離心式壓縮機(jī)與液環(huán)式氯壓機(jī)運(yùn)行對(duì)比

盧棟林，楊秀玲

1.甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅金昌 737100 2.金川集團(tuán)有限公司化工廠，甘肅金昌 737100

0 引言

金川集團(tuán)公司化工廠200Kt/a 離子膜燒堿工程采用目前世界上最先進(jìn)的離子膜法制堿工藝，與隔膜法、水銀法生產(chǎn)燒堿工藝相比，具有運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、污染小、產(chǎn)品質(zhì)量高、操作管理方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。該工程已經(jīng)在2009 年11 月建成投產(chǎn)，目前運(yùn)行狀況良好。

電解生產(chǎn)出來(lái)的氯氣經(jīng)過(guò)洗滌、冷卻、干燥后運(yùn)用氯氣壓縮機(jī)抽氣加壓，送往后續(xù)用氯工段，工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 氯氣處理工藝流程圖

氯氣輸送過(guò)程中所用的設(shè)備主要有兩種，一是液環(huán)式壓縮機(jī)（即納氏泵），二是離心式壓縮機(jī)，本文將對(duì)液環(huán)式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)作以詳細(xì)的比較。

1 離心式壓縮機(jī)與液環(huán)式壓縮機(jī)的性能比較

1.1 液環(huán)式壓縮機(jī)的特點(diǎn)

1）輸出壓力較低，輸出體積較小。傳統(tǒng)工藝中，氯氣輸送采用液環(huán)式壓縮機(jī)，但液環(huán)式壓縮機(jī)輸出壓力較低（僅0.2MPa 左右），輸出體積較?。ㄔ?250m3/h 左右），只適用于生產(chǎn)規(guī)模較小的裝置。在200kt 離子膜燒堿項(xiàng)目中，按年產(chǎn)177.5kt 氯氣（100%Cl2 計(jì)）計(jì)算，如果采用流量為1250m3/h，功率為130kW 的液環(huán)式壓縮機(jī)，需要9 臺(tái)機(jī)器，設(shè)備投資、占地面積、能耗損失等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不符合生產(chǎn)要求。采用離心式壓縮機(jī)，本項(xiàng)目只要一臺(tái)流量為11376.1m3/h，功率為600kw機(jī)器就能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求；

2） 輸氣效率低，損耗較大。電解至氯氣泵輸入總管壓力要求恒定，傳統(tǒng)液環(huán)式壓縮機(jī)采用進(jìn)口加回流自動(dòng)控制的方法來(lái)恒定氯氣進(jìn)口總管壓力，回流量占輸氣量的20%～30%，能量損失大；

3）腐蝕嚴(yán)重，維修多。液環(huán)式壓縮機(jī)液環(huán)介質(zhì)為濃硫酸，液環(huán)式壓縮機(jī)在輸送氯氣的過(guò)程中，氯氣中含水量超標(biāo)，大量水蒸汽稀釋氯氣壓縮機(jī)用酸，形成酸霧較多，嚴(yán)重腐蝕壓縮機(jī)及相關(guān)管道、設(shè)備，降低了壓縮機(jī)的性能，致使壓縮機(jī)出力率不高，維修費(fèi)用增加；

4）用酸過(guò)量，成本增加。在操作中，要求硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在95%以上，以減少液環(huán)式壓縮機(jī)在高溫下的腐蝕。由于氯氣在經(jīng)過(guò)干燥塔后尚含有少量水分，在液環(huán)式壓縮機(jī)內(nèi)被硫酸吸收，硫酸濃度會(huì)降低，需要經(jīng)常用98%濃硫酸去代替被稀釋了的液環(huán)式壓縮機(jī)內(nèi)硫酸，成本增加；

5）突然停車(chē)，影響生產(chǎn)。液環(huán)式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中葉輪和殼體因各種原因往往會(huì)卡緊或抱死，導(dǎo)致突然停車(chē)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)秩序造成破壞。

1.2 離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)

離心式壓縮機(jī)適用于規(guī)模較大的氯堿生產(chǎn)企業(yè)，它的特點(diǎn)主要有：排氣壓力高、輸送氣量大、所需動(dòng)力少、總能耗低等許多方面。因?yàn)楸卷?xiàng)目規(guī)模較大，確定采用德國(guó)KK&K 公司生產(chǎn)的型號(hào)為3(2)VRZ250/430G 的離心式氯氣壓縮機(jī)，

1）與同規(guī)格的液環(huán)式壓縮機(jī)比較，離心式壓縮機(jī)節(jié)電約50%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。針對(duì)本項(xiàng)目，離心式壓縮機(jī)比液環(huán)式壓縮機(jī)每年可節(jié)約800 萬(wàn)kw.h 以上，電費(fèi)按0.5 元/kw.h計(jì)算，每年可節(jié)約成本約約400 萬(wàn)元；

2）高效率，低運(yùn)行成本和更寬的適應(yīng)性。離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行效率是80%到83%，正常生產(chǎn)時(shí)不需要現(xiàn)場(chǎng)操作，能夠適應(yīng)各種有毒有害、易燃易爆氣體的增壓和輸送。完全能夠做到全自動(dòng)無(wú)人職守，安全可靠、操作方便；

3）總投資成本低，占地面積小，容易檢查和維護(hù)。采用離心式壓縮機(jī)減少了生產(chǎn)廠房的投資和各類(lèi)工藝管線(xiàn)的投資，縮短了工藝線(xiàn)路，提高了效率；

4）離心式壓縮機(jī)傳動(dòng)軸采用短軸設(shè)計(jì)、葉輪采用小直徑設(shè)計(jì)、動(dòng)力傳動(dòng)采用直聯(lián)，減少了高速運(yùn)動(dòng)中的不平衡因素，發(fā)生臨界振動(dòng)的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)在正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速之外，壓縮機(jī)的運(yùn)行更安全、可靠、長(zhǎng)久穩(wěn)定；

5）葉輪采用整體鑄造、三維立體加工，所以葉輪的機(jī)械強(qiáng)度更高、流體動(dòng)力效能更好，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的回流解決壓縮機(jī)最大的喘振問(wèn)題，不需要復(fù)雜的機(jī)械和系統(tǒng)控制手段來(lái)解決壓縮機(jī)防喘振問(wèn)題，確保了壓縮機(jī)長(zhǎng)周期、高效能運(yùn)行；

6）采用整體的殼體-齒輪箱設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了壓縮機(jī)殼體的強(qiáng)度，提高了壓縮機(jī)的使用壽命和高速齒輪箱的效率，同時(shí)也解決了壓縮機(jī)殼體的密封問(wèn)題，保障了安全，方便了檢修和維護(hù)，也使外形更加精煉，占地面積小，更便于運(yùn)輸；

7）為了減少能耗，采用變頻調(diào)速方法來(lái)自控恒壓，即將回流通道切斷，壓力變送器測(cè)得氯氣進(jìn)泵總管壓力下降，將信號(hào)傳遞給智能調(diào)節(jié)器，智能調(diào)節(jié)器控制變頻器使其頻率下降，從而降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少氯氣壓縮機(jī)抽氣量，使總管壓力上升。由于切斷回流通道，節(jié)省回流循環(huán)所消耗功率達(dá)到30%～40%；

8）采用可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉，流量調(diào)節(jié)范圍可實(shí)現(xiàn)0%～100%自動(dòng)調(diào)節(jié)。在60%～100%之間的流量調(diào)節(jié)是不耗功調(diào)節(jié)(不用打回流)， 隨著流量或壓力的降低， 軸功率隨之下降；只有在0-60%之間調(diào)節(jié)是靠打開(kāi)回流閥(防喘閥)來(lái)調(diào)節(jié)， 是耗能調(diào)節(jié)。導(dǎo)葉的角度可以從開(kāi)度標(biāo)尺上讀出。由于自動(dòng)進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉是根據(jù)DCS 設(shè)定的出口壓力和流量來(lái)自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)的， 所以它還可起到自動(dòng)穩(wěn)定出口壓力和流量的作用；

9）采用三腔迷宮式密封，對(duì)密封氣不僅有穩(wěn)壓閥，還有一個(gè)獨(dú)立的密封氣和氯氣的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（PLC 系統(tǒng)），密封安全可靠。第一級(jí)和第二級(jí)葉片式螺旋狀的，兩級(jí)之間用迷宮密封。在進(jìn)口和出口側(cè)，機(jī)軸通道由三級(jí)填料箱進(jìn)行密封。填料箱用干燥氮?dú)饣騼x表風(fēng)密封，因此阻止了壓縮機(jī)中的工藝介質(zhì)泄漏，阻止了緩沖氣泄漏進(jìn)工藝介質(zhì)中。這種密封為非磨擦式，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱；

10）設(shè)有雙油過(guò)濾器， 可保證不停機(jī)切換， 更換油濾芯；設(shè)有雙油冷卻器， 也是保證不停機(jī)切換， 清洗或更換油冷卻器；設(shè)有油加熱器， 油除霧器及微正壓氣體保護(hù)系統(tǒng)等必備的功能設(shè)施， 從而保證為壓縮機(jī)的軸承及變速箱提供恒溫的、潔凈的潤(rùn)滑油。

1.3 離心式氯壓機(jī)的不足之處

雖然，離心式壓縮機(jī)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但也有一些不足之處：

1）該機(jī)器機(jī)間冷卻器易發(fā)生腐蝕滲漏問(wèn)題，一旦滲漏，氯氣進(jìn)入液相，很快腐蝕冷卻器，氯氣逸出，污染環(huán)境；

2）離心式壓縮機(jī)跳閘停機(jī)后，啟動(dòng)技術(shù)比較復(fù)雜，不能較快投入正常運(yùn)行。

2 結(jié)論

近年來(lái)，在工藝氣體處理的工業(yè)領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、輸送能力大、壓力高、節(jié)能環(huán)保、具有實(shí)用先進(jìn)的大型設(shè)備越來(lái)越多的運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，先進(jìn)的離心式壓縮機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液環(huán)式壓縮機(jī)是工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。在本項(xiàng)目中，依據(jù)項(xiàng)目組考察和技術(shù)交流的結(jié)果，再結(jié)合其他相同規(guī)模氯堿廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，我們通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)，最后決定采用德國(guó)KK&K 公司生產(chǎn)的氯氣壓縮機(jī)。該氯氣壓縮機(jī)投入生產(chǎn)后，一直運(yùn)行平穩(wěn)。

[1]辛經(jīng)萍.淺談氯氣處理系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn).氯堿工業(yè)，2004，5.

[2]楊國(guó)強(qiáng).我國(guó)新建、改擴(kuò)建燒堿項(xiàng)目的幾點(diǎn)建議. 氯堿工業(yè)，2004，2.

[3]離子膜法制堿生產(chǎn)技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.