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活塞式氯氣壓縮機(jī)用于氯氣液化工藝的探討

文檔作者：毛訓(xùn)亮文檔來源：河南濮陽市氯堿廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年12月10日
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活塞式氯氣壓縮機(jī)用于氯氣液化工藝的探討
毛訓(xùn)亮*
(河南濮陽市氯堿廠, 河南濮陽457000)
[ 關(guān)鍵詞] 活塞式氯氣壓縮機(jī); 高壓常溫; 液化; 節(jié)能; 環(huán)保
[ 摘 要] 著重探討了活塞式壓縮機(jī)直接用于壓縮氯氣, 以實(shí)現(xiàn)氯氣高壓常溫下液化的目的。突出其節(jié)能、降
耗、環(huán)保、大幅度降低維修人員的勞動強(qiáng)度和維修費(fèi)用、簡化生產(chǎn)工藝等優(yōu)點(diǎn)。
[ 中圖分類號] TQ028. 2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008- 133X( 2008) 05- 0017- 03
1 氯氣液化工藝現(xiàn)狀
多數(shù)氯堿企業(yè)都有氯氣液化裝置, 但各個(gè)企業(yè)
的氯氣液化工藝各不相同。1993年前多數(shù)企業(yè)仍
用較原始的氨) 氯化鈣傳統(tǒng)工藝流程; 1993年后在
國內(nèi)開始應(yīng)用氟利昂液化生產(chǎn)工藝, 使氯氣液化工
藝較前有所進(jìn)步, 既簡化了工藝流程, 又在節(jié)能降耗
方面有了新的突破, 在國內(nèi)很快推廣。但大多數(shù)氯
氣液化壓力在0. 2~ 0. 3MPa, 溫度在- 45~ - 15 e
之間, 基本是處于低壓、低溫、高耗的狀態(tài)。近年來,
只有少數(shù)企業(yè)采用進(jìn)口多級液環(huán)式壓縮機(jī), 雖然達(dá)
到了氯氣高壓、常溫液化的生產(chǎn)要求, 但它巨額的投
資、嚴(yán)格的操作工藝、繁鎖的操作程序和復(fù)雜的連鎖
保護(hù)以及較高的故障率, 還是令許多生產(chǎn)企業(yè)望而
卻步。
2 各種工藝優(yōu)點(diǎn)及存在問題
各氯堿企業(yè)在建廠時(shí), 已制定氯氣液化工藝路
線, 并安裝了相應(yīng)的氯氣液化設(shè)備。在使用中各種
工藝均有不足之處, 不能完全滿足生產(chǎn)中節(jié)能降耗、
環(huán)保的要求。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步, 各企業(yè)
根據(jù)自己的工藝特點(diǎn)和技術(shù)能力情況, 因地制宜地
對原始工藝進(jìn)行改造和技術(shù)更新。1993 年前建成
的企業(yè)的氯氣液化工藝多數(shù)采用氨) 氯化鈣鹽水冷
凍液化工藝, 是成熟技術(shù), 在一定時(shí)期內(nèi)曾成為主要
工藝流程。但也暴露了許多問題, 諸如: 設(shè)備多、工
藝復(fù)雜、占地面積大、能量損失大、能耗高、環(huán)境污染
嚴(yán)重等, 正被更新的工藝流程所取代。但也有個(gè)別
企業(yè)經(jīng)過挖潛、革新改造、節(jié)能降耗等一系列的措施
后, 仍在繼續(xù)沿用。
1993年后, 氟利昂制冷技術(shù)開發(fā)成功, 曾一度
作為節(jié)能降耗新工藝在全國氯堿行業(yè)推廣。投入生
產(chǎn)后, 的確收到了節(jié)能降耗、簡化生產(chǎn)操作的明顯效
果。氟利昂制冷設(shè)備除活塞式壓縮機(jī)制冷機(jī)組外,
還有螺桿式制冷機(jī)組。兩種制冷機(jī)組主宰著國內(nèi)氯
氣液化生產(chǎn)工藝流程, 在一定程度上能滿足氯氣液
化生產(chǎn)要求。氟利昂制冷氯氣液化工藝流程見圖
1。
圖1 氟利昂制冷氯氣液化工藝流程
隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng), 該工藝的另一個(gè)突出問題也顯露出來。制冷介質(zhì)氟利昂在國際上被逐
17
第44卷 第5期
2008年5月
氯堿工業(yè)
Chlor- A lkali Industry
Vo.l 44, No. 5
May, 2008
* [作者簡介] 毛訓(xùn)亮( 1952) ), 男, 高級工程師, 現(xiàn)任濮陽市氯堿廠總工程師, 發(fā)表論文多篇, 多次參與重大項(xiàng)目的創(chuàng)
新技改工作。
[收稿日期] 2007- 08- 08
步禁用, 淘汰氟利昂勢在必行。再者, 活塞式制冷壓
縮機(jī)組存在著電耗高、油耗高、維修量大、維修費(fèi)用
高、運(yùn)轉(zhuǎn)周期短、工人勞動強(qiáng)度大等問題。兩種液化
工藝均存在著一系列不足之處。為此, 人們正積極
探索著更新、更好、更完善的氯氣液化工藝, 氟利昂
液化工藝流程有被取代的趨勢。
近幾年, 國內(nèi)已有個(gè)別企業(yè)投入高額資金引進(jìn)
國外雙級液環(huán)式氯氣壓縮機(jī), 使氯氣在高壓常溫下
液化成為現(xiàn)實(shí)。這比氟利昂液化工藝流程又前進(jìn)一
步, 但該壓縮機(jī)仍要以濃硫酸為液環(huán)介質(zhì), 工藝操作
復(fù)雜、要求嚴(yán)、連鎖保護(hù)多、設(shè)備數(shù)量多、占地面積
大、投資額巨大, 以及操作的復(fù)雜性還是令大多數(shù)企
業(yè)難以接受。
除此之外, 氯氣的液化壓力大都在0. 3MPa左
右, 人們期盼著能有達(dá)到更高工作壓力的壓縮設(shè)備,
以實(shí)現(xiàn)高壓常溫下氯氣液化的目的。
3 活塞式氯氣壓縮機(jī)的應(yīng)用及工藝特點(diǎn)
氯氣的高壓常溫下液化是比較理想的液化工藝
流程, 即只要將氯氣加壓到1MPa左右時(shí), 向液化器
中通入30 e 左右的工業(yè)冷卻水就能液化氯氣?；?
塞式壓縮機(jī)能完全勝任氯氣的壓縮工藝, 工藝路線
短, 所用設(shè)備少, 操作簡單, 占地面積小。
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道, 國外很早就制造出了活塞式
氯氣壓縮機(jī), 并且應(yīng)用到了生產(chǎn)實(shí)踐中。如德國、日
本等國家制造的氯氣壓縮機(jī), 在生產(chǎn)中已將氯氣壓
縮到1. 5~ 2. 1 MPa。我國在活塞式氯氣壓縮機(jī)方
面的研究起步較晚, 據(jù)報(bào)道在1976年前后, 我國有
個(gè)別廠家曾制造出了樣機(jī), 進(jìn)行了試生產(chǎn)。生產(chǎn)實(shí)
踐證明, 活塞式氯氣壓縮機(jī)用于氯氣高壓常溫液化
新工藝完全可行。該設(shè)備易于操作, 工藝流程短, 所
用設(shè)備數(shù)量少, 節(jié)能、降耗、環(huán)保, 可顯著降低職工的
維修強(qiáng)度和維修費(fèi)用等。在生產(chǎn)中, 液化效率一般
在92%以上, 最高液化效率可達(dá)95% , 只要控制廢
氯氣中含氫體積分?jǐn)?shù)低于4% 即可實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn),
為今后推廣活塞式氯氣壓縮機(jī)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展, 新材料、新技術(shù)相
繼被開發(fā)和應(yīng)用, 用活塞式壓縮機(jī)直接壓縮氯氣已
是成熟技術(shù), 不存在什么障礙和困難。氯堿行業(yè)期
待著國產(chǎn)活塞式氯氣壓縮機(jī)在氯氣液化中得到實(shí)際
應(yīng)用。
活塞式氯氣壓縮機(jī)液化工藝流程如圖2所示。
概括起來, 應(yīng)用活塞式氯氣壓縮機(jī)的工藝有以
下優(yōu)點(diǎn)。
( 1)結(jié)構(gòu)簡單, 通用性強(qiáng), 設(shè)備數(shù)量少, 占地面
積少, 安裝周期短, 投資少。
( 2)操作簡單, 運(yùn)行費(fèi)用低, 維修費(fèi)用少, 密封
措施可靠, 無有毒有害氣體外泄。
( 3)與同等規(guī)模的液氯生產(chǎn)工藝比較, 不但電
耗低, 而且可大幅度降低冷凍機(jī)油耗量。
( 4)淘汰了破壞臭氧層的氟利昂制冷物質(zhì), 保
護(hù)環(huán)境。
( 5)省去空氣壓縮機(jī)等配套設(shè)備裝置, 液氯包
裝不再使用壓縮空氣, 也不必使用汽化氯加壓包裝,
可直接進(jìn)行包裝。減少了大量氯氣的排放, 也減少
了因三氯化氮的累積而發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)因素。
( 6)由于采用高壓常溫液化的技術(shù), 即在液化
器中通入30 e 左右的工業(yè)水就可將氯氣液化下來,
液化效率可高達(dá)93%以上, 減少了大量廢氯氣的排
放, 增加了液氯產(chǎn)量。也可根據(jù)生產(chǎn)需要, 很方便地
調(diào)整液化效率。
( 7)由于采用常溫液化工藝, 液氯貯槽及其液
化設(shè)備、管道不再使用聚氨酯保溫材料保冷, 省去一
大筆投資費(fèi)用及日常維護(hù)費(fèi)用。
( 8)采用高壓常溫液化技術(shù)后, 液氯貯槽及其
液化設(shè)備可用一般容器鋼制造, 而不必選用價(jià)格較
高、制作嚴(yán)格的低溫容器鋼制造, 省去很多制作費(fèi)
用, 并能縮短制作周期。
( 9)活塞式氯氣壓縮機(jī)還可以用于氯氣的壓力
輸送。
( 10)國內(nèi)氯堿企業(yè)不用再投巨資進(jìn)口高壓常
溫氯氣液化設(shè)備, 為我國自行設(shè)計(jì)、自行開發(fā)研制、
自行制造闖出了一條國產(chǎn)化的路子。
圖2 活塞式氯氣壓縮機(jī)液化工藝流程
筆者就活塞式氯氣壓縮機(jī)液化生產(chǎn)工藝與氟利
昂制冷的液化工藝, 以國內(nèi)某氯堿廠2. 5 萬t/ a燒
堿為例, 從經(jīng)濟(jì)角度等方面做了粗略比較, 詳見表
1。由表1可見, 同等產(chǎn)量時(shí), 節(jié)省資金:
134. 577 2- 32. 813 2= 101. 764 (萬元)。
改用活塞式氯氣壓縮機(jī)后, 全部投資費(fèi)用在1
年內(nèi)即可收回。
(下轉(zhuǎn)第20頁)
18
氯氫處理 氯堿工業(yè) 2008年
考慮, 決定選用鞍山力邦壓縮機(jī)有限公司生產(chǎn)的無
油潤滑空氣壓縮機(jī), 其排氣量為2 m3 /m in, 排氣壓
力為1. 0MPa。
1. 3 包裝方式的確定
山橡公司生產(chǎn)的液氯是消化過剩氯氣的產(chǎn)物,
在最大程度滿足生產(chǎn)HC l產(chǎn)品需要后, 氯氣過剩很
少, 因此包裝方式要求安全、投資少。壓縮空氣包裝
與液氯泵包裝兩種方式各有千秋, 無油潤滑空氣壓
縮機(jī)及壓縮空氣后處理設(shè)備(無熱再生吸附式干燥
器)的費(fèi)用在8萬~ 9萬元, 是氯氣泵價(jià)格的50% ,
因此液氯包裝采用了壓縮空氣的包裝方式。
2 改造情況
2. 1 改造說明
此次改造僅貯氣罐安裝在室外, 其他設(shè)備均置
于原液氯汽化工房(長9 m、寬4. 5 m )內(nèi)。壓縮空
氣生產(chǎn)流程為: 空氣經(jīng)無油空氣壓縮機(jī)加壓后, 依次
經(jīng)過緩沖罐、無熱再生吸附干燥機(jī)組(冷卻器、水離
器、前置過濾器、無熱再生吸附干燥器、后置過濾
器)、貯氣罐、分配臺, 送至液氯貯罐, 包裝液氯。
2. 2 改造效果
山橡公司所選無油空氣壓縮機(jī)為雙機(jī)組, 壓縮
機(jī)啟動后, 根據(jù)設(shè)定的壓力自動開停機(jī), 出廠時(shí)停機(jī)
壓力調(diào)到1. 0MPa, 實(shí)際運(yùn)行時(shí)將其調(diào)到0. 8MPa。
在此條件下, 1臺壓縮機(jī)開車后30~ 40 m in 系統(tǒng)壓
力即可上升至0. 8 MPa, 干燥空氣壓力露點(diǎn)達(dá)到
- 40 e , 此時(shí)即可進(jìn)行液氯包裝。在包裝過程中壓
縮機(jī)雙機(jī)組只開一個(gè)機(jī)組即可維持壓力在0. 8
MPa, 包裝1 t液氯用時(shí)20 m in, 較液氯汽化包裝節(jié)
省10 m in。無油空氣壓縮機(jī)1. 5~ 2 年更換一次潤
滑脂, 與油潤滑壓縮機(jī)相比省去了加油維修的日常
工作, 操作簡單, 節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用。
2. 3 改造費(fèi)用
改造項(xiàng)目及所需費(fèi)用如表3所示。
表3 改造的設(shè)備及所需費(fèi)用
項(xiàng)目名稱規(guī)格
費(fèi)用/
萬元
備注
無油空氣
壓縮機(jī)*
排氣量2 m3 /m in
排氣壓力1. 0MPa
電機(jī)功率: 7. 5 kW @ 2
3. 50
雙機(jī)組
2 臺
緩沖罐0. 93
無熱再生吸
附干燥機(jī)組
工作壓力1. 2M Pa
處理量3 m3 /m in
3. 80
露點(diǎn)
控制型
貯氣罐0. 86
土建及安裝1. 31
合計(jì)10. 40
注: * 的型號為WW) 2 /10 - Ò。
3 結(jié) 語
山橡公司經(jīng)過對壓縮空氣包裝和氯氣泵包裝的
綜合比較, 在液氯包裝改造過程中, 因地制宜地采用
了壓縮空氣包裝方式取代液氯汽化包裝, 既消除了
安全隱患, 投資又少, 望對同類廠家有所借鑒。
[編輯: 蔡春艷]
(上接第18頁)
表1 活塞式氯氣壓縮機(jī)液化生產(chǎn)工藝與
氟利昂制冷液化工藝比較萬元
項(xiàng)目氟利昂制冷活塞式氯氣壓縮機(jī)
電價(jià)格87. 57 29. 74
油耗 8. 00 0. 07
運(yùn)行費(fèi)用(維修、備件等) 36. 00 3. 00
氟利昂 3. 00 0
合計(jì)134. 57 32. 81
注: 氟利昂法制冷年耗電216. 24 萬kW# h; 活塞式氯氣壓縮機(jī)
制冷年耗電73. 44萬kW# h。
4 應(yīng)用活塞式氯氣壓縮機(jī)須注意的問題
( 1)氯氣凈化干燥后, 含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)達(dá)到
0. 01%以下, 酸霧要徹底清除, 氯中水含量要達(dá)標(biāo)。
( 2)壓縮機(jī)與氯氣相接觸的零件要認(rèn)真選材選
型、制作和安裝。
( 3)活塞桿填料與曲軸箱處密封要可靠, 嚴(yán)禁
氯氣泄入曲軸箱或?qū)櫥蛶霘飧住?
( 4)壓縮機(jī)氯氣出口溫度要嚴(yán)格控制在110 e
以下, 以免壓縮機(jī)及其管道產(chǎn)生劇烈的高溫腐蝕。
( 5)要便于檢修, 防止拆檢時(shí)殘存氯氣傷人。
( 6)要方便操作和維護(hù)。
5 結(jié) 語
從節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)、維修費(fèi)用、工藝操作及
投資回收幾個(gè)方面對以上氯氣液化工藝流程進(jìn)行了
衡量比較, 活塞式氯氣壓縮機(jī)顯示出了它的強(qiáng)大生
命力。高壓常溫氯氣液化工藝節(jié)能降耗, 降低生產(chǎn)
成本, 必將為仍在困境中的氯堿企業(yè)帶來新的生機(jī)
和希望。筆者歷經(jīng)十余年的研究和探索, 在有關(guān)院
校專家、教授及化工界同仁的大力支持和技術(shù)指導(dǎo)
下, 研制的活塞式氯氣壓縮機(jī)已獲得國家實(shí)用新型
專利, 使其應(yīng)用初見端倪。希望與廣大同仁共同努
力, 使活塞式氯氣壓縮機(jī)在生產(chǎn)中盡快得到推廣, 使
氯氣在高壓常溫液化的新工藝變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
[編輯: 蔡春艷]
20
氯氫處理 氯堿工業(yè) 2008年

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