溴化鋰機組在氯堿生產中的應用

張向鋒，張廣軍，馬曉錦

（河南煤化集團永銀化工實業有限公司，河南舞陽462400）

溴化鋰機組在氯堿生產中的應用

張向鋒，張廣軍，馬曉錦

（河南煤化集團永銀化工實業有限公司，河南舞陽462400）

介紹了溴化鋰機組的工作原理及在氯堿生產中選擇機組的注意事項。

溴化鋰吸收式制冷機組；熱源；冷卻水；冷劑水真空度；緩蝕劑

溴化鋰吸收式制冷機組就是以溴化鋰溶液為載體，通過溴化鋰溶液中的水在真空狀態下的汽化來吸收高溫介質熱量的一種制冷方法。該方法充分利用廢熱資源來達到制冷的目的，節能效果非常明顯。在河南煤化集團永銀化工20萬t/a聚氯乙烯一期項目中就利用了該方法來實現7～12℃低溫水的生產。

1 溴化鋰吸收式制冷機組的工作原理

溴化鋰吸收式制冷機組的工作原理圖見圖1。

首先，由真空泵將制冷機組抽至高真空狀態，為低溫下水的沸騰創造必要的條件，由于溴化鋰水溶液的沸點壓力低于冷劑水的沸點壓力，前者具有了吸收水蒸氣的能力，因此，提供了使冷劑水能連續沸騰的可能性。

在熱水單效機組里，溶液泵將吸收器里的稀溶液經熱交換器送到發生器中，由工作熱水將它加熱濃縮成濃溶液，同時產生冷劑蒸氣，后者在冷凝器中冷凝成冷劑水，其潛熱由冷卻水帶至機外。

冷劑水進入蒸發器后，由冷劑泵經噴淋裝置噴淋。在高真空下，冷劑水吸收蒸發器管內冷媒水的熱量，低溫沸騰再次形成冷劑蒸氣，與此同時，制取低溫冷媒水，濃縮后的濃溶液與發生器內產生的濃溶液一起經換熱器后直接進入吸收器，經布液器淋激于吸收器換熱管上。濃溶液吸收蒸發器所產生的冷劑蒸氣后變成稀溶液，同時將吸收冷劑蒸氣釋放出來的吸收熱量轉移至冷卻水中。

循環式制冷是溴化鋰水溶液在機內由稀變濃再由濃變稀和冷劑水由液態變氣態，再由氣態變液態的循環過程，2個循環同時進行，周而復始。

2 機組選擇的注意事項

2.1 工藝參數選擇

根據溴化鋰機組的工作原理及設備的實際情況，溴化鋰機組主要有3個方面的參數。

（1）熱源參數。熱源就是保證溴化鋰溶液蒸發的動力，該參數的選擇一定要從生產實際出發，一方面要滿足溴化鋰機組生產的需要，另一方面要保證生產系統的穩定。追求單方面的效果，則需增加設備和投資成本。該公司采用從氯乙烯轉化來的換熱后的循環熱水，其溫度在95℃左右，充分利用了系統的廢熱資源，85℃左右的回水重新回到氯乙烯轉化器做冷卻水用，不但降低了循環熱水在冷卻時的負荷，還產生了一定的冷量。

（2）冷卻水參數。溴化鋰機組中冷劑蒸氣的冷凝，濃溶液吸收冷劑蒸氣后釋放出來的熱量的移出都需要冷卻水進行冷卻。一般常用冷卻塔的冷卻溫差為5℃左右，根據廠家介紹，對于溴化鋰機組而言，冷卻水溫每降低1℃，在一定的范圍內冷量就增加5%，所以要注意冷卻水溫度的選擇，不要為了片面地增加冷量而刻意降低冷卻水進口溫度，造成設備的重復投資。該公司采用公用系統的循環水，選擇冷卻塔的溫差為8℃。為了充分利用現有的設備，選擇的冷卻水的進口溫度為32℃，出口溫度為40℃，比常用的熱水型機組的38℃高了2℃。雖然會影響到冷量生產的效率，但是減少了設備的投資及運行費用，綜合計算起來還是值得的。

（3）冷劑水參數。在氯堿生產中，常用的冷水溫度為5℃，而溴化鋰機組標準機型產出的冷水溫度為7～12℃。根據廠家介紹，溴化鋰機組出水的極限溫度為5℃，有的廠家為了滿足5℃的需要，把機組做大，這樣不僅造成生產成本的增加（5℃與7℃機組的價格相差20%），還會使得機組在同種工況下的效率降低10%左右。在滿足生產需要的情況下，該公司選用7℃的出水。

2.2 工作系統的真空度

在溴化鋰機組中，真空度直接影響機組的使用壽命。在運行過程中，蒸發器的真空度越低，冷劑水的氣化越容易，進而吸熱就越充分，低溫換熱過程進行的就越充分，運行時，蒸發器內部的表壓一般為871 Pa。一旦真空度被破壞，溴化鋰機組很難甚至根本無法運行。制造廠在保證真空度方面，采用檢測方法的精確度都非常高，一般都采用氦質譜儀進行測量，其精度為10-2Pa·m3/s。系統的真空度會隨著運行時間的延長而逐漸降低，故溴化鋰機組都配有1臺真空泵，以備真空度降低時抽真空用。真空泵的運行次數及時間體現了溴化鋰機組的整機性能，選擇機組時一定要注意生產廠家檢測真空度的方式及測量儀器的準確性，必要時，可以作為設備監造的主要內容進行要求。

2.3 緩蝕劑

溴化鋰水溶液對黑色金屬和紫銅有強烈的腐蝕性，有空氣存在時更為嚴重。因腐蝕而產生的不凝性氣體對裝置的制冷量影響很大。為了減緩減輕腐蝕，傳統的方法是在溴化鋰水溶液中添加緩蝕劑，一般用Li2Mo4或Li2CrO4。Li2Mo4對環境無害，易形成一種面式緩釋膜；Li2CrO4對環境有害，加入后形成的是一種峰谷式緩釋膜，故生產上常選用Li2Mo4做為緩釋劑。

2.4 污垢系數的選用

污垢系數直接影響換熱效果，在同樣的換熱面積下，污垢系數越小，換熱效果越好。若要求同樣的換熱量，在相同的換熱器形式下選用的污垢系數越小，換熱面積越小，設備的造價就越低。設備制造廠一般選用0.086 m2·℃/kW的污垢系數，目的是為了降低成本，提高競爭力。若采用他們的選擇，則對換熱介質有較高的要求，設備運行一段時間后就要進行清洗，增加運行費用。實際選用中，需要分清介質的性質，在溴化鋰機組的3種介質中，熱源（熱水，或者蒸汽）、冷媒（一般用脫鹽水）用0.086 m2·℃/kW的污垢系數是可行的，但做為冷卻用循環水選用0.086 m2·℃/kW的污垢系數就顯得小了，一般設計院提供的數據為0.344 m2·℃/kW，雖然提高了換熱面積，增加了設備的先期投資，但在需要長期穩定運行的要求下，這樣做顯然是值得的。該公司把熱源、冷媒水的污垢系數選為0.086 m2·℃/kW，而把循環水的選為0.186 m2·℃/kW。

3 結語

在工業中應用溴化鋰機組要看具體情況而定。溴化鋰機組的COP值（即能量與熱量之間的轉換比率，簡稱能效比）比較低，一般為1左右，而5℃螺桿式制冷機組COP值一般為5左右，離心式的為6左右，顯然溴化鋰機組的耗能較高。如果有適合的廢熱資源，則溴化鋰機組在節能降耗方面具有明顯的優勢，使用溴化鋰機組可以生產一定的冷量，滿足使用冷量的需要，還可以避免熱源的浪費。

Application of lithium bromide chiller in chlor-alkali production

ZHANG Xiang-feng,ZHANG Guang-jun,MA Xiao-jin
(Henan Coal Chemical Group Yongyin Chemical industrial Co.Ltd.,Wuyang 462400,China)

The working principle of lithium bromide chiller and how to select were introduced.The lithium bromide chiller could use waste heat to reduce power consumption.

lithium bromide chiller;heat source;cooling water;vacuum degree;inhibiter

TQ114.26

B

1009－1785(2011)01-0034-02

2010-07-12