液環(huán)壓縮機在氯化氫輸送中的應用

王勤祥，嚴小生，李　　強

（江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司，江蘇 揚州 225009）

液環(huán)壓縮機在氯化氫輸送中的應用

王勤祥，嚴小生，李強

（江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司，江蘇 揚州 225009）

借鑒氯氣輸送使用的液環(huán)壓縮機經(jīng)驗，經(jīng)過調試用鄰二氯苯作為工作液，成功應用液環(huán)壓縮機替代納式泵，取得了良好的經(jīng)濟和環(huán)保效益。

氯化氫；納氏泵；液環(huán)壓縮機

2010年前，江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司氯化苯生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的氯化氫使用國產(chǎn)納氏泵進行輸送。利用納氏泵輸送氯化氫主要存在以下缺點：單臺納氏泵抽氣量小，需同時開3臺才能滿足生產(chǎn)需要；納氏泵單臺電機功率為110 kW，耗電量大；納氏泵輸送氯化氫過程中工作液采用濃硫酸，由于氯化氫氣體中含有微量水，在循環(huán)過程中濃硫酸的含水率會持續(xù)升高，腐蝕性會逐步加重，而納氏泵普遍采用碳鋼材質，葉輪不耐酸，隨著時間的延長，納氏泵葉輪被逐漸腐蝕，葉輪之間的間隙增大，從而使納氏泵抽氣量能力也隨之下降。

借鑒氯氣輸送使用液環(huán)壓縮機經(jīng)驗，該公司與佶締納士機械有限公司合作共同進行液環(huán)壓縮機輸送氯化苯副產(chǎn)氯化氫氣體的研究和調試，并于2011年 12月調試成功，投入正式生產(chǎn)運行，使用至今已近三年，運行穩(wěn)定。

1　液環(huán)壓縮機組工作原理

液環(huán)壓縮主機利用偏置于殼體中的葉輪轉動形成月牙腔進行吸氣與排氣，以往多用在抽真空系統(tǒng)。機組工作流程為氯化苯尾氣鹽酸被吸入帶有工作液的主機殼體內，經(jīng)過壓縮的氣液混合物被排入氣液分離器中，分離出的氯化氫氣體經(jīng)冷凝器、撲集器除去液體后送往用戶。分離出的液體因壓縮做功溫度升高必須經(jīng)過冷凝后再次進入主機殼體內，進行循環(huán)利用，多次循環(huán)后的工作液因雜質含量升高必須進行更換，同時要確保循環(huán)工作液體不能與輸送氣體產(chǎn)生化學反應。液環(huán)壓縮機輸送尾氣流程簡圖見圖1。

圖1　　液環(huán)壓縮機輸送尾氣流程簡圖

2　液環(huán)壓縮機組工作液的選擇及調試運行

2.1濃硫酸作為工作液

首先，用比較成熟的濃硫酸作為工作液進行了液環(huán)壓縮機輸送氯化氫的的安裝、調試。調試結果為：主機電流維持在280～320 A，運行后能夠滿足氯化氫的輸送，但運行24 h后出現(xiàn)機封溫度高，濃酸冷卻效果不好，泵抽氣量明顯不足等。經(jīng)研究分析，是副產(chǎn)鹽酸尾氣中含有的微量苯與硫酸發(fā)生反應，生成了一定量的苯磺酸，苯磺酸的熔點為44℃，而冷卻一般采用5℃溴化鋰水，因此產(chǎn)生結垢，嚴重影響換熱效果。拆開液環(huán)壓縮機泵體及機封檢查，發(fā)現(xiàn)泵內進氣孔、出氣孔堵塞較嚴重；由于壓縮機的機封是一種內密封機封，產(chǎn)生的苯磺酸在44℃以下是一種結晶體，形成固體顆粒，壓縮機機封磨損嚴重，故需重新進行工作液選擇。

2.1鄰二氯苯作為工作液

通過化學反應矩陣分析，考慮利用鄰二氯苯作為工作液來替代濃硫酸。鄰二氯苯是揚農(nóng)集團的主要產(chǎn)品，來源豐富，其熔點為-17.5℃不易結晶，沸點為180.4℃，具有不易揮發(fā)等優(yōu)點。同時，鄰二氯苯在液環(huán)壓縮機中對鹽酸氣體具有洗滌作用，可以回收氯化氫中的苯系物，降低氯化氫中的尾苯，提高尾氣系統(tǒng)的安全生產(chǎn)。多次循環(huán)后替換出的鄰二氯苯可以回系統(tǒng)進行處理，無三廢產(chǎn)生，工作液損耗量很少。更換工作液后的液環(huán)壓縮機組運行平穩(wěn)，抽氣量、工作液溫度、電機電流等各項參數(shù)符合設計要求。

裝置調試成功后立即投入長時間的生產(chǎn)試運行。試運行過程中液環(huán)壓縮機運行電流245～255 A，單套功率200 kW/h，同樣產(chǎn)能條件下與比納式泵相比電費節(jié)約10萬元/月；單臺液環(huán)壓縮機抽氣量達到2 400 m3以上，遠遠優(yōu)于單套納氏泵的抽氣量，1臺液環(huán)壓縮機抽氣能力相當于三四臺國產(chǎn)納氏泵的抽氣能力，節(jié)能效果明顯；液環(huán)壓縮機性能穩(wěn)定，日常維護保養(yǎng)簡單，與易損壞的納氏泵相比生產(chǎn)維護費用大幅下降。由于鄰二氯苯對副產(chǎn)尾氣有一定的洗滌作用，壓縮機出口氯化氫中含鄰二氯苯控制在1×10-6以下，同時，每天可以回收苯接近800 kg，每月回收苯約15萬元/月，尾苯的降低提高了后續(xù)反應的收率。試運行獲得了圓滿成功，生產(chǎn)過程達到了清潔環(huán)保、高效穩(wěn)定、經(jīng)濟效益高。

3　結論

通過幾年穩(wěn)定運行證明，用液環(huán)壓縮機輸送鹽酸氣體優(yōu)于納氏泵，由于鄰二氯苯對尾氣有洗滌作用，每天可以回收尾氣中的苯接近800 kg，減少對后序反應過程的影響。液環(huán)壓縮機不僅節(jié)能，還占地較少。用鄰二氯苯作代替濃硫酸為工作液，徹底解決了廢硫酸處理困難的難題。替換出的鄰二氯苯送往二氯苯工段進行生產(chǎn)利用，無廢液排放，真正達到了清潔生產(chǎn)，循環(huán)利用。綜合分析單套液環(huán)壓縮機替代納氏泵輸送氯化氫，全年可以節(jié)約費用240萬元，經(jīng)濟效益可觀。

［1］王世常.氯氣壓縮與液氯生產(chǎn)的節(jié)能問題.中國氯堿，2001（3）：42-45.

［2］黃鐘岳，王曉放.透平式壓縮機.北京：化學工業(yè)出版社，2004.

［3］李相彪主編.氯堿生產(chǎn)技術.北京：化學工業(yè)出版社，1985.

［4］王士君主編.氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊.北京：化學工業(yè)出版社，1988.

［5］楊祖榮.化工原理.北京：高等教育出版社，2005.

［6］張金廷，胡培強，施永城，等.甘油.北京：化學工業(yè)出版社，2008.

Application of liquid ring compressor in conveying hydrogen chloride

WANG Qin-xiang，YAN Xiao-sheng，LI Qiang
（Jiangsu Yangnong Chemical Group Co.，Ltd.，Yangzhou 225009，China）

Chlorine conveying the liquid ring compressor experience for reference，after several tests and debugging with ortho dichlorobenzene as a working fluid，the final success has tremendous economic and environmental benefits.

hydrogen chloride；sodium chloride pump；liquid ring compressor

TQ051.21

B

1009-1785（2015）10-0028-02

2015-06-24

王勤祥（1967—），男，本科，工程師，1989年7月畢業(yè)于南京化工學院化工機械專業(yè)，現(xiàn)任江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司安全總監(jiān)。