第9期中國氣堿2011年9月China Chlor-Alkaliep,201137氯氣生產(chǎn)中的節(jié)能方法陳珍民山東省東營職業(yè)學(xué)院,山東東營257091)摘要:采用氟氣直冷液化、高壓法液化、氯氣的液化和氣化綜合一體化利用等工藝,改進(jìn)液氯輸送方式和使用變頻電機(jī),對(duì)氯化工生產(chǎn)能獲得很好的節(jié)能效果。關(guān)鍵詞:氯產(chǎn)品;節(jié)能;直冷液化;高壓液化;一體化利用;變頻電機(jī)中圖分類號(hào):TQ1244+16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1009-1785(2011)09-0037-02Energy-saving method of chlorine productionCHeN Zhen-min(Shandong Dongying Vocational College, Dongying 257091, ChinaAbstract: By direct cooling liquefied, high-pressure liquefied, Liquefaction and vaporization of comprehensiveintegration, improving transportation methods and using variable frequency motor, the chlorine productionprocess get remarkable energy-saving effect.Key words: energy-saving; direct cooling liquefied; high-pressure liquefied; comprehensive integration;variable frequency motor在氯氣深加工產(chǎn)品中,越來越多的有機(jī)氯化物原氯在氯氣處理系統(tǒng)經(jīng)冷卻、干燥,加壓至合成反應(yīng)對(duì)原料氯氣的純度要求很高,而鹽水電解0.1-02MPa,然后送入列管式氯冷凝器中,與節(jié)流槽直接生產(chǎn)出的氯氣夾帶大量水分、鹽霧并含有二后氟利昂R22換熱,被冷卻成-25℃左右的液體。未氧化碳、氫氣、氧氣及一些微量的其他雜質(zhì),無法直被冷凝的部分被氣液分離器分離出來,送尾氯分配接應(yīng)用于下游有機(jī)氯化物的合成,必須經(jīng)過冷卻、干臺(tái)后,供合成鹽酸等用氯單位使用。冷凝下來的液氯燥和液化等過程除去雜質(zhì),待氯氣純度提高后方可經(jīng)氣液分離后進(jìn)入貯槽。升溫后的氣態(tài)氟利昂返回使用冷凍機(jī)組經(jīng)壓縮后循環(huán)使用。該工藝?yán)梅簡?氯氣液化、氣化的節(jié)能方法機(jī)單級(jí)直接液化氯氣,比氨一鹽水二次換熱法減少在通常的氯氣液化、氣化工藝中,耗用電能和冷了一次換熱,可節(jié)能30%左右;由于減少了氨貯罐量都很高,能夠節(jié)能的控制點(diǎn)較多,以下是效果顯著和工藝管線,取消鹽水池后占地面積也大為減小,從的幾種節(jié)能方法。而有效提高了生產(chǎn)效率。(1)采用制冷劑R22直冷液化工藝可節(jié)約能量(2)提高液氯液化壓力可顯著節(jié)能。在通常情況30%左右。目前,國內(nèi)氯堿裝置大都采用低溫低壓法下,液氯液中國煤化工氫處理工序出來工藝生產(chǎn)液氯,較多使用氨一鹽水冷凍法。目前,許的原氯純廠CNMH力為014MPa、多氯堿廠開始對(duì)液化工藝進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),采用致冷進(jìn)入冷凝器溫度為35℃;尾氯純度為765%(質(zhì)量劑R2直接冷卻工藝取代原先的氨一鹽水冷凍方分?jǐn)?shù)),液化溫度為-20℃,冷凝器傳熱溫差為5℃,法,可節(jié)能30%左右叫。實(shí)際液化溫度為-25℃,冷凍能量損失按30%計(jì)算38中國氣堿2011年第9期液化效率=(1-0.04×0.765/0.960.235)×100=均有相變,傳熱系數(shù)變小;考慮溫差為105℃,實(shí)際8644%液化溫度為-10℃;查液氯的相關(guān)物理參數(shù),高純氯液化所需冷凍量的計(jì)算如下。氣出口壓力為016MPa,整個(gè)換熱過程冷凍能量損使氯氣冷卻到液化溫度的顯熱失按25%計(jì)算。Q1=[124×10086444975×10078644(10096在016MPa、-10℃條件下,1t液氯氣化所提1)](35+25)×4.18=37156(kJ)供冷凍量(Q1)為2741244ktb氯氣液化潛熱在027MPa、原氯進(jìn)口溫度為35℃條件Q2=282693kJt下,冷凝成1t-10℃的液氯所需冷凍量(Q2)為c冷量損失按30%計(jì)算301991.8kJt。Q3=0.3(Q+Q2)=95955(kJ)冷量損失按25%計(jì)算,則1噸液氯氣化提供冷d全部所需冷凍量凍量可冷凝的液氯量為(1-0.25)Q1÷Q2=0.681toQ=Q1+Q2+Q=415804kM由以上計(jì)算可知,在氯氣液化和氣化同在一個(gè)同理可得,若液化壓力提高到027MPa(液化溫?fù)Q熱器內(nèi)的情況下,1t液氯氣化可以冷凝681kg液度為05℃,考慮溫差后為-4.5℃),Q=384249(kJt),氯,也就是說,節(jié)約冷凍能量68.1%。與此同時(shí),可以即冷凝壓力升高的情況下,氯氣液化所需冷凍量降得到壓力016MPa的高純度氯氣,一舉兩得,節(jié)能低了759%。同時(shí),由于冷凍機(jī)氟利昂制冷劑蒸發(fā)溫效果顯著。度的升高,即由-25℃升到4℃的條件下,制冷工況液氯輸送的節(jié)能的改變可提高冷凍機(jī)制冷能力20%,2項(xiàng)綜合計(jì),可由于液氯具有劇毒性和腐蝕性,液氯的輸送節(jié)能27.59%。直是一個(gè)難題。目前,路途較遠(yuǎn)的液氯用戶普遍使用如果繼續(xù)提高氯氣液化的壓力至0.88MPa以液氯槽車輸送,大部分廠家包裝槽車時(shí)仍需使用液上時(shí),氯氣冷凝的溫度則可上升到35℃,這樣,就可氯氣化器加壓液氯儲(chǔ)罐的方式來完成液氯輸送任以用工業(yè)循環(huán)水作為冷卻液把氯氣液化,所消耗的務(wù)。使用此方法的缺點(diǎn)是,(1)生產(chǎn)系統(tǒng)壓力波動(dòng),生能量可以繼續(xù)降低產(chǎn)操作不穩(wěn),需要自液氯罐向氣化器倒入液氯;倒氯通過低壓法和高壓法電耗的比較可以看出,提過程需向原氯生產(chǎn)系統(tǒng)泄壓,容易造成生產(chǎn)系統(tǒng)不高氯氣液化壓力可以節(jié)約電能53%。穩(wěn)定;(2)液氯氣化器和液氯鋼瓶由于多次使用,內(nèi)(3)許多氯堿廠本身就有氯氣深加工產(chǎn)品,通常部容易積累三氯化氮,三氯化氮?dú)怏w在氣相中體積作為原料的氯氣往往先液化,通過液氯輸送后再氣分?jǐn)?shù)為5%以上時(shí)容易引發(fā)爆炸。化使用。在工藝流程上把氯氣液化和氣化分開操作為了克服以上缺點(diǎn),根據(jù)液氯的物化性質(zhì)(見表勢必會(huì)造成一部分能量在氣液相轉(zhuǎn)化中被浪費(fèi)掉。1),提出輸送改進(jìn)方案(示意圖見圖2)。如果將氯氣液化和氣化流程綜合起來考慮,將其放表1液氯的物化性質(zhì)在同一個(gè)換熱器中,將會(huì)大大節(jié)約液化冷量和氣化溫度C壓力MPa(絕壓)熱量,綜合節(jié)能效果可達(dá)40%以上。氯氣液化和氣化換熱見圖1100.364高純氯氣出口0.496原氯進(jìn)口086→氯氣尾氣蒸汽或熱水液氯進(jìn)口液氯出口圖1氟氣液化和氣化換熱流程圖中國煤化工按照原氯純度96%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、壓力027MPCNMHG→蒸汽冷凝液液氯控制閥進(jìn)入冷凝氣化器溫度為35℃;尾氯純度765%(質(zhì)圖2液氯輸送改進(jìn)方案示意圖量分?jǐn)?shù)),液化溫度05℃,考慮到冷凝氣化器內(nèi)外(下轉(zhuǎn)第46頁)中國氯2011年第9期酸洗的過程中,水溶液中的鈣含量先上升而后趨于人2塊掛片,在冷卻塔下放置1塊從清洗開始的掛平穩(wěn),說明酸洗溶解了設(shè)備及管道的垢,使碳酸鈣和片,隨時(shí)監(jiān)控預(yù)膜情況。此次預(yù)膜工作歷時(shí)64h在硫酸鈣中的鈣離子游離出來,從而使水中的鈣離子整個(gè)預(yù)膜過程中,pH值按照預(yù)膜要求控制為55-7.0濃度升高,直到將系統(tǒng)的垢全部清洗出來,鈣離子趨總磷含量大于50mg/L,整個(gè)數(shù)據(jù)符合要求。于穩(wěn)定且略有下降。在預(yù)膜過程中,由于嚴(yán)格控制了總磷含量和pH值H值、濁度、總磷、總鐵在一定時(shí)間內(nèi)已經(jīng)穩(wěn)定使成膜質(zhì)量大幅度提高,預(yù)膜后經(jīng)檢測,3塊掛片外并開始下降,說明管道內(nèi)粘泥與銹已經(jīng)清洗掉,清觀都有7彩膜,并且做了5%硫酸銅腐蝕試驗(yàn),結(jié)果洗工作可以結(jié)束?？傝F含量從28mgL升至最高為分別為75s95s、120s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過技術(shù)協(xié)議中大于307mg/;濁度從86NTU升至258NTU,據(jù)此保守10s的要求。計(jì)算,此次清洗過程,共洗去污泥和油、垢約340kg4結(jié)束語鐵銹約80kg。掛片結(jié)果表明,20#鋼的腐蝕速率為本次循環(huán)水系統(tǒng)采用停車在線預(yù)膜處理,系統(tǒng)1.32g/m2h,黃銅的腐蝕速率僅為00014g/m2h,遠(yuǎn)歷經(jīng)清掃、剝離、清洗及預(yù)膜過程,總耗時(shí)133h,在低于碳鋼的6g/m2h和黃銅的1gm2h的要求,因剝離、清洗過程中,嚴(yán)格按《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量而此次剝離、清洗工作有效地除去了粘泥、油、垢和標(biāo)準(zhǔn)》(HCmT2387-2007)執(zhí)行,各項(xiàng)指標(biāo)均在可控范鐵銹,又使基體材料未受較大的腐蝕。圍內(nèi),既滿足了系統(tǒng)的剝離、清洗徹底的要求,又保3.3循環(huán)水系統(tǒng)的預(yù)膜證了設(shè)備的腐蝕率降到最低,成功地在系統(tǒng)管道及在清洗結(jié)束后,按照計(jì)劃立即進(jìn)行預(yù)膜處理。由換熱設(shè)備上形成了一層質(zhì)地均勻、色彩一致、致密的于清洗后水質(zhì)很差,必須換水,因而,采用完全排放保護(hù)膜。成膜采用國標(biāo)用硫酸銅溶液進(jìn)行檢測,最大然后再補(bǔ)水的方法,節(jié)省了大量的補(bǔ)給水。補(bǔ)完水后,時(shí)差達(dá)120s,最小時(shí)差為75s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)所要求啟動(dòng)無閥濾池,對(duì)無閥濾池進(jìn)行清洗,清洗干凈后再的10s以上。此次預(yù)膜處理是成功的,有效地抑制了循用無閥濾池對(duì)循環(huán)水進(jìn)行過濾,使水的濁度大幅度環(huán)水系統(tǒng)污泥的沉積和垢的生成,保證了設(shè)備的換熱下降。在濁度為199NTU、總鐵含量為0.98mg/效率,增大了蒸汽的做功能力降低了發(fā)電系統(tǒng)能耗時(shí),開始預(yù)膜在調(diào)整好水的pH值后,在泵吸入口放收稿日期:2011-07-22^^N^^^^N^人(上接第38頁)在液氯貯罐的尾側(cè)設(shè)立1個(gè)加熱套這些電動(dòng)機(jī)大多在低電能利用率下運(yùn)行,耗電量過管,根部由閥門控制與罐體連接,用蒸汽或熱水作為大,浪費(fèi)嚴(yán)重。采用變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速可使電動(dòng)熱源加熱,使液氯升溫氣化,溫度高的氯氣進(jìn)入液氯機(jī)處于高效運(yùn)行狀態(tài),是最佳的調(diào)速和節(jié)能方式。罐頂部,隨著氯氣溫度的升高,整個(gè)液氯罐的壓力也用于風(fēng)機(jī)、泵類等負(fù)載,可達(dá)50%的節(jié)能率;用于隨之升高,當(dāng)液氯罐頂?shù)穆葰鉁囟瘸^20℃,就可其他工藝要求調(diào)速的負(fù)載,也可獲得10%40%的節(jié)以達(dá)到輸送液氯壓力(蒸汽、熱水調(diào)節(jié)閥門和液氯貯能效果。設(shè)備轉(zhuǎn)速降低后,可減少磨損,延長使用罐壓力自動(dòng)連鎖控制,保證不超壓加熱)。液氯自罐壽命,獲得可觀的間接經(jīng)濟(jì)效益圍。在氯產(chǎn)品生產(chǎn)底引出,溫度一般在0℃以下,持續(xù)不斷地供生產(chǎn)裝中,氯壓縮機(jī)、氫壓縮機(jī)、空壓機(jī)、丙烯壓縮機(jī)、制氮置使用。由于液氯從罐底流出,不會(huì)產(chǎn)生三氯化氮的機(jī)等使用較多,由于生產(chǎn)中用氣的不均勻,壓縮機(jī)積累和沉積。經(jīng)常在空轉(zhuǎn)和滿載工作狀態(tài)下轉(zhuǎn)換,機(jī)械磨損大,改進(jìn)方案的優(yōu)點(diǎn):(1)解決了三氯化氮在液氯氣電耗高,采用變頻調(diào)速方法,恒壓供氣可降低壓縮化器中積累造成安全隱患的問題;(2)三氯化氮在機(jī)轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)供氣壓力,是達(dá)到壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的60℃以上(存在震動(dòng)的條件下)可分解,每摩爾三氯高效方法,經(jīng)實(shí)測,節(jié)電率達(dá)到26%,取得了較好的化氮分解可釋放230kJ的熱量。液氯加熱套管中的經(jīng)濟(jì)效微量三氯化氮分解,不僅可以降低三氯化氮在液氯參考文獻(xiàn):中的含量,還可以起到升壓、節(jié)約部分熱能的目的。[1]袁冠華氯氣液化裝置工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況總結(jié)氯堿工業(yè),205,此改進(jìn)方案已有相關(guān)廠家使用驗(yàn)證,改造簡便(年):22-2中國煤化工[2]王士君易行,安全有保障,節(jié)能效果顯著。CNMHG學(xué)出版社1983[3]杜俊明上僅個(gè)在化工行業(yè)節(jié)能改造中的3采用電機(jī)變頻器節(jié)能應(yīng)用機(jī)電產(chǎn)品市場,2007,(9).電機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中都留有一定的余量。收稿日期:2011-04-18