第57卷第5期2021年5月氯 碱工业
Chlor-Alkali Industry
Vol.57, No.5
May, 2021
张海龙'栾甜甜
(山东鲁泰化学有限公司，山东济宁272350)
[关键词]填料；填料塔；氯压机;PLC；正压水封
[摘要]介绍了处理系统的工艺流程及特点。给出氯压机压缩原理和系统组成。针对装置运行过程中 出现的问题——压缩空载跳停、外逸，提出相应的解决方法。
[中图分类号]TQ028.2 [文献标志码]B[文章编号]1008 -133X(2021)05 -0018 -04
Handling of problems and abnormal conditions in chlorine treatment system
ZHANG Hailong, LUAN Tiantian
(Shandong Lutai Chemical Co. , Ltd. , Jining 272350, China)
Key words：packing；packed tower；chlorine compressor; programmable logic controller；positive pressure water seal
Abstract：This paper mainly introduces the technological process and characteristics of chlorine gas treatment system. The compression principle and system composition of chlorine compressor are given. Problems occurred in the operation of the system, including compressor no-load trip and chlorine escape. Solutions to the problems are put forward.
山东鲁泰化学有限公司（以下简称“山东鲁 泰”）30万t/a烧碱项目中的氯氢处理装置于2010 年5月破土动工，2011年7月建成并一次性开车成 功。处理系统是氯碱生产中的重要工序，主要 包括氯水洗涤塔、钛冷却器、水雾捕集器、填料塔、泡 罩塔、酸雾捕集器、氯压机、废吸收塔、各种离心 泵等设备。处理系统运行质量的好坏直接影响 着后序系统的正常生产。山东鲁泰干燥采用三 塔流程，压缩输送采用透平机。运行几年来，整 体运行平稳，但也出现了不少问题。现对几年来的 运行情况作一下总结。 1处理工艺流程及特点
1.1处理工艺流程
从电解出来的80 T高温湿，选用钛材管道 输送至氯处理，首先进人氯水洗涤塔的底部，高温湿 不断产出氯水，再用氯水循环栗由塔底部抽出，通过板式换热器冷却、降温后打至塔上部进行循环 冷却，除盐。过多的氯水达到设定液位的55%时, 打至电解脱氯工序。温度降至45丈左右后，由塔的上部进人两级并联的钛管式冷却器再次降温，冷却介质7 t水沿钛管冷却器壳程与管程的相 向流动冷却。冷却温度至11 ~ 15丈，此温度不 易过低，低于9.8 t时，容易造成Cl2 *8^0化合成 物结晶，堵塞管道。钛冷却器冷凝下来的氯水由底 部进人氯水洗涤塔内。含水较多的从钛冷的底 部进人水雾捕集器底部，通过捕集器内硅油棉滤芯 捕集中含有的水分，捕集下来的水也进入氯水 洗涤塔内。
处理工艺流程如图1所示。
温度降低的，含水量却很高，需要进行干 燥。干燥塔采用一、二段填料塔和泡罩塔，干燥介质 利用浓硫酸（冬季质量分数不低于93%，夏季不低 于98%夏季）作为干燥剂。由计量栗打至泡罩塔的 上部，由浓硫酸循环泵从塔底抽出浓硫酸，经板式换 热器打至泡罩层底部。硫酸不断吸收水分，达到硫 酸溢流口时，质量分数达到85% ~90%的硫酸就溢 流到二段填料塔，在二段填料塔内硫酸不断吸收水 分，质量分数达到75% ~ 80%时由溢流管溢流至一
18[作者简介]张海龙（1983—），男，助理工程师，现从事氯碱氯氢处理技术生产工作。[收稿日期]2020-10-07
第5期
张海龙等：处理系统存在的问题及异常情况处理
段填料塔。因硫酸循环过程中温度会升高，水蒸气 分压相应增高，出塔的温度也会相继增高，浓硫酸的 消耗就会增加。所以就要控制硫酸循环温度。将硫
酸板换设定温度随季节的变化控制在14 ~20 1之 间，硫酸温度不宜控制太低，过低时，会形成硫酸化 合物，易造成管道堵塞。
氯水洗涤塔 钛管冷却器一段填料塔二段填料塔泡罩干燥塔酸雾捕集器 压缩机
图1处理工艺流程图
Fig. 1 Process flow diagram of chlorine handling
1.2处理工艺特点
(1)
氯水洗涤塔、i 段填料塔、n 段填料塔、泡 罩塔内采用规整填料和CPVC 材质泰勒a 型花环填 料。规整填料的使用，提高了塔的传质效率。当氯 气中含水量较低时，水蒸气分压很小，干燥过程的进
行非常困难，因此规整填料的选择尤为重要。CPVC 填料的使用增加了气液接触面积，且CPVC 填料耐 高温，不易脆化，不易破碎，一般可使用3 ~4年，大
大减少劳动强度。
(2) 钛管冷却器的换热面积F =300 m 2，采用7 t 冷冻水进行冷却。即使在炎热的夏季仍可将 温度控制在12 ~ 15 t 之间。钛管冷却器和水雾捕 集器冷凝下来的氯水
，
一
起进人氯水洗涤塔循环使
用。少部分氯水定期加入循环水池中，用来杀菌灭 藻且效果显著。多余的氯水由主控人员设定参数， 根据氯水洗涤塔内液位结合现场气动阀，送往电解
进行真空脱氯。3个干燥塔的硫酸板式换热器均采 用7 t 水进行热量交换。7 t 水由冷冻岗位的溴化 锂机组提供，保证供水水温。溴化锂机组采用P L C
控制系统，为安全稳定运行提供了有力保障。(3) 浓硫酸由浓硫酸计量槽经流量计计量后加 人泡罩塔最上层塔板，经降液管逐步溢流至第二、 三、四、五层塔板，浓硫酸吸收中的水分，体积逐 渐增加。当泡罩塔底部液面增加到一定高度时，浓
硫酸依次逆向流人n 段填料塔、I 段填料塔、稀硫酸 槽。根据氯中含水来控制浓硫酸的加入量，同时要
兼顾I 段填料塔出口硫酸质量分数控制在75% ~ 80%之间。
(4)
压缩输送采用STC —SH (9 - 2 -
稻壳发电
VRZ )，单台输送能力20万t /a 。该透平机自动化程 度高，操作简单，每台机组现场设置可独立操作的
PLC 控制柜。
(5) 整套工艺流程采用DCS 监控系统，对 经各塔时的压力和温度都设置了远传显示和信号报 警，做到了在线监控。尤其是所用透平机组的各系 统的温度、压力、位移、流量和振动值都设置了报警
和联锁停车信号。重要工艺参数都做了趋势图，取 点时间间隔为1 s ，并且每班都保存记录，便于出现 异常情况时查分析原因。
2氯压机的原理及系统的组成和结构
2.1离心式压缩机原理
当压缩机的转子在驱动机的驱动下高速旋转
时，叶轮的进口生负压，从而将气体连续的吸人机
内，气体在高速旋转叶轮强大离心力的作用下，压力
得到提高，同时动能也大为增加，随后气体在扩张的 流道中流动时将这部分动能又转化为静压能，使气 体的压力得到进一步的提高，从而达到提高气体压 力的目的[1]。
19
氯 碱工业2021 年
2.2压缩机的系统组成和结构
2.2.1压缩机的系统组成
压缩机系统：气体压缩的核心组成，通过压缩机 系统使气体的压力得到提高。
油路系统：主要为压缩机系统的变速箱和轴承 提供可靠和必要的润滑。
冷却系统：气体经过压缩后，温度升高，冷却系 统就是对每一级压缩后的气体进行冷却，然后再进 人下一级进行压缩。
2.2.2压缩机的结构
缩机系统主要包括：主电机、变速箱、压缩机。
变速箱：行星齿轮系变速箱。
输人转速：丨494 r/min。
输出转速:1〇 116 r/minD
传动比:6.77。
主油泵：螺杆式泵。压缩机正常运行时，是靠主 油泵来给轴承和变速箱提供润滑油，它是一个机械 油泵，只要压缩机主机转动，主油泵就一起转动。2.2.3压缩机
定子：外壳、流道、密封内件、密封腔都采用水平 剖分式。压缩机的级间密封和轴端密封都采用迷宫 密封。
转子：叶轮、轴。叶轮是离心式压缩机唯一的做 功元件，叶轮是封闭式，热装在轴上的。压缩机的最 后一级叶轮和其他叶轮的安装方向相反。这样结构 更加紧凑，而且也可以平衡轴向力。
轴承：水平剖分瓦块式滑动轴承。轴承分为径 向轴承和轴向轴承。轴向轴承主要承受转子的质 量，轴向轴承主要承受转子的轴向推力[2]。
可调进口导叶，可以调节进气量和稳定进口压 力。
2.3氯压机在操作过程中的异常情况
2.3.1压缩空载跳停原因分析
当电解逐渐降电解槽电流，氯压机随着电流的 下降，逐渐开大一台氯压机单机回流阀，关小人口导 叶，观察机后压力，主机电流，流量大小，确定退出负 荷后，通知现场人员关闭进出口阀门。但是当现场 阀门关闭后，主控未及时关小人口导叶（开度 25%)，开大单机回流阀（60%)，现场人员关闭现场 阀门后，主机与系统隔离，导致机前抽力过大，达到 联锁值。主机跳停。
2.3.2处理方法
在主机退出负荷后，与现场人员及时沟通，主控 人员查看参数变化，忙中求稳，现场关闭进口阀的同 20时，就把单机回流阀全部打开，入口导叶关至10%
左右。
3事故处理装置
3.1事故处理装置构成
本工段事故处理共2套，共用3台15 kW
收塔、碱液循环槽、碱液高位槽、碱液循环泵、板式换
热器、管道等构成。
3.2事故氯处理过程
事故氯处理装置就是利用碱液循环槽中已配制
好的质量分数在15% ~ 20%的碱液吸收。经
过碱泵由碱循环槽打入高位槽，当电解工序出现正
压，氯水洗涤塔前压力大于3.0 kPa压穿水封
时高位槽自动下碱。碱循环槽内必须保证有足量合
格的碱液，在吸收塔内经引风机抽负压，吸收电解氯
酸盐及氯压机跳停过程中外泄的。在氯氢处理
工序设置事故氯吸收塔，开停车过程中产生的不合
格废由事故氯吸收塔集中吸收处理，以防止废
外逸。废在吸收塔内被强制循环降温后的
碱液吸收，尾气达标后排放。对正常生产过程中产
生的废采用碱液循环对流随时吸收的方法处
理，副产次氯酸钠，尾气达标排放。
3.3泄漏案例分析及改造措施
正压水封：当系统中压力大于3.5 k P a时，
破水封逸出人废氯系统，设备边上的连通管及
出水口是始终维持液封高度为3.5 kPa(包括持续
补水以及压力波动时管道插入部分内的液
体）。
风机：事故系统采用开一备二的涡形轴流风机，
将废气抽人事故系统。风机抽力的大小，可根据气
动阀和手动旁路阀开关大小，调节风机的抽力。
正压水封失水，从风机口逸出。
3.3.1外逸的经过
某次中班，当班人员在巡检过程中，发现三楼风
机跳停，立即通知当班其他人员。到事故三楼开启
备用风机，当备用风机开启时，从风机口外逸。
3.3.2外逸原因
(1) 主控操作人员未发现塔内碱温度升高，风 机启动信号灯变红，未及时调风机补气阀，抽力过
大。
声纳浮标
(2) 风机未安装出口阀门，不能逐渐调节风机 抽力。
(3)风机抽过大，正压水封出现虹吸现象，插入 氯水中的总管失水，将抽人事故塔内，
碱与
第5期 张海龙等：氣气处理系统存在的问题及异常情况处理
团队监控
反应完全，温度升高。从风机口逸出。
3.3处理方法及工艺改进
(1)
对正压水封进行了改进，从正压封上部350 mm 处开口，设计一 U 形管道，管道上部增加液封， 解决了虹吸现象。稍许打开进水阀门，从液封中查 看水溢流情况，溢流出的氯水进入氯水低位槽，打至 电解脱氯工序。
(2)
安装风机出口阀门，能够进一步有效调节 风机抽力，避免风机抽力不稳。
(3) DCS 上增加风机跳停报警，第一时间能得 到风机跳停信息，及时通知现场处理。
4事故吸收装置开停车的注意事项
(1) 本工序的开车必须在电解通电前开车。(2)
如果是停车以后开车，本工序开车必须在
电解系统运转以前开车。
(3) 本工序不允许在其他工序还在运行中停 车。
高能量活化水
(4)
本工序正常运转的停车，随离子膜电解工
序的停车而停车，并且确认设备和管道内均以置换 彻底，没有剩余，方可停车。
5运行过程出现的问题及解决方案
由于设计失误，事故吸收装置的碱液溢流
管回循环槽的开口较高，溢流不及时易造成“淹 塔”，甚至造成碱液倒流入氯压机的后果。针对上 述情况，做出了如下改进。①根据实际情况，
将进循 环槽的碱液溢流口位置下移50 cm 。②根据事故 塔、废氯塔的循环及碱泵运行情况，将碱泵出口阀适 度关小，控制好碱液循环量。
废硫酸储槽内硫酸倒流入废氯吸收塔造成塔内
循环液温度高，废氯塔塔体内部PVC 焊缝开裂。出
现这种情况是由于设计的失误，加上现场废硫酸储
槽磁翻板液位计的失灵和员工的操作技能不高等因
素造成的。做出了如下改进：将废硫酸储槽去废氯 塔的废气管道进行管口部位变更，由废硫酸储槽槽 体移至封头部位。
2016年8月，2#氯压机的二级密封处甩出仪表
气中的凝结水，仪表系统多处自动阀过滤器内出现
液滴。对此类情况，公司通过在空压站增加2台冷 冻式干燥机和1只高效除油器，解决了此问题。2#氯压机曾因油冷却器列管发生渗漏，7丈水 进人油站引起机组运行异常，触发联锁报警。对此，
将原来用的有压回水改用无压回水，并将7 T 水改
用水质较好的循环水，彻底解决了此类隐患。经过近几年的运行，发现硫酸板式换热器的7 t 水阀门开启度达100% ，分析原因是硫酸中的杂
质附着在板式换热器的换热片上，影响换热效果。
每年大修时对I 段填料塔、n 段填料塔对应的硫酸 板式换热器进行了清洗。填料塔清洗后，整个系统 的阻力明显下降，硫酸板式换热器清洗后，换热效果 较好。
参考文献
[1 ]王世荣，任海静.LYJIIB -0. 35/2200型离心式氯压机在
输送工艺中的应用[C ].第三届“海密梯克”杯氯氢 处理液化、包装工艺、设备交流会论文集.
[2]刘延财.浅析透平机的操作与维护[C ].第三届“海密梯
克”杯氯氢处理、液化包装工艺、设备交流会论文 集.
[编辑：蔡春艳]
《氯碱工业》简介
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托板《氯碱工业》为月刊，于1965年创刊，由锦西化工研究院有限公司主办，国内外公开发行，国内统一刊号CN 21 -1170/TQ , 国际标准刊号ISSN 1008 - 133X , CONDEN 代码LGUOAZ ，美国化学文摘（CA )收录期刊，A 4开本，共48页,2021年定价为240 元/年（平邮免邮费，挂号每期3元邮费，订5套以上免挂号费）。邮发代号:8_ 244。国外发行由中国国际图书贸易集团有限 公司（北京市海淀区车公庄西路35号，1_8)代理，发行代号M 4771，国外定价为60美元/年（含邮资）。
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