液化機組更換前相關工藝處理

孫電賓

(冀中能源邢臺礦業(yè)集團有限責任公司，河北 邢臺 054000)

冀中能源邢臺礦業(yè)集團有限責任公司金牛鉀堿分公司(以下簡稱“金牛鉀堿”)是以氯化鉀為主要原材料，生產(chǎn)氫氧化鉀、液氯和高純鹽酸的氯堿企業(yè)。2009年，金牛鉀堿共有4套液化機組，3臺1萬t/a液氯產(chǎn)量的液化機組和1臺2萬t/a液氯產(chǎn)量的液化機組。氫氧化鉀產(chǎn)能由6.4萬t/a提升為8.2萬t/a后，液化裝置不能滿足生產(chǎn)需要了。在2010年7月大修期間，將2套液氯產(chǎn)量1萬t/a的液化機組更換為2.4萬t/a的液化機組。更換機組前，安全、環(huán)保地處理掉氯氣、氟利昂和冷凍機潤滑油，是工藝處理的關鍵，直接影響企業(yè)檢修過程的安全和速度。

1 液化機組的工藝流程

1.1 氯氣處理的工藝流程

氯氣處理工序送來的干燥氯氣經(jīng)捕集器和原氯分配臺進入氯氣液化器管內(nèi)，與管間流過的-35 ℃的氟利昂換熱后，大部分冷凝成液態(tài)，再經(jīng)液氯氣液分離器進行分離，分離出的液氯進入液氯儲槽。氯氣液化器尾氯氣及氣液分離器分離出的不凝性氣體(少量未被液化的氯氣與其他雜質(zhì)氣體)與其他廢氯氣(如液氯儲槽進液氯時排出的氯氣和排污槽排出的不凝氣)混合后送往鹽酸工序或廢氣處理工序。液化尾氯氣內(nèi)含氫不能超過2%，否則排放到廢氣處理工序。圖1為液氯工序工藝流程圖。

1.2 氟利昂的工藝流程

氟利昂自機組加氟閥進入，經(jīng)過干燥過濾器和節(jié)流閥，除去水分。降低氟利昂溫度和壓力，進入氯氣液化器(制冷循環(huán)中所謂的蒸發(fā)器)。在氯氣液化器中，低壓低溫的液態(tài)氟利昂經(jīng)過蒸發(fā)，變成低壓氟利昂氣體，然后進入液化機組壓縮機，經(jīng)過吸氣、壓縮、排氣過程，低壓氟利昂氣體變成高壓氟利昂氣體，高壓氟利昂氣體和冷凍機潤滑油一起進入油分離器。油分離器的作用是分離壓縮機排氣中攜帶的冷凍機潤滑油、降低排氣中的含油量，使進入冷凝器的制冷劑氟利昂純凈，避免冷凍機潤滑油進入冷凝器及其他設備。高壓氟利昂氣體在冷凝器被18～28 ℃的循環(huán)水冷凝成高壓氟利昂液體，然后進入氟利昂儲液器，從儲液器出來液態(tài)的氟利昂，經(jīng)過干燥過濾器和節(jié)流閥，進入氯氣液化器，形成一個循環(huán)。

圖2為氯氣液化裝置工藝流程圖。

圖1 液氯工序工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of liquid chlorine procedure

L—氟利昂液體；G—氟利昂氣體；Y—冷凍機潤滑油；其他字母為閥。圖2 氯氣液化工藝流程圖Fig.2 Process flow diagram of chlorine gas liquefaction

1.3 冷凍機潤滑油的工藝流程

冷凍機潤滑油自加油閥加入，經(jīng)油粗過濾器、油泵及單向閥進入油冷卻器，油充滿油冷卻器后流入油分離器。在液化機組正常運行過程中，從油分離器分離出來的冷凍機潤滑油進入油冷卻器，因為吸收摩擦熱及氣體的熱量而使冷凍機潤滑油溫度升高到接近排氣溫度，不能直接噴入壓縮機中，需冷卻達到壓縮機所需的黏度和溫度后才可重復使用，所以冷凍機潤滑油在油冷卻器中被循環(huán)水冷卻至滿足需要的條件，然后進入油粗過濾器，除去循環(huán)系統(tǒng)中的焊渣、鐵削等雜質(zhì)，保護油泵及壓縮機轉(zhuǎn)子不受雜質(zhì)侵害。從油粗過濾器出來后，一路直接進入壓縮機，為壓縮機各個潤滑點提供所需的潤滑油。冷凍機潤滑油從壓縮機出來后直接進入油分離器，經(jīng)油分離器分離出來的冷凍機潤滑油進入油冷卻器，形成一個循環(huán)；另一路冷凍機潤滑油從油粗過濾器出來后，經(jīng)過油泵，直接回流至油冷卻器，形成一個循環(huán)；第三路經(jīng)過油泵，然后進入油精過濾器(油精過濾器保護軸承不受雜質(zhì)侵害)，從油精過濾器出來后，再進入壓縮機，為壓縮機能量調(diào)節(jié)滑閥以及內(nèi)容積比調(diào)節(jié)滑閥的增減載、軸承等提供所需的潤滑油，冷凍機潤滑油從壓縮機出來后直接進入油分離器，經(jīng)油分離器分離出來的冷凍機潤滑油進入油冷卻器，形成一個循環(huán)。

2 液化機組的工藝處理

2.1 氯氣的工藝處理

在停車前，先將1臺停用的液氯中間槽的液位，用液氯泵打至最低液位，提前用堿液—液氯中間槽吸收剩余的液氯，可在停車前處理完畢。停車后，將另一個液氯中間槽、液氯氣液分離器和液氯排污槽中的液氯排至堿液中，吸收處理。處理完系統(tǒng)中的液氯后，系統(tǒng)中只剩下氣態(tài)氯，對氯氣系統(tǒng)進行氣體置換。氣體置換的操作過程是向氯氣系統(tǒng)加入干燥空氣，然后將氯氣和空氣混合氣體卸至廢氣處理系統(tǒng)。為了檢修安全和效率，氣體置換實行的是連續(xù)性置換和間歇性置換相結(jié)合的方法，保證了置換的徹底性和高效率，為液化機組的更換提供了安全和時間保障。在置換過程中，定期分析液氯系統(tǒng)中空氣含氯指標，系統(tǒng)中空氣含氯體積分數(shù)小于10-6時，置換即為合格，大概需要60 h[1]。

2.2 氟利昂的工藝處理

整個系統(tǒng)準備停車過程是逐漸降低系統(tǒng)負荷，所以液化機組也是逐個停下運行的機組，先停更換的機組，逐漸關閉氯氣液化器氯氣進口閥門，直至閥門開少許，保證有少量氯氣進入準備停下的液化機組和氯氣液化器，關閉液化機組氟利昂儲液器后的氟利昂閥門D，氯氣液化器內(nèi)的液態(tài)氟利昂慢慢揮發(fā)成氣態(tài)氟利昂，氣態(tài)氟利昂經(jīng)過壓縮機、油分離器、冷凝器后，變成高壓氟利昂液體，儲存在氟利昂儲液器中，液化機組低負荷運行，直至氯氣液化器內(nèi)的液態(tài)氟利昂揮發(fā)干凈，完全儲存在氟利昂儲液器為止。然后關閉氯氣液化器氯氣進口閥門，停下液化機組，關閉機組氟利昂儲液器前的閥門A，將氟利昂液體封閉在氟利昂儲液器中。7月氣溫為28～35 ℃時，氟利昂的飽和蒸氣壓達1～1.2 MPa。

待整個系統(tǒng)完全停下后，再開啟不更換的備用液化機組或冷水機組，低負荷運行，在保證氟利昂最低循環(huán)的條件下，備用液化機組干燥過濾器前的閥門B關到最小，此時機組加氟閥處的壓力接近吸氣壓力(0.1～0.2 MPa)。同時用帶銅接頭的高壓氧氣帶子，將兩個機組的加氟閥C連接起來，連接過程中注意排盡高壓氧氣帶中的空氣，打開兩個機組的加氟閥C，更換的液化機組氟利昂儲液器和備用的液化機組加氟閥間形成高壓差，更換的液化機組儲液器內(nèi)的氟利昂很快進入備用液化機組。更換的液化機組儲液器內(nèi)的液態(tài)氟利昂排盡大概需要0.5 h。儲液器內(nèi)排完液態(tài)氟利昂后，切斷更換機組和備用機組，然后將更換的液化機組和氯氣液化器氟利昂系統(tǒng)的閥門全部打開，用抽氟機將更換的液化機組和氯氣液化器中的氟利昂氣體抽至其他備用機組中。抽取氣體相對比較簡單省時，只需5 h。

2.3 冷凍機潤滑油的工藝處理

機組中氟利昂回收完畢后，將氮氣瓶和準備更換的液化機組油分離器放空閥連接起來，關閉壓縮機吸氣閥和油分離器上的排氣閥，向油分離器內(nèi)加入氮氣，將加油管一頭和加油閥連接起來，另一頭插入空油桶中，打開加油閥，利用油分離器中氮氣的壓力，將壓縮機、油分離器和油冷卻器內(nèi)的冷凍機潤滑油排出來，直至排盡為止，需要3 h。

3 結(jié)語

氯堿企業(yè)中的液氯危險性較大，氟利昂的回收非常困難。金牛鉀堿通過采取以上工藝處理方法，安全處理液氯和氯氣，環(huán)保地回收氟利昂和冷凍機潤滑油，大大提高了氯氣液化裝置檢修的安全性，檢修過程未發(fā)生安全事故；也明顯縮短了工藝處理時間，只用了短短的60 h，遠遠低于預計的1周時間，大大縮短了大修時間，減少了大修成本。在以后的生產(chǎn)過程中，將繼續(xù)探索生產(chǎn)中的新工藝、新方法，為液氯安全生產(chǎn)保駕護航。