离心式压缩机与液环式氯压机运行对比

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摘 要 分析了离心式压缩机的特点，分析对比传统的液环式压缩机（即纳氏泵）和先进的离心式压缩机的优缺点。

关键词 氯气； 压缩机；对比

中图分类号TB652 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）103-0179-02

0 引言

金川集团公司化工厂200Kt/a离子膜烧碱工程采用目前世界上最先进的离子膜法制碱工艺，与隔膜法、水银法生产烧碱工艺相比，具有运行稳定、能耗低、污染小、产品质量高、操作管理方便等诸多优点。该工程已经在2009年11月建成投产，目前运行状况良好。

电解生产出来的氯气经过洗涤、冷却、干燥后运用氯气压缩机抽气加压，送往后续用氯工段，工艺流程见图1。

氯气输送过程中所用的设备主要有两种，一是液环式压缩机（即纳氏泵），二是离心式压缩机，本文将对液环式压缩机和离心式压缩机作以详细的比较。

1 离心式压缩机与液环式压缩机的性能比较

1.1 液环式压缩机的特点

1）输出压力较低，输出体积较小。传统工艺中，氯气输送采用液环式压缩机，但液环式压缩机输出压力较低（仅0.2MPa左右），输出体积较小（在1250m3/h左右），只适用于生产规模较小的装置。在200kt离子膜烧碱项目中，按年产177.5kt氯气（100%Cl2计）计算，如果采用流量为1250m3/h，功率为130kW的液环式压缩机，需要9台机器，设备投资、占地面积、能耗损失等技术经济指标不符合生产要求。采用离心式压缩机，本项目只要一台流量为11376.1m3/h，功率为600kw机器就能满足生产要求；

2） 输气效率低，损耗较大。电解至氯气泵输入总管压力要求恒定，传统液环式压缩机采用进口加回流自动控制的方法来恒定氯气进口总管压力，回流量占输气量的20%～30%，能量损失大；

3）腐蚀严重，维修多。液环式压缩机液环介质为浓硫酸，液环式压缩机在输送氯气的过程中，氯气中含水量超标，大量水蒸汽稀释氯气压缩机用酸，形成酸雾较多，严重腐蚀压缩机及相关管道、设备，降低了压缩机的性能，致使压缩机出力率不高，维修费用增加；

4）用酸过量，成本增加。在操作中，要求硫酸的质量分数在95%以上，以减少液环式压缩机在高温下的腐蚀。由于氯气在经过干燥塔后尚含有少量水分，在液环式压缩机内被硫酸吸收，硫酸浓度会降低，需要经常用98%浓硫酸去代替被稀释了的液环式压缩机内硫酸，成本增加；

5）突然停车，影响生产。液环式压缩机在运转过程中叶轮和壳体因各种原因往往会卡紧或抱死，导致突然停车，对整个系统生产秩序造成破坏。

1.2 离心式压缩机的特点

离心式压缩机适用于规模较大的氯碱生产企业，它的特点主要有：排气压力高、输送气量大、所需动力少、总能耗低等许多方面。因为本项目规模较大，确定采用德国KK&K公司生产的型号为3（2）VRZ250/430G的离心式氯气压缩机，

1）与同规格的液环式压缩机比较，离心式压缩机节电约50%以上，经济效益显著。针对本项目，离心式压缩机比液环式压缩机每年可节约800万kw.h以上，电费按0.5元/kw.h计算，每年可节约成本约约400万元；

2）高效率，低运行成本和更宽的适应性。离心式压缩机的运行效率是80%到83%，正常生产时不需要现场操作，能够适应各种有毒有害、易燃易爆气体的增压和输送。完全能够做到全自动无人职守，安全可靠、操作方便；

3）总投资成本低，占地面积小，容易检查和维护。采用离心式压缩机减少了生产厂房的投资和各类工艺管线的投资，缩短了工艺线路，提高了效率；

4）离心式压缩机传动轴采用短轴设计、叶轮采用小直径设计、动力传动采用直联，减少了高速运动中的不平衡因素，发生临界振动的转速远远在正常运行转速之外，压缩机的运行更安全、可靠、长久稳定；

5）叶轮采用整体铸造、三维立体加工，所以叶轮的机械强度更高、流体动力效能更好，可以通过简单的回流解决压缩机最大的喘振问题，不需要复杂的机械和系统控制手段来解决压缩机防喘振问题，确保了压缩机长周期、高效能运行；

6）采用整体的壳体-齿轮箱设计，增强了压缩机壳体的强度，提高了压缩机的使用寿命和高速齿轮箱的效率，同时也解决了压缩机壳体的密封问题，保障了安全，方便了检修和维护，也使外形更加精炼，占地面积小，更便于运输；

7）为了减少能耗，采用变频调速方法来自控恒压，即将回流通道切断，压力变送器测得氯气进泵总管压力下降，将信号传递给智能调节器，智能调节器控制变频器使其频率下降，从而降低电机转速，减少氯气压缩机抽气量，使总管压力上升。由于切断回流通道，节省回流循环所消耗功率达到30%～40%；

8）采用可调进口导叶，流量调节范围可实现0%～100%自动调节。在60%～100%之间的流量调节是不耗功调节（不用打回流）， 随着流量或压力的降低， 轴功率随之下降；只有在0-60%之间调节是靠打开回流阀（防喘阀）来调节， 是耗能调节。导叶的角度可以从开度标尺上读出。由于自动进口可调导叶是根据DCS设定的出口压力和流量来自动跟踪调节的， 所以它还可起到自动稳定出口压力和流量的作用；

9）采用三腔迷宫式密封，对密封气不仅有稳压阀，还有一个独立的密封气和氯气的自动调节系统（PLC系统），密封安全可靠。第一级和第二级叶片式螺旋状的，两级之间用迷宫密封。在进口和出口侧，机轴通道由三级填料箱进行密封。填料箱用干燥氮气或仪表风密封，因此阻止了压缩机中的工艺介质泄漏，阻止了缓冲气泄漏进工艺介质中。这种密封为非磨擦式，不会产生过热；

10）设有双油过滤器， 可保证不停机切换， 更换油滤芯；设有双油冷却器， 也是保证不停机切换， 清洗或更换油冷却器；设有油加热器， 油除雾器及微正压气体保护系统等必备的功能设施， 从而保证为压缩机的轴承及变速箱提供恒温的、洁净的油。

1.3离心式氯压机的不足之处

虽然，离心式压缩机已经得到了广泛的应用，但也有一些不足之处：

1）该机器机间冷却器易发生腐蚀渗漏问题，一旦渗漏，氯气进入液相，很快腐蚀冷却器，氯气逸出，污染环境；

2）离心式压缩机跳闸停机后，启动技术比较复杂，不能较快投入正常运行。

2 结论

近年来，在工艺气体处理的工业领域中，设计合理、结构紧凑、输送能力大、压力高、节能环保、具有实用先进的大型设备越来越多的运用到实际生产中，先进的离心式压缩机代替传统的液环式压缩机是工业发展的趋势。在本项目中，依据项目组考察和技术交流的结果，再结合其他相同规模氯碱厂家的生产经验，我们通过公开招标，最后决定采用德国KK&K公司生产的氯气压缩机。该氯气压缩机投入生产后，一直运行平稳。

参考文献

[1]辛经萍.浅谈氯气处理系统的技术改进.氯碱工业，2004，5.

[2]杨国强.我国新建、改扩建烧碱项目的几点建议. 氯碱工业，2004，2.

[3]离子膜法制碱生产技术.化学工业出版社.