной колонны (3), на контуре циркуляции хлорной воды (4) был установлен теплообменник (6), который охлаждал хлорную воду, и циркуляционный насос (5), который обеспечивал циркуляцию хлорной воды.

Вторичный хлор подвергался сжатию в жидкостно-кольцевом насосе (8) с получением сжатого вторичного хлора, сжатый вторичный хлор поступал в сепаратор (9), где происходило отделение жидкой фазы в виде хлорной воды и продуктового сжатого влажного хлора, продуктовый сжатый влажный хлор удалялся из сепаратора (9) по линии отвода продукта (10), а хлорная вода выводилась из нижней части сепаратора (9) в линию подачи хлорной воды (11), линия подачи хлорной воды (11) была соединена с линией вторичного хлора (7), что обеспечивало дополнительное увлажнение вторичного хлора хлорной водой.

В процессе осуществления способа получали продукт в виде очищенного сжатого влажного хлора.

Применение промывочной колонны обеспечило очистку, увлажнение и охлаждение исходного газообразного хлора, что положительно влияло на эффективность последующего сжатия, также увлажнение потока хлора, обеспечивало подпитку уплотняющей жидкости жидкостно-кольцевого насоса.

Применение для целей сжатия газа жидкостно-кольцевого насоса, обеспечило высокую степень сжатия, при этом в качестве уплотняющей жидкости выступала хлорная вода, получаемая в том же процессе очистки и сжатия хлора, что делало процесс подпитки насоса уплотняющей жидкостью автономным и непрерывным.

Применение сепаратора обеспечило отделение хлорной воды для её последующего применения в способе.

Рециркуляция хлорной воды обеспечивала экономичность процесса.

Дополнительное увлажнение вторичного хлора с использованием хлорной воды на линии вторичного хлора (7) обеспечило подпитку уплотняющей жидкости жидкостно-кольцевого насоса и дополнительное охлаждение потока хлора, что положительно влияло на эффективность сжатия.

Пример 2

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 1 с тем отличием, что в процессе работы осуществляли подведение порций воды для восполнения уровня хлорной воды, воду вводили в линию вторичного хлора (7), вода поступала в жидкостно-кольцевой насос через его вход.

Пример 3

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 1 с тем отличием, что в процессе работы осуществляли подведение порций воды для восполнения уровня хлорной воды, воду вводили в корпус жидкостно-кольцевой насоса (8), что также восполняло в нем уровень уплотняющей жидкости.

Пример 4

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 1 с тем отличием, что в процессе работы осуществляли подведение порций воды для восполнения уровня хлорной воды, воду вводили в отмывочную колонну (3) по линии подачи воды (12), как указано на Фиг. 4.

Пример 5

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 1 с тем отличием, что в процессе работы осуществляли подведение порций воды для восполнения уровня хлорной воды, воду вводили в сепаратор (9) по линии подачи воды (12), как указано на Фиг. 5.

Пример 6

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 1 с тем отличием, что в процессе работы осуществляли отбор порций хлорной воды из отмывочной колонны (3).

Пример 7

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 6 с тем отличием, что в процессе работы отбор порций хлорной воды осуществляли из контура циркуляции хлорной воды (4).

Пример 8

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 6 с тем отличием, что в процессе работы отбор порций хлорной воды осуществляли из линии подачи хлорной воды (11).

Пример 9

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 5 с тем отличием, что устройство дополнительно содержало дополнительный теплообменник для охлаждения хлорной воды (15), схема устройства представлена на Фиг. 12.

Линия подачи хлорной воды (11) была соединена с контуром циркуляции хлорной воды (4) и отмывочной колонной (3), за счет чего хлорная вода, полученная в сепараторе (9), по мере необходимости использовалась в качестве хлорной воды для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора в отмывочной колонне (3), а вода после охлаждения исходного газообразного хлора в отмывочной колонне (3) по мере необходимости использовалась для дополнительного увлажнения и охлаждения вторичного хлора на линии вторичного хлора (7) через линию подачи хлорной воды (11).

Контур циркуляции хлорной воды (4) был соединен с линией вторичного хлора (7), вода после охлаждения исходного газообразного хлора в отмывочной колонне (3) по мере необходимости использовалась для дополнительного увлажнения и охлаждения вторичного хлора на линии вторичного хлора (7), поступая туда напрямую из контура циркуляции хлорной воды (4).

Линия подачи хлорной воды (11) была оснащена дополнительным теплообменником для охлаждения хлорной воды (15).

Указанное использование единой системы циркуляции хлорной воды позволило осуществлять тонкую регулировку подачи хлорной воды в разные узлы устройства, в том числе упрощало подпитку уплотняющей жидкости жидкостно-кольцевого насоса.

Дополнительное охлаждение хлорной воды позволило снизить температуру хлора, что повышает эффективность его сжатия.

Пример 10

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 9 с тем отличием, что охлаждение исходного газообразного хлора в отмывочной колонне осуществляли до температуры 15-25°C.

Давление вторичного хлора на выходе из отмывочной колонны поддерживали в диапазоне 35-40 кПа.

Температуру на входе жидкостно-кольцевого насоса поддерживали в диапазоне 15-20°C.

Давление сжатого влажного хлора после жидкостно-кольцевой насоса составляло от 0,9 до 1,0 МПа.

Пример 11

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 9 с тем отличием, что охлаждение исходного газообразного хлора в отмывочной колонне осуществляли до температуры 40-55°C.

Давление вторичного хлора на выходе из отмывочной колонны поддерживали в диапазоне 20-25 кПа.

Температуру на входе жидкостно-кольцевого насоса поддерживают в диапазоне 50-55°C.

Давление сжатого влажного хлора после жидкостно-кольцевой насоса составляло от 0,4 до 0,5 МПа.

Пример 12

Осуществляли получение сжатого влажного хлора аналогично Примеру 10 с тем отличием, что устройство дополнительно включало распылитель эжекторного типа (13) и статический смеситель (14), схема устройства представлена на Фиг. 13.

Увлажнение и охлаждение потока вторичного хлора на линии вторичного хлора (7) осуществляли хлорной водой из линии подачи хлорной воды (11) с использованием распылителя эжекторного типа (13), при этом после эжектора на линии вторичного хлора (7) был установлен статический смеситель (14).

Распыление хлорной воды эжектором с последующим перемешиванием потока в статическом смесителе обеспечивало более равномерное перемешивание, охлаждение и увлажнение потока хлора, что повышало эффективность сжатия.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для получения хлора. Предложены способ получения сжатого влажного хлора и устройство для его осуществления. Способ включает получение газообразного хлора электролизом, его очистку и охлаждение в отмывочной колонне путем противоточного контакта с потоком хлорной воды. Полученный вторичный хлор сжимают в жидкостно-кольцевом насосе и подают в сепаратор с получением жидкости в виде хлорной воды и сжатого влажного хлора. Устройство включает электролизер, линию подачи исходного потока хлора, отмывочную колонну, контур циркуляции хлорной воды, циркуляционный насос, теплообменник, линию вторичного хлора, жидкостно-кольцевой насос, сепаратор, линию отвода продукта, линию подачи хлорной воды. Изобретение позволяет обеспечить эффективную очистку и сжатие влажного хлора, упростить конструкцию устройства и повысить ее надежность. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 13 ил., 12 пр.

1. Способ получения сжатого влажного хлора, включающий получение исходного газообразного хлора электролизом, подачу исходного газообразного хлора в нижнюю часть отмывочной колонны, очистку и охлаждение исходного газообразного хлора в отмывочной колонне путем его противоточного контакта с потоком хлорной воды с получением вторичного хлора, подачу вторичного хлора в жидкостно-кольцевой насос, сжатие вторичного хлора в жидкостно-кольцевом насосе с получением сжатого вторичного хлора, подачу сжатого вторичного хлора в сепаратор с получением жидкости в виде хлорной воды и сжатого влажного хлора, при этом хлорная вода, используемая для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора, после контакта с исходным газообразным хлором охлаждается и подается на очистку и охлаждение исходного газообразного хлора, после выхода из отмывочной колонны и перед подачей в жидкостно-кольцевой насос вторичный хлор увлажняется с использованием хлорной воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют подпитку процесса водой путем её ввода в жидкостно-кольцевой насос в качестве рабочей жидкости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют подпитку процесса водой путем её ввода в отмывочную колонну.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют подпитку процесса водой путем её ввода в сепаратор.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выхода из отмывочной колонны и перед подачей в жидкостно-кольцевой насос вторичный хлор увлажняется путем распыления хлорной воды в его потоке.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что для распыления используют эжектор.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что после выхода из отмывочной колонны и перед подачей в жидкостно-кольцевой насос вторичный хлор увлажняется хлорной водой путем перемешивания в статическом смесителе.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорная вода, полученная в сепараторе, используется в качестве хлорной воды для очистки и охлаждения исходного газообразного хлора.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорная вода, полученная в сепараторе, используется в качестве хлорной воды для увлажнения вторичного хлора перед его подачей в жидкостно-кольцевой насос.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что хлорная вода, полученная в сепараторе, дополнительно охлаждается.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорная вода после контакта с исходным газообразным хлором используется в качестве хлорной воды для увлажнения вторичного хлора перед его подачей в жидкостно-кольцевой насос.

12. Способ по пп.1-11, отличающийся тем, что охлаждение исходного газообразного хлора в отмывочной колонне осуществляют до температуры 15-55°C.

13. Способ по пп.1-12, отличающийся тем, что давление вторичного хлора на выходе из отмывочной колонны поддерживают в диапазоне 20-40 кПа.

14. Способ по пп.1-13, отличающийся тем, что температуру на входе жидкостно-кольцевого насоса поддерживают в диапазоне 15-55°C.

15. Способ по пп.1-14, отличающийся тем, что давление сжатого влажного хлора после жидкостно-кольцевой насоса составляет от 0,4 до 1,0 МПа.

16. Способ по пп.1-15, отличающийся тем, что избыток хлорной воды удаляется из отмывочной колонны.

17. Устройство для получения сжатого влажного хлора, включающее электролизер, линию подачи исходного потока хлора, отмывочную колонну, контур циркуляции хлорной воды, циркуляционный насос, теплообменник, линию вторичного хлора, жидкостно-кольцевой насос, сепаратор, линию отвода продукта, линию подачи хлорной воды, при этом электролизер соединен с линией подачи исходного потока хлора, линия подачи исходного потока хлора соединена с нижней частью отмывочной колонны, контур циркуляции хлорной воды соединяет нижнюю часть отмывочной колонны с верхней частью отмывочной колонны, циркуляционный насос подключен к контуру циркуляции хлорной воды и обеспечивает перекачку хлорной воды из нижней части отмывочной колонны в верхнюю часть отмывочной колонны, теплообменник подключен к контуру циркуляции хлорной воды и обеспечивает охлаждение потока хлорной воды, линия вторичного хлора соединяет верхнюю часть отмывочной колонны с входом жидкостно-кольцевого насоса, выход жидкостно-кольцевого насоса соединен с сепаратором, сепаратор соединен с линией подачи хлорной воды, в которую из сепаратора выводится хлорная вода, и с линией отвода продукта, по которой выводится сжатый влажный хлор, линия подачи хлорной воды соединена с линией вторичного хлора.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что линия подачи хлорной воды дополнительно соединена с жидкостно-кольцевым насосом напрямую.

19. Устройство по пп.17, 18, отличающееся тем, что оно дополнительно имеет линию подачи воды, которая обеспечивает подачу воды в устройство.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что линия подачи воды в устройство соединена с линией вторичного хлора, или входом жидкостно-кольцевого насоса, или корпусом жидкостно-кольцевого насоса.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что линия подачи воды в устройство соединена с отмывочной колонной.

22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что линия подачи воды в устройство соединена с сепаратором.

23. Устройство по пп.17-22, отличающееся тем, что оно дополнительно имеет линию отвода хлорной воды, по которой хлорная вода может быть удалена из устройства.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что линия отвода хлорной воды подключена к нижней части отмывочной колонны.

25. Устройство по п.23, отличающееся тем, что линия отвода хлорной воды подключена к контуру циркуляции хлорной воды.

26. Устройство по п.23, отличающееся тем, что линия отвода хлорной воды подключена к линии подачи хлорной воды.

27. Устройство по пп.17-26, отличающееся тем, что линия подачи хлорной воды соединена с линией вторичного хлора через распылитель.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что распылитель выполнен в виде эжектора.

29. Устройство по пп.17-28, отличающееся тем, что на линии вторичного хлора после подвода линии подачи хлорной воды установлен статический смеситель.

30. Устройство по пп.17-29, отличающееся тем, что линия подачи хлорной воды соединена с контуром циркуляции хлорной воды.

31. Устройство по пп.17-30, отличающееся тем, что линия подачи хлорной воды соединена с отмывочной колонной.

32. Устройство по пп.17-31, отличающееся тем, что контур циркуляции хлорной воды соединен с линией вторичного хлора.

33. Устройство по пп.17-32, отличающееся тем, что линия подачи хлорной воды оснащена теплообменником для охлаждения хлорной воды.