氯气液化生产中制冷系统的优化研究

 氯气液化生产中制冷系统的优化研究

郝元西 

东明石化万海氯碱化工有限公司 山东 菏泽 274500

摘要：通过对副产蒸汽的使用，为机组的正常运转提供动力，改进制冷系统。对蒸汽进行回收并提高使用率，尽可能降低对动力电的消耗，实现节能减排、节约生产费用的目标，总之通过本文的探讨，以期为有关人员提供参考。

关键词：制冷系统；改进方案；副产蒸汽；氯气

引言：某企业属于一家能源化工企业，有着很强的生产能力，对于离子膜烧碱装置而言，在该企业已经投入运用多年，现如今生产稳定，发展成良好的运营模式，属于一家重点企业。该企业通过使用副产蒸汽，改进制冷系统，在节能减排、环保等方面，获得了可观的运用效果。

1.氯气液化生产工艺

对于氯气液化方法，本文主要从以下方面进行分析。（1）高温高压。利用高温高压法进行生产，要求氯气液化压力应在0.8兆帕以上，且其液化温度应控制在32度左右，一般情况下，可将冷冻水当作冷却媒介。在方法借助了一步压缩无冷冻方式将氯气进行液化处理。优势在于该工艺具备先进性，且流程还相对复杂，对冷量的需求较少，能耗相对降低，有较强的经济性。缺陷是该方法会增加系统的操作液力，针对设备及仪表控制等方面有着较高的要求。（2）中温中压法。该工艺要求氯气液化压力应为0.4兆帕，且液化温度应掌控在5至10度之间。该方法的流程同高温高压法类似，该方法的冷凝温度相对较低，要借助专门的制冷机来进行液化。现阶段比较常见的制冷机组包括两种，一种是溴化锂制冷机组，另一种是螺杆冷水机组，这两种机组的结构都比较简单，且安装较为方便，占用空间相对较少，不易损坏，运转周期也很长，没有较大的振动，运行十分稳定。因此这一工艺的操作压力相对较少，不但相对安全，而且还有很高的环保性。（3）低温低压法。该工艺对于氯气液化压力的控制，要求应在0.2兆帕以下，且液化温度应掌控在零下20度上下。现阶段，大多数的氯碱企业都是应用该工艺，其氯气液化机组同上述第二个工艺的冷冻机组是一样的。该流程结构并不复杂，而且还有着很高的安全性。因为该企业现阶段应用的为盐酸合成炉，一台可以副产2.5吨的蒸汽，可将其当作制冷动力。因此可以选择中压液化工艺，这一工艺有着安全及节能等特点。图1所示，为氯气液化工艺。

图1 氯气液化工艺

2.生产状况

2.1工艺优化原因

根据市场需要，该企业对产品结构进行了调整，改为制造38%的高纯酸，所以应当对冷却水进行调整，改成7摄氏度水实行冷却。故而需要基于溴化锂机组的运转，添加两台螺杆式机组，以便能够更好实现对冷却水的制冷，由此才能符合生产需求，达到一年耗电350万千瓦时的目标。

2.2机组比较

2.2.1螺杆冷水机组特征

（1）优势。因为该种机组是将电力当作动力的，所以其产品能效通常都在4以上，属于节能产品；设备最初的投资金额相对较少，且维修率也普遍偏低；其使用时间相对较长，有着较高的寿命，且能量衰减也非常小。（2）不足。因为该机组的动力源于电力，针对部分电力紧张的地区来说，有着很大的单位电价，这会在一定程度上提高整机运行费用。

2.2.2溴化锂冷水机组特征

1. 优势。一般将水当作其制冷剂，所造成的环境污染并不严重，且所需投入的费用不多；这一种机组还能够将余热蒸汽当作动力，从而达到制冷循环的目的，因此所需的电力较少，通过对电能的使用，就可以对泵进行驱动，因此其耗电量也非常少，针对部分电力不足的区域，它将发挥较大的作用，同时运转能源所需投入的成本较少。制冷剂主要包含两种物质，也就是水与溴化锂，而且不会对环境造成污染，它被广泛运用在化工等行业，有着较广的使用范围。

（2）不足。若是存在空气的条件下，溴化锂溶液会对常规的碳钢造成很大的腐蚀性，这样设备在运用过程中就会产生十分显著的能力衰减问题，进而对机组的差冷量造成影响，不但会对应用效果造成影响，还会缩减机组的使用年限；因为该设备的造价相对较高，所以初期的投资费用会比较多；当机组处于运转状态时，极有可能出现空气渗入现象，通过有关的实践显示，虽然只渗入十分稀少的空气，很大程度上也能对机组造成影响，所以，机组对密封性还有着很高的要求；由于设备的体积非常大，故而应为其设置专门机房，而且对于溴化锂而言，还应当为其设置合适的冷媒；对于冷却水的水质，这一机组有着较为苛刻的要求，相比于前一种机组，溴化锂机组所需的水用量较多，在一些水资源不丰富的地方，需要投入更多的费用。

另一方面，前一种机组使用动力电，能够制出低于0摄氏度的冷水，有着较大的应用范围。而溴化锂机组将蒸汽作为动力，所需费用较多，只可以制出大于4摄氏度的冷水，应用较为有限，需要对蒸汽进行回收，才可以减少生产费用。

结论：该公司利用的是五台盐酸合成炉，一台一小时能够形成2.5吨蒸汽，实际生产过程中运转三台，一小时产出7.5吨蒸汽。目前运转的一台溴化锂机组，每小时可耗掉4.2吨蒸汽，剩下3.3吨蒸汽，没有能再次使用，致使资源浪费，并耗掉很多的动力电，提高生产费用。所以怎样使用副产蒸汽，尽可能减少对动力电的消耗，对于制冷系统的改进来讲，这属于核心的内容。公司内部调剂两台闲置的溴化锂机组，都有着很好的制冷量，所以不用重新采购该机组。当实际运转时，通过企业锅炉副产的蒸汽，来进一步补充运转所需的蒸汽，保证该机组可以正常运转。结合上述的条件，决定选择溴化锂机组，相比之下，可以更节能、更环保。

2.3改进方案

结合实际的生产需求，第一时间组织有关部门成立项目执行小组，对所测数据开展全面的分析，并且根据所设置的溴化锂机组，来选择所需要使用的材料，制定详细的施工方案等。为了最大程度使用管路与原有的设备，并基于和原厂房之间距离的考虑，选择原厂房东侧空地，同时结合溴化锂尺寸大小来新建厂房。在原厂房北面管道上开口，并且增加一趟管道；把原管道延长到新厂房旁边；新增管道和原管道进行连接。

结论：根据具体的改进方案，最大程度使用副产蒸汽，减少对动力电的消耗，把闲置机组调剂利用，使得设备得到充分使用，降低设备所需投入的费用，节约生产成本，在满足环保要求的同时，也可以带来可观的经济效益，有着较大的使用意义。

参考文献：

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[2]俞捷.浅谈氯气液化和制冷设备的选型[J].化工管理,2019(02):3-4.

[3]于洪海,张庆林,张森.氯气液化制冷设备的选型[J].制冷与空调,2017(05):46-48.