液氯包装工艺分析比较

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摘 要：本文介绍了氯气性质、氯气液化包装的原因，液氯包装的各种工艺及其特点，详细介绍了屏蔽泵的结构特点以及该泵在液氯包装上面的优越性。

关键词：液氯；包装；工艺；比较；屏蔽泵

一 前言

氯气在常温、常压下为气态，不便于储存和运输。由电解产生的氯气温度高（85℃），含有大量的水分，经冷却、干燥除水后，加压冷却液化，气态变为液态，体积大大缩小，便于贮存、运输。把液氯送至用氯单位，远距离要用钢瓶或槽车，近距离则多用管道输送。液氯的包装是在氯气生产过程中非常重要的一环。

因盐水中不可避免地含有铵（胺、氨），在电解过程中会与氯气反应生成三氯化氮，三氯化氮存在于氯气中，也会分散在液化后的液氯中。三氯化氮极易爆炸，在空气中体积分数达到5～6%时就会爆炸，受热、见光、震动都会诱发分解发生爆炸。在氯气液化过程中，三氯化氮不断积累积聚在液氯贮槽的底部。为消除这一隐患，需采用合适的措施处理，选择适当的包装流程相当重要。

二 液氯包装工艺发展历程

目前，液氯包装的方法大致有四种，压缩气体加压法、汽化器加压法、液下泵法和屏蔽泵法。以下给予简述分析。

1. 压缩气体加压法

用干燥的空气或氮气对液氯贮槽加压至所要求的压力（0.8～1.0 MPa），将贮槽液氯压出，完成后贮槽的废气抽空处理。

优点：工艺简单、操作方便。

不足：不能连续包装输送液氯；受空气和氮气来源的限制，不能有更高的压力传递给液氯；废气处理量大，排到系统统易引起波动；能耗高；对空气或氮气的含水要求高。已逐渐淘汰。

2. 汽化器加压法

将贮槽内液氯压至没有压力的汽化器内，用温度低于60℃的热水加热，将汽化器内的液氯汽化升压后，将液氯贮槽加压至0.8～1.1 MPa[1]，将液氯压出贮槽进行包装输送。

优点：加压气易得，操作简便易行。不足：包装时间长，汽化器重新进料时需排气降压，操作不连续，必须使用蒸汽加热热水，能耗高（包装一吨氯气需要200 kg蒸汽）[2]；汽化的液氯在包装结束后要排入系统，容易造成系统压力波动，影响正常生产；液氯汽化残留物中易造成三氯化氮的富集，若不及时排放，容易发生三氯化氮爆炸事故，包装过程中整个液氯系统处于1.0MPa高压下，对设备管道的安全压力等级要求高；汽化温度控制要求严格；存在重大安全隐患。

3.液下泵的使用

液下泵用于液氯的包装和输送源于20世纪90年代初。它是一种安装在中间罐上的立式多级泵。中间罐与液氯贮槽连接，液下泵将中间罐内的液氯抽出，贮槽内液氯连续进入中间罐。

优点：实现了液氯的连续恒压输出（输出压力可达到1.2MPa以上）；操作简单，具有包装时间短、自动化程度高、无需对贮罐进行加压；无尾气产生；将氯气中含有的三氯化氮化整为零，防止了三氯化氮的富集，安全性能好。工作效率高。

不足：工艺复杂，需增加中间罐；要求条件高，在泵与中间罐连接上部需要多级密封，要用干燥空气或氮气进行梳齿密封，气体压力要求大于中间罐内工作压力，露点温度不大于-45℃，如出现空气压力小或无压力时，就会造成氯气的泄漏；维修困难，当泵出现故障时，须抽空中间罐内的氯气，把泵内的氯气抽空，将泵吊出进行维修，拆装复杂；设备价格昂贵、一次性投入高；原料氯对含水、含酸要求也高。

4.屏蔽泵输送包装法

在低于液氯储槽底部3.5m以下安装屏蔽泵，液氯由贮槽经屏蔽泵直接包装的方法。

特点：代替液化气加压包装液氯，液氯贮槽不必再受气化加压产生的高压，液氯系统设备安全运行的可靠性进一步提高。

可消除液氯汽化造成的三氯化氮的富集，避免了汽化器、液化器、液氯贮槽三氯化氮的定期排污，避免了三氯化氮爆炸的危险提高了操作的安全系数。

包装成本低，减少了氯气消耗和蒸气消耗。

包装速度快，包装时间弹性大。该泵能实现液氯的连续输送和包装，在设计流量内可以同时给十几只钢瓶充装，速度快、效率高、升压快；可以即包即停，操作弹性大。

三 屏蔽泵的结构、特点

屏蔽泵是类似于清水泵的卧式离心泵，其泵头和电机连成一体，泵的叶轮与电机轴连接，共同组成转子部件，屏蔽套嵌在定子内侧以隔离转子腔和定子腔，确保所输送物料绝对无泄漏。

该泵采用内循环方式，液氯由轴向吸入，径向排出，从叶轮出口高压区分流出一部分液体进入空心轴。经电机后部辅助叶轮进行冷却和，最后回到叶轮的高压区。这种高压内循环方式充分保证了液氯不会由于吸收热量而在转子腔内气化，造成滑动轴承的摩擦损坏。

四 屏蔽泵包装流程图

屏蔽泵液氯包装流程如下图：