液氯輸送技術改造及應用

徐水鋒

(杭州電化集團有限公司，浙江 杭州 310053)

1 概述

液氯作為氯堿化工的主要產品之一，廣泛應用于有機化工領域。液氯作為劇毒化學品，易揮發，具有強氧化性，故液氯輸送包裝是液氯生產的重要環節，也是安全風險最大的環節。

隨著國家對安全和環保要求越來越嚴格，液下泵輸送模式已無法滿足現代工業節能減排、安全發展趨勢。并且隨著現代化工業的不斷發展，液氯磁力泵已普遍代替液下泵。

2 液氯泵生產工藝及設備比較

液氯輸送泵主要有多級液氯液下泵、雙殼體磁力泵、液氯屏蔽泵等，目前行業內主要以液下泵和磁力泵為主，下面對這2種輸送方式進行比較分析。

2.1 工藝比較

液下泵輸送工藝：液氯通過儲槽自流進入中間槽，中間槽到一定液位后，再啟動液下泵，將液氯輸送至液氯包裝廠房。運行時須利用儀表空氣對其進行隔離密封，密封尾氣送尾氣吸收塔進行尾氣吸收，尾氣吸收塔進行堿液循環，同時產生一定量的廢液。應急情況下，還須開啟氮氣進行緊急密封。圖1是液下泵輸送工藝流程圖。

圖1 液下泵輸送工藝流程簡圖

雙殼體液氯磁力泵采用雙隔離套結構、磁力驅動，不需要干燥氣體隔離密封，工藝流程比液下泵簡化很多。液氯從儲槽直接進入磁力泵，通過葉輪的高速旋轉，經過多級加壓使泵形成高壓，最后送液氯包裝。圖2是磁力泵輸送工藝流程圖。

圖2 磁力泵輸送工藝流程簡圖

2.2 設備比較

液下泵為立式多級離心泵，垂直安裝在液氯中間儲槽上端[1]。軸封采用機械密封，外加儀表空氣密封，應急情況下，還需氮氣密封。液下泵輸送需配備中間槽，以及尾氣吸收裝置，配套設備較多，配管也相對比較復雜。設備檢維修也比較繁瑣，若泵出現故障，需將中間槽整體抽空，泵吊出后進行維修。

雙殼體磁力泵利用磁性聯軸器的工作原理，所有密封點均為靜密封，無需密封氣。采用積木原理裝配，為短軸多級液下泵。同時采用雙隔離套結構，實現雙重靜密封，確保氯氣不泄漏。磁力泵輸送無需額外配套設備，配管也相對比較簡單。

2.3 安全性比較

液下泵須使用密封氣，當密封氣壓力出現波動時，無法有效密封，可能會出現氯氣泄漏，若出現密封氣壓力驟降或者出現真空時，氯氣會進入密封氣系統，腐蝕管道及其他設備。同時密封氣含水量如果超標，存在液下泵腐蝕的危害。

雙殼體磁力泵采用雙隔離套結構，實現雙重靜密封，同時隔離套之間安裝遠傳壓力表，實時監測，可確保氯氣無泄漏，并且無密封氣也避免了尾氣泄漏的風險。

3 液氯輸送技術改造

杭州電化集團有限公司(以下簡稱“杭電化”)液氯包裝原采用液下泵輸送，已使用7年多，也出現過較多問題，如泵體腐蝕嚴重，維修頻繁，密封氣泄漏，氯氣進入儀表氣等安全問題。并且隨著液氯發貨量的提高，原有的液下泵輸送能力已無法滿足需要。因此，對液氯輸送系統進行改造升級。

3.1 改造方案

根據現有裝置的實際情況，并且最大限度的降低對原有設備和管道的改動，考慮將原中間槽繼續利用，磁力泵安裝在中間槽出口，液氯通過儲槽到中間槽再通過磁力泵輸送至包裝廠房。由于本項目是在保證現有氯堿裝置正常運行的情況下進行的，因此進行逐臺更換。液氯作為劇毒化學品，為確保項目正常實施同時保證生產正常運行，制定了應急處置方案。

3.2 設備選型

在原有液下泵參數的基礎上，結合實際需求，雙殼體磁力泵選型為：DTMMC50A-5雙殼體液氯磁力泵，具體參數如下：

輸送介質液氯腐蝕性/毒性腐蝕性、毒性介質溫度-15 ℃密度1 450 kg/m3流量25 m3/h揚程62 m轉速1 450 r/min電動機功率15 kW入口管徑150 mm出口管徑50 mm

3.3 設備安裝

根據磁力泵設備安裝要求，儲槽出口與泵進口要求至少保證1.5 m的高度差，由于中間槽出口與泵進口高度無法滿足要求，因此本項目實施過程中，對中間槽高度進行了提升，從而滿足了高度差要求。

3.4 工藝控制

為提高裝置的自動化程度，本次改造采用DCS自動控制，控制要求包括以下內容。

(1)通過手自動切換，可實現泵的遠程與就地開停。

(2)2個隔離套之間安裝壓力變送器，將壓力信號傳入DCS，通過設置高限報警，可實時檢測隔離套密封性能。

(3)調節閥控制儲槽液位，設置給定量自動調節。泵初次啟動液位必須達到60%，否則泵無法啟動，避免出現供液不足導致磁力泵產生汽蝕現象。

(4)泵出口安裝壓力變送器，通過電動機變頻器自動調節出口壓力，將出口壓力穩定控制在1.0 MPa左右，既確保充裝要求，又保證安全生產。

(5)低液位(液位<30%)運行時，電動機變頻器由原先的調節出口壓力改為調節儲槽液位，以確保儲槽保持在一定液位，保證磁力泵正常供液，避免出現汽蝕現象。

3.5 緊急聯鎖

為確保磁力泵在異常狀況或事故狀態下的緊急切斷，本次改造在DCS操作界面增加了緊急切斷軟按鈕和現場急停按鈕，啟動該按鈕，可緊急切斷磁力泵及相關自動閥門，第一時間切斷源頭，可以避免事故的發生或擴大。

3.6 操作和維護

雙殼體磁力泵在操作上比較簡單，打開氣相平衡管的閥門，打開磁力泵進口閥，關閉磁力泵出口閥，進行進液和排氣，然后啟動電動機，待出口壓力上來后，緩慢打開出口閥門，調節出口閥門直至達到正常操作壓力。若短時間停止包裝，可以直接關閉包裝崗位閥門，無需停泵或者開回流，磁力泵設有內回流，可實現悶泵狀態下連續運轉。若長時間停止包裝，則關閉電動機和出口閥門，保證泵長期處于液氯環境中，并且定期進行盤車，以免出現“抱死”現象。

3.7 運行中出現的問題及改進

該磁力泵總體運行正常，但出現過隔離套破損的現象，通過檢查分析以及和廠家的溝通，認為問題出在管道安裝完成后，設備和管道沒有吹掃干凈，導致電焊渣進入磁力泵內，從而磨損隔離套。但在對過濾器進行檢查時，未發現有明顯的殘渣，考慮還是過濾器目數不夠，但增加目數會增加流通阻力，影響磁力泵供液，最后將過濾器改成了磁性過濾器，通過這次小改動，目前磁力泵未出現過隔離套破損現象。

3.8 效益分析

經濟效益：磁力泵代替液下泵，每年可以節約儀表空氣、氮氣、液堿等，同時減少了液氯包裝的污水排放量，大大降低了設備維修費用，合計每年可節省費用2萬元左右，符合現代化工業節能減排的要求。

安全效益：通過本次自動化提升改造，提升液氯輸送的安全性能，磁力泵輸送代替液下泵輸送，簡化輸送工藝，減少了氯氣泄漏點，提高了裝置的自動化程度，使液氯輸送更加安全穩定。

4 結語

杭電化2019年磁力泵改造至今，除上述提到的隔離套破損，未出現其它異常情況，目前設備總體運行正常。磁力泵輸送液氯無密封氣，采用雙隔離套結構，實現雙重靜密封，確保安全性，也避免了尾氣和廢水的排放。無論是操作、維修、安全性都明顯優于液下泵。通過本次技術改造，大大提高了液氯輸送的安全性和自動化程度，提高了裝置的本質安全。