液氯泵在液氯输送包装中的应用

魏 力

（中盐安徽红四方股份有限公司，安徽 合肥 230022）

1 液氯包装工艺的发展

目前，大部分氯碱厂采用是中压法和低压法工艺生产液氯，液氯输送包装必须进行加压，随着国内引进制造液氯泵技术，应用液氯泵替代传统汽化器加压法、气体加压法输送液氯包装的企业越来越多。

2 液氯输送泵的比较

目前液氯泵输送包装主要有多级液氯液下泵、液氯屏蔽泵（卧式）、双壳体液氯磁力泵（短轴型）等输送工艺，有着各自的工艺及结构特点，现对其液氯泵输送工艺进行分析比较。

2.1.液氯输送泵工艺及结构特点

2.1.1 工艺流程简叙

液氯屏蔽泵输送工艺：泵安装在低于液氯贮槽底部出口4 m 以下地坑内，液氯由贮槽底部出口流出，经泵直接进行输送包装；泵出口管上配带有最小流量孔板排气管与贮槽气相连接。

多级液氯液下泵输送工艺：泵垂直安装在中间槽上，液氯由贮槽底部出口进入中间槽，泵将中间槽内的液氯抽出进行输送包装；气相平衡管连接中间槽与贮槽之间。

双壳体液氯磁力泵输送工艺：泵垂直安装在中间罐上，液氯由贮槽底部出口进入中间罐，泵将中间罐液氯抽出进行输送包装；气相平衡管连接中间槽与贮槽之间。

2.1.2 液氯输送泵的特点

（1）液氯屏蔽泵特点

a.是类似卧式单级离心泵，泵体和电机连成一体，无动密封只有静密封，输送液氯无泄漏；

b.无辅助设备、无氮气密封，工艺配管简单；

c.由于屏蔽转子和定子之间间隙较小，只有0.5～1.0 mm，介质若含水高、杂质多会造成屏蔽套、滑动轴套的磨损，因此对液氯质量要求较高；

d.由于屏蔽泵采用的是单级离心泵，因此必须汽蚀余量NPSHr 大；安装时液氯贮槽底部出口到泵进口的垂直高度产生的有效汽蚀余量NPSHa 须大于泵的NPSHr。为此，要建造4 m 以上地坑安装屏蔽泵，才能满足泵的性能特性要求，且泵启动前还需进行预冷和排气。

（2）多级液氯液下泵特点

a.泵垂直安装在Ø1 400 mm×3 537 mm 中间槽上（体积约4.2 m3），需要较大的液氯中间槽；

b.轴封采用机械密封加填料密封，外加氮气隔离多重密封；紧急停车采用气囊式密封，需要消耗氮气和少量废气排放；

c.对输送的液氯含杂质要求不高；

d.液氯贮槽底部出口与中间槽进口垂直高度差大于1.5 m 即可，可安装在相对地面或1.5 m 左右的地坑内。

（3）双壳体液氯磁力泵特点

a.泵轴、多级叶轮、内磁缸体被泵体、双隔离套完全封闭与驱动部件不接触，所有密封点均为静密封。不需要氮气密封；

b.采用双隔离套结构+第三层极限密封，实现多重静密封防护；单层泄漏可DCS 远程报警和现场压力表来显示，确保安全；

c.采用积木原理装配，泵为短轴多级液下泵，安装高度底，维修方便，所有部件均可现场维修更换；

d.液氯磁力泵垂直安装在Ø550 mm×1 080 mm中间罐上（体积约0.25 m3），液氯贮槽底部出口与中间槽进口垂直高度差大于1.5 m，可在相对地面安装，中间罐体积较多级液氯液下泵小得多；

e.泵轴为空心轴，孔径Ø12 mm 在高速离心旋转通过内循环系统，将带颗粒的杂质带走。对输送液氯的杂质较液氯屏蔽泵要求低；

f.泵内设置最小回流管，可以在出口完全关闭情况下，长期运行。

2.2 液氯泵输送工艺特点比较

2.2.1 液氯输送泵共同点

在液氯输送包装工艺中，液氯输送泵与传统气体加压法输送包装比较，其共同特点是：

（1）充装时液氯贮槽压力降低，由气体加压法0.8～1.1 MPa 降到0.18～0.24 MPa 接近原氯压力，使液氯贮槽更加安全可靠；

（2）无废气（或极少量废气）排气放和基本上无泄漏，消除了无污和氯气损耗，更加环保；

（3）包装快速连续、压力恒定、操作简便，避免了换槽对系统的影响，大大降低了劳动强度；

（4）设备及阀门等更换维修费用大幅下降；

（5）液氯泵包装彻底改变了传统汽化或气体加压法充装不连续、充装压力不稳定、操作复杂、包装成本高，包装时液氯贮槽压力高、三氯化氮富集等安全隐患。

2.2.2 液氯输送泵不同点比较

（1）工艺配管与安装的不同

屏蔽泵无中间槽、无密封氮气，配管简单；考虑到泵的必须汽蚀余量大，因此要建4 m 以上深度的地坑安装泵。

多级液下泵的轴封用氮气隔离辅助密封，需配密封氮气管和混合废气排放管，配管复杂；需中间槽，占地面积大，贮槽底部出口高于中间槽进口1.5 m 即可，可以安装在相对地面或较低地坑内。

双壳体液氯磁力泵无需氮气密封气，配管比较简单；需中间罐，占地面积小，安装高度要求和多级液下泵一样。

（2）操作控制不同

屏蔽泵启动前必须将泵灌满液氯，首次（或较长停车）启动前要进行30 min 预冷，同时要进行排气，现场不能盘车；在排气管上设置最小流量孔板，确保泵的运行安全，通过调节阀控制输送压力。

多级液下泵需要中间槽保持一定液位，无需预冷启动，现场可盘车，但需要调节密封氮气压力略高于中间槽；出口压力控制采用压力变送器和电机变频器装置自动调节恒压输送。

双壳体液氯磁力泵需要中间罐保持一定液位，无需预冷启动，无密封氮气调节，现场可盘车；出口压力控制和多级液下泵相同。

（3）对液氯质量要求不同

屏蔽泵轴承套润滑和电机内部产生热量的移除是靠输送的介质，同时屏蔽转子和定子之间间隙较小，只有0.5～1.0 mm，液氯含水高、杂质多都会造成屏蔽套，滑动轴套磨损，因此对液氯质量要求较高。

多级液下泵对输送介质杂质要求较低，“粗细粮”均适合，且在中间槽进口管道上增设过滤器，定期清洗即可。

双壳体液氯磁力泵相对屏蔽泵要求要低，如果液氯中含有杂质，在进液管上设置30或40目过滤器即可。

（4）安全性与密封形式的不同

屏蔽泵为单层屏蔽套静密封，正常运行时氯气无泄漏和废气排放，安全性好。

多级液下泵为机械密封、填料密封加氮气隔离气的动密封，调整不当会有少量混合气体泄漏，有废气排放，同时有氮气消耗，较为安全。

双壳体液氯磁力泵为双层隔离套静密封+第三层极限密封，多重保护无氯气泄漏和废气排放，是3种泵型中安全性最高的。

（5）结构与维修不同

屏蔽泵是卧式结构，短单刚性轴，泵与屏蔽电机为一整体，结构较复杂、隔离套装配间隙小；现场维修难度大，损坏需返厂维修。

多级液下泵是立式结构，柔性长轴，泵与电机分体结构，密封机构复杂，部件较多；由于泵体较长，需要一定的吊装和检修空间，维修较为复杂。

双壳体液氯磁力泵是立式结构，短单刚性轴，泵与电机分体结构，采用标准电机配置，可现场更换任何部件，泵体高度低，采用积木原理装配，维修简单方便。

3 液氯输送泵的实际应用

3.1 多级液氯液下泵的应用

在2004年对液氯输送装置技术改造，由气体加压法工艺改为多级液氯液下泵输送工艺，当时选择主要从2个方面考虑：一是泵对液氯质量适应性：该公司当时是用纳氏泵输送氯气工艺，原料氯气中夹带着酸雾，氯化物等杂质较多，氯气液化后液氯含杂质相对较多；二是安装条件的考虑：液氯装置及液氯贮槽是在原固碱厂房上改造扩建的，地下情况比较复杂，建造4.2 m 深坑和防渗防腐难度都较大。

综合上述因素，虽然多级液氯液下泵需要增加中间槽和密封氮气，工艺配管也复杂，但对液氯质量要求较宽，适合“吃粗粮”，无需建深坑，操作控制相对简单，更符合当时的工艺生产条件，最后选择了多级液氯液下泵，实际使用效果尚好。

3.2 双壳体液氯磁力泵的应用

随着发展的需要，公司搬迁进入合肥经济循环园，建设合肥化工基地一期15万t/a 烧碱项目，并于2014年3月15日竣工投产。在液氯输送充装工艺中选用了大连科环泵业的双壳体液氯磁力泵。

3.2.1 基本介绍

（1）工作原理

该泵是电机通过驱动轴带动外磁缸体转动时，磁场能穿过空气间隙和非磁性物体（隔离套）带动与多级叶轮轴连接的内磁缸体作同步转动，实现动力无接触能量转化，将动密封转化为静密封。

（2）泵的型号和性能参数

型号：DTMMC50A-6双壳体液氯磁力泵；

性能参数：流量Q=28 m3/h、扬程H=75 m、转速n=1 470、电机功率N=22 kW、效率η=64%、HPSHr=0.5 m。

3.2.2 工艺要求

（1）安装高度确定：液氯贮槽底部出口与泵中间罐进口中心线最小高度差H=HPSHr（0.5 m）+管道阻力m+安全余量（0.5 m），即实际安装高度要＞1.5 m。

（2）配管要求

管径要求：液氯进口管DN150、出口管DN50、排污管DN50；气相平衡管、抽空管均为DN50，确保阻力小，液氯畅通；

平衡管要求：平衡管水平段要高于液氯贮槽最高液位，防止平衡管产生气堵现象。

（3）出口压力控制

采用带数显压力变送器和电机变频器自动调节出口压力，使压力恒定即为1.0 MPa，并实现DCS 远程监控。

3.2.3 运行情况

（1）运行效果好

a.运行平稳：流量稳定、噪声小、电流低（28 A左右）；

b.安全环保：变频控制、压力恒定、无任何泄漏；

c.操作简捷：进满液氯、后盘启动，缓慢打开出口阀门往液氯包装输送，即完成全部开车操作。

（2）满足液氯充装要求

液氯输送泵与包装，在生产工艺中是不可分割的有机整体，液氯输送泵运行的稳定安全对液氯包装至关重要。该液氯充装是智能化充装系统，分为液氯槽车充装和液氯钢瓶充装两部分；通过质量流量计和电子秤来控制槽车和液氯钢瓶的充装量，当充装达到规定量时，液氯充装气动控制阀自动关闭结束充装。在实际充装中双壳体液氯磁力泵满足了充装要求，其表现为：

a.充装速度快：25 t 液氯槽车一般40～45 min 充装完成，1 t 液氯钢瓶一般25～30 min 充装完成；

b.充装计量准：由于充装压力恒定无波动，因此充装误差小；25 t 液氯槽车充装后，电子秤复磅误差一般为±10～15 kg；液氯钢瓶充装后复磅误差一般为±0～2 kg。

c.充装量大：目前实际最大一天充装量为三百多吨，正常也在150～220 t，完全达到设计要求。

4 结束语

液氯泵输送充装工艺，已在氯碱生产中得到广泛应用。随着市场的竞争和技术进步，规格型号趋于多样化，可选择范围大。实际采用何种液氯输送泵，要根据装置的工艺水平、生产能力、管理水平以及其他客观因素综合考虑，扬长避短，选择适合生产和装置要求的，才能最大限度发挥其效能。

[1]方 度，蒋兰荪，吴正德.氯碱工艺学.化学工业出版社，1990.