冷冻单元-35 ℃系统的工艺改进

2019-07-25窦素芹王永杰凌广运

中国氯碱 2019年6期

窦素芹，王永杰，凌广运

（沧州聚隆化工有限公司，河北沧州050018）

1 冷冻单元制冷原理及原工艺流程

1.1 冷冻单元的制冷原理

沧州聚隆化工有限公司VCM 三厂冷冻单元的制冷剂为氨，载冷剂为氯化钙盐水溶液，其制冷系统包括0 ℃系统、-5 ℃系统和-35 ℃系统。冷凝器、节流阀、蒸发器、制冷压缩机等部分设备通过管道连接起来，组成一个闭合循环系统，制冷剂氨气在压缩机中被压缩成高温高压气体，在冷凝器中被冷凝成高压液体，通过节流阀变为低温低压液体，在蒸发器中吸热蒸发为低温低压气体，被压缩机吸回，完成一个制冷循环。氯化钙盐水溶液在蒸发器中与氨换热变成低温液体进入其他工艺单元用作低温介质，以满足工艺要求。

1.2 原工艺流程简述

冷冻单元-35 ℃系统原工艺流程为：液氨自贮氨器进入中间冷却器冷却后，经节流膨胀阀节流减压，进入-35 ℃蒸发器，液氨在蒸发器的螺旋管内吸收管外盐箱内氯化钙盐水的热量而气化，使氯化钙盐水温度降至-23 ℃，气氨经氨液分离器除去液滴后，进入压缩机，高压气氨进入氨冷凝器，冷凝成液氨，流入贮氨器继续循环。-23 ℃氯化钙盐水则由冷媒水泵打至氯乙烯单体精馏单元和氯化氢脱水单元，分别用来冷凝氯乙烯单体和除去氯化氢中的水分。氯化钙盐水的配置在盐箱的搅拌处，由操作工将袋装粉状氯化钙倒入盐箱的水中，边搅拌边倒，直到达到规定要求的氯化钙盐水溶液浓度。

2 原工艺流程存在的问题

2.1 配置氯化钙时系统升温较高

原工艺有一较大缺陷就是氯化钙盐水是在蒸发器所在的盐箱内直接配置，氯化钙在水中的溶解反应是放热反应，配置氯化钙盐水时会导致系统温度升高，升温幅度较大时，氯化钙盐水的温度会从-20 ℃左右升高到-10 ℃左右。由于VCM 三厂最初的工艺，合成氯乙烯单体（VCM）的氯化氢是由二氯乙烷（EDC）裂解制取，含水量极低，因此没有氯化氢冷冻脱水工艺，对-35 ℃系统的工艺指标要求不太严格。在增加8 万t/a离子膜烧碱装置后，副产品氯化氢送至VCM 三厂用来合成氯乙烯单体，电解食盐水所得的氯化氢含水较多，必须增加氯化氢冷冻脱水工艺，氯化氢冷冻脱水对温度指标要求较为严格，温度过高时造成氯化氢脱水效果较差，致使进入VCM 转化器的氯化氢中含有少量盐酸，导致VCM 合成工艺单元多台VCM 转化器泄漏，无法完成正常的生产任务。

2.2 冷媒水泵跳闸频繁

VCM 三厂装置运行时间已超过十五年，由于电气和工艺设备老化等因素，冷媒水泵跳闸频繁，其他工艺单元装置的高度高于冷冻单元，在重力的作用下，输送到其他单元的氯化钙盐水在冷媒水泵跳闸后倒回到盐箱，直接从蒸发器所在的盐箱溢出进入地沟，一方面致使大量氯化钙盐水损失，另一方面增加污水处理的费用。冷媒水泵跳闸后还需重新配置氯化钙盐水，导致氯化钙和一次水的浪费，造成人力物力财力的损失，增加了生产成本。

3 工艺改进情况

针对以上问题，经过反复探讨和论证，在尽量节省资金的前提下对原工艺做了以下改进。

在盐箱北侧，新建一地下氯化钙盐水配置池，加设三叶后掠式搅拌1 台[1]，在盐箱周围增加收集沟，使溢出的氯化钙盐水不再进入地沟，而进入收集沟，收集沟与氯化钙盐水配置池相连，溢出的氯化钙盐水最后汇集到氯化钙盐水配置池，在配置池旁增设一冷媒水泵[2]，通过管道与盐箱相连。收集沟、配制池与盐箱做好密封，防止杂物进入收集池后影响冷媒水泵吸入氯化钙盐水。工艺改进后工艺流程示意图和主要设备设施统计表，分别见图1 和表1。

图1 工艺改进后工艺流程示意图

表1 主要设备设施统计表

改进后的主要功能：（1）将氯化钙盐水的配置改为在氯化钙盐水配置池中提前配置，静置一段时间，待温度降至常温后，需要时再由冷媒水泵打至盐箱，大大降低了盐箱内氯化钙盐水的升温幅度，保证了其他单元工艺指标的稳定；（2）冷媒水泵跳闸后，输送到其它工艺单元的氯化钙盐水倒回盐箱，从蒸发器溢出，经收集沟进入新建氯化钙盐水配置池中，由冷媒水泵打回盐箱，起到了回收氯化钙盐水的目的，最大程度节约了氯化钙和一次水，并大大减少了重新配置氯化钙盐水溶液的次数，节约了人力物力。

4 工艺改进后出现的问题及处理

虽然在收集沟、配制池与盐箱做好了密封，但是由于盐箱原来未完全密封，以前进入部分杂物，当盐箱的氯化钙盐水溢出时，杂物随氯化钙盐水经收集沟进入配制池，导致冷媒水泵入口过滤网堵塞，冷媒水泵流量较小，达不到原设计要求。为解决这个问题，在收集沟至配置池入口处，增加了过滤网，阻止杂物进入氯化钙盐水溶液配制池。改进后，冷媒水泵的流量变大，达到了原工艺改进的设计要求。