氯氣液化機組油冷卻系統改造

彭召臣

(唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305)

唐山三友氯堿有限責任公司(以下簡稱“唐山三友氯堿”)主要產品有燒堿、鹽酸、涉水級次氯酸鈉、液氯以及多種型號聚氯乙烯樹脂。其中液氯是氯堿生產系統的重要氯產品之一，用以平衡整體產品結構。唐山三友氯堿采用螺桿式壓縮機組低壓法生產液氯。

1 低壓法液氯生產工藝

根據氣體的性質，如果有足夠高的壓力和足夠低的溫度，任何氣體都可以液化。氣體變成液體時，壓力與溫度之間存在密切的關系，即壓力一定，氣體的液化溫度也就一定。液氯的生產就是利用這一原理降低氯氣溫度使之液化。氯氣飽和蒸氣壓力與溫度的關系如表1所示。

來自氯氫處理工序的原料氯氣進入液化器，與來自氯氣液化機組的氟利昂液體換熱后在-20～-15 ℃下大部分被液化，出液化器的液氯流入液氯儲罐， 經液氯加壓泵加壓后送至液氯包裝崗位裝瓶、裝車；液化尾氯被送至次氯酸鈉生產工序生產次氯酸鈉或送至氯化氫合成工序生產氯化氫。

表1 氯氣飽和蒸氣壓力與溫度的關系

2 設備簡介

2.1 泵體結構

氯氣液化機組由螺桿式壓縮機組、油分離器、油冷卻器、氟利昂冷凝器、氯氣液化器和配套自控、電控、儀控設備等組成。

2.2 工作原理

從氯氣液化器內蒸發回來的低壓制冷劑氟利昂蒸氣經螺桿式壓縮機組壓縮至高壓狀態，再通過冷卻器冷卻為高壓過冷液體，供氯氣液化器使用。氟利昂液體由氯氣液化器殼體下部流入殼體吸收熱量，蒸發后的氟利昂氣體經上部回氣管被壓縮機吸入，重新進行壓縮、冷凝、節流、蒸發，不停地將氯氣液化為液氯[1]。

2.3 油冷卻器系統

由于螺桿式制冷壓縮機是一種高速回轉機械，陰陽轉子之間、轉子與殼體之間靠間隙密封[2]，故在運行中，要向壓縮機工作腔噴入一定量的潤滑油以達到潤滑、密封、提高壓縮機工作效率、降低排氣溫度和噪聲等目的。從壓縮機排出的高溫、高壓油氣混合物中分離出來的潤滑油溫度較高，不能直接噴入壓縮機中，需經油冷卻器冷卻達到壓縮機所需的黏度和溫度后才可重復使用[3-4]。原設備油冷卻系統采用列管式換熱器通過循環水與潤滑油換熱達到冷卻的目的。

2.4 存在的問題

原氯氣液化機組油冷卻器為列管式結構，管束固定在兩側管板上，筒體內部設置折流板，冷流體即循環水走管內，熱流體即潤滑油經折流板走管外。因該設備采用循環水作為冷媒，故對水質要求較高，若循環水中氯離子及雜質較多，易導致管束堵塞及腐蝕。該換熱器自投用后泄漏頻繁，經常導致整套裝置停車。不僅影響生產的經濟性，還常常威脅螺桿壓縮機的安全運行。

3 設備改造

經查閱相關資料，并對噴液式油冷卻器和原有換熱器進行綜合分析，通過可行性論證后確認：噴液式油冷卻器完全符合目前的改造條件。液氯機組油冷卻系統改造后，徹底解決了設備頻繁檢修的狀況，穩定了機組的正常運行。

3.1 噴液式冷卻原理

機組可選用單口或雙口噴射式冷卻器用于控制壓縮機的油溫。每個油冷系統通過排氣溫度控制，不受壓縮機加載或卸載影響，噴液式油冷系統油溫維持在54.4～76.7 ℃范圍內。

3.1.1 單口噴液

單口噴液系統是指通過噴液方式將制冷劑液體噴入壓縮機上的唯一的接口中。當安裝在壓縮機排氣口處的溫度傳感器數值超過設定值時，電磁閥控制中心供電，控制膨脹閥開度，將高壓制冷劑液體供給溫度控制閥，從而完成噴液工作，達到降溫效果。

3.1.2 雙口噴液

雙口噴液系統是指通過噴液方式將制冷劑噴入最優選的一個接口。該噴油方式無論在高壓比和低壓比下，均能獲得最有效的壓縮機性能。雙口噴液冷卻系統除包含單接口系統的所有元件外，還須配套設置一臺雙作用的電磁閥。當油溫超過設定值時，通過油溫傳感器控制磁閥供電。然后根據壓縮機的工作容積比，將制冷劑噴入最理想的一個噴液孔中，完成噴液工作，實現降溫。

3.2 油冷卻器系統改造方案

經查閱相關資料，并對噴液式油冷卻器和原有換熱器進行綜合分析，通過可行性論證后，唐山三友氯堿2#機組符合雙口噴液冷卻改造條件，隨即進行了改造。

用 R22作為冷媒，從機組的儲液器中引出，經過濾器、膨脹閥等部件，最后從壓縮機的噴液孔中噴出。噴出的液體吸熱后起到降溫作用。根據排氣溫度指標(60 ℃)控制膨脹閥的開度，當溫度高于指標時，膨脹閥開度增大；當溫度低于指標時，膨脹閥開度隨之減小。通過膨脹閥的開度大小控制噴液量，從而將壓縮機排氣溫度控制到目標范圍之內。改造結果如圖1所示。

圖1 改造結果示意圖

4 結語

改造的螺桿式氯氣液化機組設備運行平穩，潤滑油溫度始終保持在60 ℃正常工作范圍內。此次改造，提高了裝備性能，具有較好的使用效果，也為以后油路冷卻系統優化積累了經驗，值得在同行業推廣應用。