氯气液化机组油冷却系统改造

2021-12-31彭召臣

氯碱工业 2021年6期

彭召臣

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山 063305)

唐山三友氯碱有限责任公司(以下简称“唐山三友氯碱”)主要产品有烧碱、盐酸、涉水级次氯酸钠、液氯以及多种型号聚氯乙烯树脂。其中液氯是氯碱生产系统的重要氯产品之一，用以平衡整体产品结构。唐山三友氯碱采用螺杆式压缩机组低压法生产液氯。

1 低压法液氯生产工艺

根据气体的性质，如果有足够高的压力和足够低的温度，任何气体都可以液化。气体变成液体时，压力与温度之间存在密切的关系，即压力一定，气体的液化温度也就一定。液氯的生产就是利用这一原理降低氯气温度使之液化。氯气饱和蒸气压力与温度的关系如表1所示。

来自氯氢处理工序的原料氯气进入液化器，与来自氯气液化机组的氟利昂液体换热后在-20～-15 ℃下大部分被液化，出液化器的液氯流入液氯储罐，经液氯加压泵加压后送至液氯包装岗位装瓶、装车；液化尾氯被送至次氯酸钠生产工序生产次氯酸钠或送至氯化氢合成工序生产氯化氢。

表1 氯气饱和蒸气压力与温度的关系

2 设备简介

2.1 泵体结构

氯气液化机组由螺杆式压缩机组、油分离器、油冷却器、氟利昂冷凝器、氯气液化器和配套自控、电控、仪控设备等组成。

2.2 工作原理

从氯气液化器内蒸发回来的低压制冷剂氟利昂蒸气经螺杆式压缩机组压缩至高压状态，再通过冷却器冷却为高压过冷液体，供氯气液化器使用。氟利昂液体由氯气液化器壳体下部流入壳体吸收热量，蒸发后的氟利昂气体经上部回气管被压缩机吸入，重新进行压缩、冷凝、节流、蒸发，不停地将氯气液化为液氯[1]。

2.3 油冷却器系统

由于螺杆式制冷压缩机是一种高速回转机械，阴阳转子之间、转子与壳体之间靠间隙密封[2]，故在运行中，要向压缩机工作腔喷入一定量的润滑油以达到润滑、密封、提高压缩机工作效率、降低排气温度和噪声等目的。从压缩机排出的高温、高压油气混合物中分离出来的润滑油温度较高，不能直接喷入压缩机中，需经油冷却器冷却达到压缩机所需的黏度和温度后才可重复使用[3-4]。原设备油冷却系统采用列管式换热器通过循环水与润滑油换热达到冷却的目的。

2.4 存在的问题

原氯气液化机组油冷却器为列管式结构，管束固定在两侧管板上，筒体内部设置折流板，冷流体即循环水走管内，热流体即润滑油经折流板走管外。因该设备采用循环水作为冷媒，故对水质要求较高，若循环水中氯离子及杂质较多，易导致管束堵塞及腐蚀。该换热器自投用后泄漏频繁，经常导致整套装置停车。不仅影响生产的经济性，还常常威胁螺杆压缩机的安全运行。

3 设备改造

经查阅相关资料，并对喷液式油冷却器和原有换热器进行综合分析，通过可行性论证后确认：喷液式油冷却器完全符合目前的改造条件。液氯机组油冷却系统改造后，彻底解决了设备频繁检修的状况，稳定了机组的正常运行。

3.1 喷液式冷却原理

机组可选用单口或双口喷射式冷却器用于控制压缩机的油温。每个油冷系统通过排气温度控制，不受压缩机加载或卸载影响，喷液式油冷系统油温维持在54.4～76.7 ℃范围内。

3.1.1 单口喷液

单口喷液系统是指通过喷液方式将制冷剂液体喷入压缩机上的唯一的接口中。当安装在压缩机排气口处的温度传感器数值超过设定值时，电磁阀控制中心供电，控制膨胀阀开度，将高压制冷剂液体供给温度控制阀，从而完成喷液工作，达到降温效果。

3.1.2 双口喷液

双口喷液系统是指通过喷液方式将制冷剂喷入最优选的一个接口。该喷油方式无论在高压比和低压比下，均能获得最有效的压缩机性能。双口喷液冷却系统除包含单接口系统的所有元件外，还须配套设置一台双作用的电磁阀。当油温超过设定值时，通过油温传感器控制磁阀供电。然后根据压缩机的工作容积比，将制冷剂喷入最理想的一个喷液孔中，完成喷液工作，实现降温。

3.2 油冷却器系统改造方案

经查阅相关资料，并对喷液式油冷却器和原有换热器进行综合分析，通过可行性论证后，唐山三友氯碱2#机组符合双口喷液冷却改造条件，随即进行了改造。

用 R22作为冷媒，从机组的储液器中引出，经过滤器、膨胀阀等部件，最后从压缩机的喷液孔中喷出。喷出的液体吸热后起到降温作用。根据排气温度指标(60 ℃)控制膨胀阀的开度，当温度高于指标时，膨胀阀开度增大；当温度低于指标时，膨胀阀开度随之减小。通过膨胀阀的开度大小控制喷液量，从而将压缩机排气温度控制到目标范围之内。改造结果如图1所示。