氯碱应用与透平机的介绍

　　1原液环式氯气压缩机输送氯气的工艺流程

　　1.1液环式氯气压缩机输送的介质是氯气，而氯气不能和水接触，否者产生次氯酸，对设备造成强烈腐蚀，浓硫酸与氯气不起化学反应，又能吸收氯气中的微量水分，*适合做液环式氯气压缩机工作液的介质，但在较高的压力下，含有硫酸的氯气虽然经过酸分离器，酸雾捕集器清除，但仍难免有微量硫酸被带入氯气的液化系统，在液氯贮槽中形成沉积的酸泥，影响液氯产品的品质，造成充装液氯过程中，出现钢瓶瓶阀被堵塞，此时需先对钢瓶中的液氯进行处理，然后才能清理瓶阀，处理过程费时费力，每年还要对液氯贮槽进行一次清理。硫酸在循环过程中发生损耗，应及时进行补充，使浓硫酸的液位保持在规定的范围内。浓硫酸变为稀硫酸后，对压缩机造成强腐蚀，因此必须保证硫酸的浓度不能低于93%，分析人员要定期分析硫酸的浓度，当硫酸的浓度低于93%时，要将系统中的硫酸放掉，更换或补充98%的浓硫酸，使硫酸的浓度保持在允许的范围内，释放的稀酸会对环境造成污染。

　　1.2设备故障多，工人维修强度大。除了正常情况有4-5台备机外，现场7-8台压缩机均备有1台机头，压缩机一旦出现故障，直接更换机头，然后再修理拆下的机头，作为以后备用。配备了4名维修人员专门修理氯气压缩机，维修人员每天都在修理设备。正常运行时，液环式氯气压缩机的使用周期为2-3个月，机封，叶轮，轴套等配件损耗很大，经统计，一年的维修费用约50万元。

　　1.3设备效率低，能耗大。液环式氯气压缩机材质为球墨铸铁，使用的液环是98%浓硫酸，它的密度为1.84g/cm3，因此电机的功率相应放大，YLJ-1250/3.0液环式氯气压缩机单台电机功率110Kw，设计排气量1250m3 /h，设计*大排气压力0.3Mpa.理论上浓硫酸对碳钢没有腐蚀，但实际运行中受到硫酸浓度变化的影响，仍会对设备造成一定的损坏，运行中液环式氯气压缩机的工作压力0.2Mpa，排气量明显低于设计气量，按年15万吨烧碱产量开车，输送氯气时，实际开到7-8台。由于氯气排气压力只有0.2Mpa，因此氯气液化温度需-15℃至-20℃左右，见表1.液化工段的LG20冷冻机夏季需开5台，其他季节开3台，才能满足氯气液化的需要。

　　2氯气透平机的工作原理

　　电机带动涡轮行星齿轮传动箱，将传动箱增至高速，传动箱的输出轴与压缩机的轴通过联轴器相连，使轴带动固定在轴上的叶轮高速旋转，利用高速旋转的工作轮将其机械能传递给气体，从而提高氯气的压力。安邦公司的氯气透平压缩机为四级压缩，氯气经每级叶轮压缩后，进入中间冷却器冷却，然后进入下一级进行压缩，保证氯气压缩后的温度不超过40℃，*终排气压力可达0.7Mpa. 　　

　　3氯气透平机的工况

　　透平压缩机输送氯气的工艺与液环式氯气压缩机输送氯气的工艺有本质不同。透平机不需要循环工作液，省去了硫酸的循环系统，稀酸的贮存系统，将硫酸的分离与捕集系统放在了压缩机的进口，由于透平压缩机材质GG-25（相当于国内HT-250）对氯气中水分的含量要求更高，设计要求200mgH2O/Nm3，实际可控制在50mgH2O/Nm3，在进口部分又增加了一台泡罩干燥塔，进口出的酸雾捕集器采用了孟山都除雾器，除雾效果更佳。在3年的运行中，液氯贮槽未进行过清理，在充装钢瓶时瓶阀也未发生堵塞。

　　2007年10月开机，设备运行平稳。2008年11月氯碱系统停车检修，对压缩机进行了维护，一周后开车至今，除了一次停电跳闸及操作人员误碰轴向位移发送器造成停车8小时外，已连续运行近18个月。

　　该设备效率高，能耗低。设计排气量6500 m3 /h，配套15万吨氯碱系统还有余量，电机功率700Kw，额定排气压力0.7Mpa，正常开到0.5Mpa，氯气的液化温度0-10℃，液化工段LG20冷冻机夏季开2台，其它季节1台。

　　氯气透平机的轴封采用闭气结构，轴上循环迷宫式，密封气采用氮气。氮气消耗量每分钟36Nm/h，氮气压力保持在0.7Mpa.与液环式氯气压缩机相比，透平机的运行需要配套制氮公用系统。

　　4使用氯气透平机的节能环保效益

　　（1）节约浓硫酸的费用：氯气透平机无需工作液，每年可节约近千吨浓硫酸，以98%硫酸每吨1400元价格计算，每年节约140万元。同时可减少向环境排放1200吨废硫酸。

　　（2）节电费用：7台液环式氯气压缩机电机总功率770kW，1台氯气透平机电机功率700Kw，减少装机容量70Kw；液化系统平均少用2.5台LG20冷冻机，减少装机容量550Kw；共计减少电机功率620Kw.以1年运行360天计算，电费0.56元/kWh，效率0.8，每年节约电费620×360×24×0.56×0.8=240万元。

　　（3）每年节约维修费用50万元。

　　（4）新增氮气消费：360×24×36×0.4=12.44万元。

　　（5）合计：以年产15万吨氯碱为例，使用氯气透平机比液环式氯气压缩机1年可节约140+240+50-12.44=417.56万元。

　　（6）投资回收期：系统改造费用投入约1000万元，仅2.4年即可收回投资。

　　5总结

　　由于氯气透平机相对于液环式氯气压缩机的投资效益显着，目前国内大部分氯碱厂都对原有的氯气输送系统进行了改造，新建的氯碱项目，一般选用氯气透平机作为输送氯气的设备。安邦20万吨离子膜烧碱采用了排气压力1.0Mpa的氯气透平机，节能效果更加明显。目前，国内氯碱厂使用*多的氯气透平机是德国西门子3K公司生产的，排气压力多为0.5-0.7Mpa，也有使用日本前川公司生产的氯气透平机。国产输送天然气，丙烯，二氧化碳等介质的大型透平机排气压力可以达到7Mpa，输送气量可以达到5万m3 /h；但输送氯气的透平机由于利润率不高的原因，一些知名的透平机制造商未进行研发，只有一些小企业生产，氯气透平机的排气压力一般可达0.4Mpa，可配套10-15万吨/年氯碱项目，也有部分氯碱企业开始试用。随着国内透平机制造商的加快研发，国产氯气透平机取代进口氯气透平机将成为趋势。