離心式壓縮機與液環式氯壓機運行對比

盧棟林，楊秀玲

1.甘肅有色冶金職業技術學院，甘肅金昌 737100 2.金川集團有限公司化工廠，甘肅金昌 737100

0 引言

金川集團公司化工廠200Kt/a 離子膜燒堿工程采用目前世界上最先進的離子膜法制堿工藝，與隔膜法、水銀法生產燒堿工藝相比，具有運行穩定、能耗低、污染小、產品質量高、操作管理方便等諸多優點。該工程已經在2009 年11 月建成投產，目前運行狀況良好。

電解生產出來的氯氣經過洗滌、冷卻、干燥后運用氯氣壓縮機抽氣加壓，送往后續用氯工段，工藝流程見圖1。

圖1 氯氣處理工藝流程圖

氯氣輸送過程中所用的設備主要有兩種，一是液環式壓縮機（即納氏泵），二是離心式壓縮機，本文將對液環式壓縮機和離心式壓縮機作以詳細的比較。

1 離心式壓縮機與液環式壓縮機的性能比較

1.1 液環式壓縮機的特點

1）輸出壓力較低，輸出體積較小。傳統工藝中，氯氣輸送采用液環式壓縮機，但液環式壓縮機輸出壓力較低（僅0.2MPa 左右），輸出體積較小（在1250m3/h 左右），只適用于生產規模較小的裝置。在200kt 離子膜燒堿項目中，按年產177.5kt 氯氣（100%Cl2 計）計算，如果采用流量為1250m3/h，功率為130kW 的液環式壓縮機，需要9 臺機器，設備投資、占地面積、能耗損失等技術經濟指標不符合生產要求。采用離心式壓縮機，本項目只要一臺流量為11376.1m3/h，功率為600kw機器就能滿足生產要求；

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，傳統液環式壓縮機采用進口加回流自動控制的方法來恒定氯氣進口總管壓力，回流量占輸氣量的20%～30%，能量損失大；

3）腐蝕嚴重，維修多。液環式壓縮機液環介質為濃硫酸，液環式壓縮機在輸送氯氣的過程中，氯氣中含水量超標，大量水蒸汽稀釋氯氣壓縮機用酸，形成酸霧較多，嚴重腐蝕壓縮機及相關管道、設備，降低了壓縮機的性能，致使壓縮機出力率不高，維修費用增加；

4）用酸過量，成本增加。在操作中，要求硫酸的質量分數在95%以上，以減少液環式壓縮機在高溫下的腐蝕。由于氯氣在經過干燥塔后尚含有少量水分，在液環式壓縮機內被硫酸吸收，硫酸濃度會降低，需要經常用98%濃硫酸去代替被稀釋了的液環式壓縮機內硫酸，成本增加；

5）突然停車，影響生產。液環式壓縮機在運轉過程中葉輪和殼體因各種原因往往會卡緊或抱死，導致突然停車，對整個系統生產秩序造成破壞。

1.2 離心式壓縮機的特點

離心式壓縮機適用于規模較大的氯堿生產企業，它的特點主要有：排氣壓力高、輸送氣量大、所需動力少、總能耗低等許多方面。因為本項目規模較大，確定采用德國KK&K 公司生產的型號為3(2)VRZ250/430G 的離心式氯氣壓縮機，

1）與同規格的液環式壓縮機比較，離心式壓縮機節電約50%以上，經濟效益顯著。針對本項目，離心式壓縮機比液環式壓縮機每年可節約800 萬kw.h 以上，電費按0.5 元/kw.h計算，每年可節約成本約約400 萬元；

2）高效率，低運行成本和更寬的適應性。離心式壓縮機的運行效率是80%到83%，正常生產時不需要現場操作，能夠適應各種有毒有害、易燃易爆氣體的增壓和輸送。完全能夠做到全自動無人職守，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。采用離心式壓縮機減少了生產廠房的投資和各類工藝管線的投資，縮短了工藝線路，提高了效率；

4）離心式壓縮機傳動軸采用短軸設計、葉輪采用小直徑設計、動力傳動采用直聯，減少了高速運動中的不平衡因素，發生臨界振動的轉速遠遠在正常運行轉速之外，壓縮機的運行更安全、可靠、長久穩定；

5）葉輪采用整體鑄造、三維立體加工，所以葉輪的機械強度更高、流體動力效能更好，可以通過簡單的回流解決壓縮機最大的喘振問題，不需要復雜的機械和系統控制手段來解決壓縮機防喘振問題，確保了壓縮機長周期、高效能運行；

6）采用整體的殼體-齒輪箱設計，增強了壓縮機殼體的強度，提高了壓縮機的使用壽命和高速齒輪箱的效率，同時也解決了壓縮機殼體的密封問題，保障了安全，方便了檢修和維護，也使外形更加精煉，占地面積小，更便于運輸；

7）為了減少能耗，采用變頻調速方法來自控恒壓，即將回流通道切斷，壓力變送器測得氯氣進泵總管壓力下降，將信號傳遞給智能調節器，智能調節器控制變頻器使其頻率下降，從而降低電機轉速，減少氯氣壓縮機抽氣量，使總管壓力上升。由于切斷回流通道，節省回流循環所消耗功率達到30%～40%；

8）采用可調進口導葉，流量調節范圍可實現0%～100%自動調節。在60%～100%之間的流量調節是不耗功調節(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%之間調節是靠打開回流閥(防喘閥)來調節， 是耗能調節。導葉的角度可以從開度標尺上讀出。由于自動進口可調導葉是根據DCS 設定的出口壓力和流量來自動跟蹤調節的， 所以它還可起到自動穩定出口壓力和流量的作用；

9）采用三腔迷宮式密封，對密封氣不僅有穩壓閥，還有一個獨立的密封氣和氯氣的自動調節系統（PLC 系統），密封安全可靠。第一級和第二級葉片式螺旋狀的，兩級之間用迷宮密封。在進口和出口側，機軸通道由三級填料箱進行密封。填料箱用干燥氮氣或儀表風密封，因此阻止了壓縮機中的工藝介質泄漏，阻止了緩沖氣泄漏進工藝介質中。這種密封為非磨擦式，不會產生過熱；

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

1.3 離心式氯壓機的不足之處

雖然，離心式壓縮機已經得到了廣泛的應用，但也有一些不足之處：

1）該機器機間冷卻器易發生腐蝕滲漏問題，一旦滲漏，氯氣進入液相，很快腐蝕冷卻器，氯氣逸出，污染環境；

2）離心式壓縮機跳閘停機后，啟動技術比較復雜，不能較快投入正常運行。

2 結論

近年來，在工藝氣體處理的工業領域中，設計合理、結構緊湊、輸送能力大、壓力高、節能環保、具有實用先進的大型設備越來越多的運用到實際生產中，先進的離心式壓縮機代替傳統的液環式壓縮機是工業發展的趨勢。在本項目中，依據項目組考察和技術交流的結果，再結合其他相同規模氯堿廠家的生產經驗，我們通過公開招標，最后決定采用德國KK&K 公司生產的氯氣壓縮機。該氯氣壓縮機投入生產后，一直運行平穩。

[1]辛經萍.淺談氯氣處理系統的技術改進.氯堿工業，2004，5.

[2]楊國強.我國新建、改擴建燒堿項目的幾點建議. 氯堿工業，2004，2.

[3]離子膜法制堿生產技術.化學工業出版社.