磨煤機(jī)磨盤、磨輥現(xiàn)場(chǎng).doc

目 錄2009年第一期（總107期）磨煤機(jī)磨盤、磨輥現(xiàn)場(chǎng)堆焊修復(fù)的可行性分析蔣建榮 1H22-165/320型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)五、六段活塞環(huán)的改造陳玉龍莫江潘廣慶 4噸氨煤氣耗的影響因素及降耗措施莫江 潘廣慶 蘭石東 9精醇系統(tǒng)二塔改三塔經(jīng)驗(yàn)總結(jié)陳玉光 15新液氨稱量罐的設(shè)計(jì)樊本鄭蔣繼國鄧何威 18淺析氯堿項(xiàng)目氯氣處理所采用工藝方案韋其興 21煤棒擠壓機(jī)的電氣改造周繼鋒 29談?wù)劸紟靺^(qū)的安全管理陳玉光 35編委：麥長華肖澤群覃秀鳳王偉英林永新楊柳瓊黃湛伍英芳李兆軍 黃寶蔣玲 溫劍風(fēng) 陸漢模 羅立新 李劍紅蒙郭江編輯：鐘宏梅黃積候葉美玲39磨煤機(jī)磨盤、磨輥現(xiàn)場(chǎng)堆焊修復(fù)的可行性分析建安分廠 蔣建榮磨煤機(jī)是柳化“粉煤氣化技術(shù)”生產(chǎn)設(shè)備中磨制煤粉的主要設(shè)備，其磨盤、磨輥在使用過程中由于磨料在其表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、擠壓造成磨損，尤其是煤中夾雜的硬度高的雜質(zhì)使磨煤機(jī)磨盤表面局部造成嚴(yán)重磨損，成為磨煤機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重大障礙。如果磨盤、磨輥因磨損而整體更換，幾乎每臺(tái)每兩年就要更換一次，每臺(tái)套配件購買就需要百萬余元。而且需要大量的人力和時(shí)間去更換。如果采用堆焊技術(shù)在不拆除的情況下，利用檢修時(shí)間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)（如圖一），將節(jié)約大量維修成本，縮短檢修時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)率。由于磨煤機(jī)磨盤、磨輥的表面堆焊的是特殊耐磨金屬材料，需要特殊的焊接工藝控制措施。 經(jīng)過較長時(shí)間對(duì)其進(jìn)行調(diào)研、學(xué) 圖一 習(xí)，并查閱了相關(guān)資 料后，結(jié)合公司現(xiàn)有條件，利用現(xiàn)有設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)堆焊修復(fù)磨煤機(jī)磨盤、磨輥的可行性進(jìn)行分析。 1磨煤機(jī)磨盤、磨輥堆焊修復(fù)填充層金屬的選用 由于磨煤機(jī)磨盤、磨輥表面在生產(chǎn)運(yùn)行過程中承受一定的沖擊和強(qiáng)烈磨料磨損，因此需要選用既能耐磨料磨損又能承受一定的沖擊載荷的堆焊層金屬。耐磨料磨損的堆焊金屬承受沖擊載荷能力由弱到強(qiáng)的順序是:合金鑄鐵、馬氏體鋼、奧氏體高錳鋼。根據(jù)生產(chǎn)成本和焊接工藝控制要求，其中馬氏體鋼是較理想的選擇。馬氏體鋼具有較高的硬度，屈服強(qiáng)度也較高，能承受中等沖擊，并且可以通過調(diào)節(jié)填充金屬的化學(xué)成分和相應(yīng)的焊接工藝控制措施來獲得。其硬度和耐磨性隨C、Cr含量增高而增高。如果C和Cr含量均高，堆焊層會(huì)出現(xiàn)殘余奧氏體，將促使韌性提高。因此，可選用含C和Cr均較高的高碳馬氏體堆焊合金堆焊修復(fù)磨煤機(jī)磨盤、磨輥。2磨煤機(jī)磨盤、磨輥堆焊特點(diǎn)在磨煤機(jī)磨盤、磨輥堆焊馬氏體組織堆焊層過程中，既具有堆焊層的合金元素被稀釋和燒損，引起堆焊層耐磨性能下降，堆焊熔合區(qū)容易出現(xiàn)延伸性交界面，受沖擊載荷時(shí)可能產(chǎn)生堆焊層剝離現(xiàn)象；熱影響又會(huì)導(dǎo)致堆焊層及熱影響區(qū)成分、組織性能等發(fā)生變化；又具有當(dāng)堆焊填充層厚度較大時(shí)，焊接殘余應(yīng)力較大，焊接變形量大等焊接特性。因此，需要選用適宜的焊接方法和合理的焊接工藝控制措施。3堆焊焊接方法的選擇由于自動(dòng)堆焊與手工堆焊相比較，不僅生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，而且堆焊層性能穩(wěn)定、可重復(fù)性也比手工堆焊好得多。需要現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的磨煤機(jī)磨盤、磨輥表面可由盤動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)調(diào)節(jié)產(chǎn)生有規(guī)律的圓周運(yùn)動(dòng)，具備自動(dòng)焊條件。因此可選用自動(dòng)焊方法堆焊。其中藥芯焊絲CO2氣保焊具有渣氣聯(lián)合保護(hù)，焊縫成形美觀，電弧穩(wěn)定性好，飛濺少且顆粒細(xì)??；焊絲熔敷速度快，比普通熔化極氣保焊使用電流大，焊絲伸出長度較短，熔敷效率和生產(chǎn)效率均較高；通過焊劑成分的調(diào)節(jié)，可達(dá)到要求的焊縫金屬化學(xué)成分，改善焊縫填充金屬機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)。因此，藥芯焊絲CO2氣保焊是磨煤機(jī)磨盤、磨輥表面堆焊的最佳焊接方法之一。4磨煤機(jī)磨盤堆焊工藝控制措施為了保證磨煤機(jī)磨盤、磨輥堆焊層金屬滿足生產(chǎn)需要可采取以下幾方面的焊接工藝措施：（1）根據(jù)需要可以選取預(yù)先堆焊過渡層或障礙層，減少堆焊層的合金元素被稀釋；（2）采取多層多道堆焊、并控制層間溫度，減少焊接熱影響導(dǎo)致堆焊層填充金屬及熱影響區(qū)金屬的化學(xué)成分、金屬組織性能等變化；（3）選用藥芯焊絲代替實(shí)心焊絲，通過焊劑彌補(bǔ)堆焊層被燒損合金元素；（4）通過焊前預(yù)熱及焊后回火等工藝措施，來減少焊接殘余應(yīng)力集中和焊件變形量等。5堆焊焊接設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)磨煤機(jī)磨盤的專用焊接設(shè)備主要有CO2 氣體保護(hù)焊機(jī)、用于磨煤機(jī)磨盤、磨輥表面堆焊修復(fù)的專用焊接裝置及配套使用的微電腦控制臺(tái)、變頻器及水冷設(shè)備等。購買該套設(shè)備需要二十余萬元。如果能利用我公司現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行堆焊修復(fù)，將大大地降低檢修成本。經(jīng)過查閱相關(guān)的資料，了解其中各個(gè)設(shè)備各自的功能和結(jié)構(gòu)后，對(duì)公司現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了全面 圖二分析。建安分廠ZD5-1250型埋弧 自動(dòng)焊設(shè)備自動(dòng)化程度較高，其中焊機(jī)還具有CO2氣體保護(hù)焊功能，可直接利用其焊機(jī)，其控制箱再配一個(gè)可調(diào)節(jié)帶動(dòng)磨盤運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)頻率的變頻器就可代替微電腦控制臺(tái)使用；再根據(jù)磨煤機(jī)磨盤、磨輥現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)需要自制一個(gè)可以沿水平方和垂直方向移動(dòng)調(diào)節(jié)焊接機(jī)頭位置的裝置（見圖二）。水冷系統(tǒng)可以用自來水或自制一個(gè)用水泵送水裝置。投入使用后其自動(dòng)化程度可能較專用設(shè)備稍差，但仍能滿足生產(chǎn)需要。6經(jīng)濟(jì)效益 利用公司現(xiàn)有設(shè)備堆焊修復(fù)磨煤機(jī)磨盤、磨輥，僅維修設(shè)備一項(xiàng)就可以節(jié)省二十余萬元的投入。與磨盤、磨輥整套更換相比，按平均每年更換一臺(tái)計(jì)，可節(jié)約成本近百萬元。施焊時(shí)不需要把磨盤、磨輥從磨機(jī)上拆下來，就可把自制的施焊裝置安裝在磨煤機(jī)內(nèi)進(jìn)行施焊修復(fù)，比更換磨盤的每一個(gè)扇段要簡(jiǎn)單的多，可大幅度縮短檢修時(shí)間。堆焊修復(fù)后的磨盤、磨輥使用壽命比原備件的更長，又保持原有的外形尺寸，可減少備件的采購；磨損的輥套、磨盤上堆焊的耐磨層被磨損后，可以在系統(tǒng)計(jì)劃停產(chǎn)檢修其它設(shè)備時(shí)，經(jīng)過表面處理，又可重新堆焊修復(fù)，反復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。堆焊修復(fù)技術(shù)作為一門學(xué)科應(yīng)用已比較成熟，但在我單位大面積堆焊修復(fù)應(yīng)用還比較少，尤其是磨煤機(jī)磨盤、磨輥焊接難度大的現(xiàn)場(chǎng)堆焊修復(fù)耐磨金屬層。但是我們有信心在充分了解其結(jié)構(gòu)原理后，運(yùn)用理論指導(dǎo)實(shí)踐，經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)其焊接工藝進(jìn)行工藝評(píng)定，不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)。相信在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)指導(dǎo)和支持下，在相關(guān)部門的協(xié)助、配合下，一定能夠取得滿意的結(jié)果。H22-165/320型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)五、六段活塞環(huán)的改造合成分廠 陳玉龍莫 江潘廣慶摘 要：通過分析H22-165/320型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)五、六段活塞環(huán)存在問題，提出改造的措施，運(yùn)行結(jié)果表明改造效果良好。關(guān)鍵詞：氮?dú)錃鈮嚎s機(jī) 活塞 活塞環(huán) 改造 氣閥 材料1簡(jiǎn)介H22-165/320型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)（以下簡(jiǎn)稱H22壓縮機(jī)）是由上海壓縮機(jī)廠設(shè)計(jì)制造，單機(jī)年產(chǎn)合成氨2 萬噸，為臥式四列六級(jí)H型對(duì)稱平衡型壓縮機(jī)，它是目前中型合成氨裝置中氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)的主要機(jī)型，占中型合成氨企業(yè)氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)總數(shù)的1/3 以上。柳化股份公司老合成氨系統(tǒng)共有9臺(tái)H22壓縮機(jī)，機(jī)器運(yùn)行時(shí)間的長短直接影響合成氨的產(chǎn)量?；钊h(huán)是壓縮機(jī)的易損件之一，活塞環(huán)工作的好壞直接影響壓縮機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)。2存在的缺陷H22壓縮機(jī)的一段進(jìn)氣壓力為67kPa，六段排氣終了壓力達(dá)32MPa。從一段到六段的排氣壓力越來越大，這使活塞環(huán)的工作條件越來越惡劣，特別是五、六段的活塞環(huán)。我公司H22壓縮機(jī)原來使用的五、六段活塞環(huán)主要存在缺陷及其引起的問題主要有如下幾點(diǎn)： 活塞環(huán)使用時(shí)間短。更換一次活塞環(huán)大約使用三個(gè)月后就出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，使壓縮機(jī)的打氣量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，這嚴(yán)重影響合成氨產(chǎn)量，并且使能耗增加； 活塞環(huán)容易斷裂。原來使用的粉末冶金活塞環(huán)韌性不夠，在高溫高壓條件下做高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)容易使其產(chǎn)生疲勞腐蝕而斷裂。斷裂后的活塞環(huán)碎片散落在汽缸內(nèi)使活塞產(chǎn)生撞缸，汽缸容易被打裂而出現(xiàn)安全事故。還有一些碎片被高壓氣體吹入出口氣閥當(dāng)中，氣閥由于閉合受阻而產(chǎn)生泄漏，這使得氣閥溫度迅速升高，容易產(chǎn)生著火爆炸的危險(xiǎn)。而且活塞環(huán)在使用三個(gè)月后，五、六段出口氣閥平均每個(gè)月要更換2次左右，每次更換要停車1.5個(gè)小時(shí)以上； 粉末冶金材料的活塞環(huán)硬度較高，在高速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，與汽缸套產(chǎn)生摩擦，容易將汽缸套磨大或者磨成橢圓，高壓氣體泄漏增加，影響打氣量。更嚴(yán)重的是有時(shí)汽缸套被拉毛甚至起槽； 活塞環(huán)更換頻繁，檢修勞動(dòng)強(qiáng)度大，停車時(shí)間長。每一次更換活塞環(huán)需將汽缸拆開，需要至少6名檢修人員通力配合，工作時(shí)間4小時(shí)以上。3 五、六段活塞環(huán)的改造基于H22壓縮機(jī)以上的缺陷，為了保證生產(chǎn)平穩(wěn)、高產(chǎn)運(yùn)行，必須對(duì)五、六段活塞環(huán)進(jìn)行改造。針對(duì)H22壓縮機(jī)五、六段高溫、高壓的工作條件，我們提出了以下幾點(diǎn)改造方案。3.1活塞環(huán)材料的選擇80年代以前，壓縮機(jī)活塞環(huán)普遍使用鑄鐵材料。80年代以后隨著粉末冶金工業(yè)的發(fā)展，壓縮機(jī)活塞環(huán)開始使用粉末冶金。用于制造活塞環(huán)的粉末冶金為粉末冶金減摩材料，又稱燒結(jié)減摩材料，通過在材料孔隙中浸潤滑油或在材料成分中加減摩劑或固體潤滑劑制得，材料表面間的摩擦系數(shù)較鑄鐵小，硬度比較高，但韌性不足。我公司的H22壓縮機(jī)五、六段活塞環(huán)使用的就是這種材料，這種活塞環(huán)在高溫高壓條件下做高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)容易使其產(chǎn)生疲勞腐蝕而斷裂。為了克服粉末冶金活塞環(huán)的缺點(diǎn)，我們必須尋找新的材料來替代它。經(jīng)過借鑒上海大隆機(jī)器制造有限公司的改造經(jīng)驗(yàn)，最終我們選擇了揚(yáng)州長江動(dòng)力設(shè)備有限公司開發(fā)的碳纖四氟新材料。碳纖四氟是碳素纖維的一種，碳素纖維在國際上被譽(yù)為“黑色黃金”，它繼石器和鋼鐵等金屬后，被國際上稱之為“第三代材料”。碳素纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，用碳纖維制成的復(fù)合材料具有極高的強(qiáng)度，且超輕、耐高溫高壓、耐磨擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種物品，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小，因此有很高的比強(qiáng)度。3.2碳纖活塞環(huán)尺寸及使用數(shù)量的確定H22壓縮機(jī)五段活塞上原來共有16道活塞環(huán)，每道活塞環(huán)外徑為185mm，寬為6mm，厚7mm（18567 mm）。六段活塞上原有24道活塞環(huán)，每道活塞環(huán)外徑為115mm，寬5mm，厚5mm（11555 mm）。為了使活塞環(huán)的徑向也有一定的強(qiáng)度，我們?cè)诓桓淖冊(cè)钊h(huán)外徑尺寸的情況下，將其寬度尺寸及厚度尺寸增加到10mm，五段活塞環(huán)尺寸變?yōu)?851010 mm，六段活塞環(huán)尺寸變?yōu)?151010 mm。確定了活塞環(huán)的尺寸，我們請(qǐng)專家?guī)兔怂忝考?jí)活塞中活塞環(huán)的數(shù)量，經(jīng)過計(jì)算，五段活塞只需要6道，六段活塞需要8道。3.3活塞的改造經(jīng)過核算，要在五段活塞上加工6道活塞環(huán)槽，在六段活塞上加工8道活塞環(huán)槽。為了節(jié)約改造成本，我們將原來活塞上的活塞環(huán)槽進(jìn)行補(bǔ)焊填滿后，再用車床進(jìn)行挖槽加工。活塞環(huán)槽的加工尺寸深為mm，寬為mm。碳纖四氟制造的活塞環(huán)徑向強(qiáng)度不足，活塞容易下沉，使活塞環(huán)磨損加速，壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間減少?？紤]到改造后的活塞由于活塞環(huán)道數(shù)的減少，有足夠的空間，我們?cè)诨钊形恢迷黾右坏榔鹬巫饔玫耐型撸型卟牧蠟殂~合金。五段活塞體改造前后的簡(jiǎn)圖如圖1所示，六段活塞體改造前后的簡(jiǎn)圖如圖2所示。3.4活塞環(huán)的裝配過程及技術(shù)要求活塞環(huán)的裝配過程如下：、 把活塞裝到活塞桿上擰緊后，將活塞的防松保險(xiǎn)鐵裝好；、 將活塞環(huán)放入汽缸內(nèi)檢查開口量，五段活塞環(huán)在汽缸內(nèi)的開口量為4.04.5mm，六段活塞環(huán)在汽缸內(nèi)的開口量為3.54.0mm；、 將開口量合格的活塞環(huán)裝到活塞上，由于活塞環(huán)的徑向強(qiáng)度不高，比較容易掰開，注意不能太過用力，防止活塞環(huán)發(fā)生變形而失去彈性。安裝時(shí)相鄰活塞環(huán)的開口不能在同一方向，要將它們錯(cuò)開；、 安裝好活塞環(huán)后，用深度尺測(cè)量活塞沉入活塞環(huán)槽的深度，五、六段活塞環(huán)應(yīng)沉入活塞環(huán)槽0.5mm 。然后用塞尺測(cè)量活塞環(huán)與活塞環(huán)槽的間隙，五、六段活塞環(huán)與活塞環(huán)槽的間隙為0.100.15mm ；、 測(cè)量好以后，再檢查相鄰活塞環(huán)開口是否錯(cuò)開，調(diào)整好以后在活塞上淋些潤滑油，這樣方便將活塞環(huán)裝入汽缸中；、 用行車將汽缸體吊起，慢慢把活塞環(huán)擠入汽缸內(nèi)，然后對(duì)準(zhǔn)螺絲眼將汽缸體與壓縮機(jī)機(jī)身用高壓螺絲連接起來。在扳緊螺絲的時(shí)候要注意，先對(duì)稱緊四顆螺絲，然后再逐一扳緊，這樣避免安裝不平而漏氣。4改造的效果 為了不至于使生產(chǎn)受到太大的影響，我們先對(duì)三臺(tái)H22壓縮機(jī)進(jìn)行了改造，經(jīng)過2年的試運(yùn)行證明，達(dá)到了以下效果： 壓縮機(jī)的打氣量、出口壓力和溫度等指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)； 活塞環(huán)使用時(shí)間變長。原來的活塞環(huán)大約使用3個(gè)月后就需更換，改造后的活塞環(huán)平均使用壽命達(dá)到1年，最常的達(dá)到1年半； 活塞環(huán)不容易斷裂，有效保護(hù)出口氣閥不受損壞。原來平均每月要更換一次氣閥，現(xiàn)在平均10個(gè)月才更換一次，長的甚至達(dá)到14個(gè)月。 有效保護(hù)汽缸套，拆開修理時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)汽缸套被磨大或者磨成橢圓，更沒有發(fā)現(xiàn)缸套起槽或者出現(xiàn)裂紋； 降低檢修費(fèi)用，減少檢修人員勞動(dòng)強(qiáng)度。每臺(tái)機(jī)每年可節(jié)約檢修費(fèi)用58萬元，增產(chǎn)創(chuàng)造效益每年每臺(tái)機(jī)30萬元以上。以上幾點(diǎn)充分證明此次改造是成功的。參考文獻(xiàn)：1 林梅等活塞式壓縮機(jī)原理機(jī)械工業(yè)出版社，19872 成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社，1998噸氨煤氣耗的影響因素及降耗措施合成分廠 莫 江 潘廣慶 蘭石東摘 要：從工藝上分析了影響噸氨半水煤氣耗的因素，并提出了具體的工藝優(yōu)化措施，降低噸氨煤氣消耗。關(guān)鍵詞： 半水煤氣高壓機(jī)弛放氣噸氨煤氣耗（半水煤氣耗）是合成氨成本的一個(gè)重要考核指標(biāo)，我公司考核指標(biāo)為3200 Nm3/tNH3，其值的高低不僅可以反映出合成氨的成本，還可以反映出合成氨系統(tǒng)的設(shè)備情況、各崗位操作情況、各段氣體質(zhì)量、氣體回收情況等。影響噸氨煤氣耗的因素較多，在正常生產(chǎn)情況下，從造氣、凈化、精煉、合成到碳銨的每一個(gè)化工操作崗位及分析崗位都會(huì)直接或間接的影響噸氨煤氣耗，另外，設(shè)備、儀表、電器故障也會(huì)影響噸氨煤氣耗。為此，我們對(duì)影響噸氨煤氣耗的因素進(jìn)行探討，以降低噸氨煤氣消耗。1半水煤氣質(zhì)量的影響及提高其質(zhì)量的方法半水煤氣質(zhì)量是影響噸氨煤氣耗的一個(gè)重要因素，也是影響噸氨電耗及其它消耗的重要因素。半水煤氣中有效氣體成份為H2、CO、N2，影響半水煤氣質(zhì)量的因素主要有CO2、CH4、水汽、總硫等雜質(zhì)氣體，這些雜質(zhì)成份含量高，會(huì)降低半水煤氣的有效成份，使氨產(chǎn)量降低，噸氨煤氣耗增加。1.1 影響因素分析1.1.1 CO2。半水煤氣中CO2含量對(duì)氨產(chǎn)量、噸氨煤氣耗影響較大，CO2為合成氨的無用氣，需在凈化和精煉工序加以脫除。我公司11機(jī)滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，每小時(shí)處理的半水煤氣量約為94600 Nm3，半水煤氣中CO2含量每增加1%，噸氨煤氣耗增加約32 Nm3/tNH3。1.1.2 CH4。半水煤氣中CH4含量高不僅會(huì)降低半水煤氣的有效成份，更主要的是使氨合成塔補(bǔ)充新鮮氣的CH4含量增高，增加氨合成塔的弛放氣量，氨合成塔補(bǔ)充新鮮氣的CH4含量與弛放氣量計(jì)算如下表： 表1：補(bǔ)充新鮮氣CH4含量與弛放氣量（除氨后）計(jì)算表新鮮氣CH4（%）1.01.21.41.61.82.02.22.42.6弛放氣量（m3/噸氨）7287102118134150166182199說明：弛放氣CH4以19%計(jì)算從表1可看出，新鮮氣中CH4含量每增加0.2%，合成塔弛放氣量增加約為16Nm3/tNH3，半水煤氣中CH4含量為1.3%左右。1.1.3 水汽濃度。651送出的半水煤氣為飽和水汽狀態(tài)，主要受半水煤氣的溫度影響，溫度越高，飽和水汽濃度越高，水的飽和蒸汽壓、水汽濃度與溫度的關(guān)系見表2。表2：常壓下水的飽和蒸汽壓、水汽濃度與溫度的關(guān)系溫度（）16171819202122232425飽和蒸汽壓（kPa）1.841.962.092.222.372.512.732.843.023.20水汽濃度（%）1.671.781.902.022.152.282.482.582.752.91溫度（）26272829303132333435飽和蒸汽壓（kPa）3.363.563.804.014.244.494.755.035.325.62水汽濃度（%）3.053.243.453.653.854.084.324.574.845.11溫度（）36373839404142434445飽和蒸汽壓（kPa）5.946.286.626.997.387.788.208.649.109.58水汽濃度（%）5.405.716.026.356.717.077.457.858.278.71 從表2可看出，溫度越高，水汽濃度增加越大，溫度從25升至30，水汽濃度增加0.94%，半水煤氣耗增加約30Nm3/tNH3；溫度從30升至35，水汽濃度增加1.26%，半水煤氣耗增加約40Nm3/tNH3；溫度從35升至40，水汽濃度增加1.6%，半水煤氣耗增加約51Nm3/tNH3。1.1.4 總硫。半水煤氣中總硫高除會(huì)降低半水煤氣有效成份外，還對(duì)脫硫、脫碳、甲醇觸媒和銅洗影響較大，特別是對(duì)甲醇觸媒影響大，使觸媒活性下降快，觸媒層溫度高，各種副反應(yīng)多，粗醇產(chǎn)量低，觸媒使用時(shí)間短，每爐觸媒使用時(shí)間不到100天，粗醇產(chǎn)量降低及觸媒更換快，會(huì)增加噸氨煤氣耗。1.2 提高半水煤氣質(zhì)量的措施通過以上對(duì)影響半水煤氣質(zhì)量的因素分析，提高半水煤氣質(zhì)量，是降低噸氨氣耗的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。1.2.1 CO2和CH4含量主要受造氣爐溫影響，因此優(yōu)化造氣工藝操作，降低半水煤氣CO2和CH4含量，可降低噸氨煤氣耗。1.2.2 半水煤氣溫度主要受氣溫和造氣洗氣塔影響，氣溫影響是不可控制，但是可通過提高造氣洗氣塔的冷卻效果來降低半水煤氣的溫度。1.2.3 總硫高低主要取決于原料煤的硫含量，另外，原料煤的質(zhì)量也是影響產(chǎn)氣量和氣體質(zhì)量的重要因素，因此提高采購原煤質(zhì)量，是提高氨產(chǎn)量，降低噸氨煤氣耗的第一環(huán)節(jié)。2高壓機(jī)的影響及應(yīng)對(duì)措施2.1 水冷器倒氣高壓機(jī)一、二、三段水冷器及平衡段水冷器為列管式換熱器，容易倒氣，即壓縮后的氣體漏到冷卻水中。高壓機(jī)水冷器多，倒氣機(jī)率大，若倒氣大，對(duì)氨產(chǎn)量、噸氨氣影響大。因此，及時(shí)判斷、發(fā)現(xiàn)倒氣的水冷器，并及時(shí)修理，及時(shí)消除壓蓋、頂絲、填料漏氣，可減少氣體損失，提高產(chǎn)量，降低噸氨半水煤氣耗。2.2 氣體回收各臺(tái)高壓機(jī)氣體回收情況，對(duì)噸氨煤氣耗影響大，高壓機(jī)排油水，開停車較多，加上卸載閥、排油水閥內(nèi)漏，若不將氣體回收，會(huì)使噸氨煤氣耗增加50100Nm3，因此，在正常生產(chǎn)中和開停車過程中水柱不高時(shí)，均要回收氣體。3甲醇塔的影響及措施3.1 粗、淡醇弛放氣回收正常生產(chǎn)時(shí)我公司每小時(shí)粗醇產(chǎn)量約為5噸，粗、淡醇弛放氣量每小時(shí)約為300Nm3，粗、淡醇弛放氣中的CO+H2含量為70%以上，影響噸氨煤氣耗12Nm3。分廠已將粗、淡醇弛放氣全部回收，并確保正常回收，降低噸氨煤氣耗。3.2 粗醇產(chǎn)量每噸粗醇耗原料氣約為2200Nm3，每噸氨耗原料氣約為2635Nm3，相比之下，每噸粗醇耗原料氣比每噸氨耗原料氣要低435Nm3，而且生產(chǎn)粗醇不需放弛放氣，因此，提高粗醇產(chǎn)量，可以降低噸氨煤氣耗。4合成塔的影響及措施4.1 進(jìn)塔氣CH4含量合成塔是影響噸氨煤氣耗的關(guān)鍵之處，我公司三個(gè)塔的操作、進(jìn)塔氣CH4的控制對(duì)噸氨煤氣耗有較大影響，進(jìn)塔氣CH4含量越低，弛放氣量越大，進(jìn)塔氣CH4含量與弛放氣量計(jì)算如表3。表3：進(jìn)塔氣CH4含量與弛放氣量計(jì)算表進(jìn)塔氣CH4（%）141516171819202122弛放氣量（Nm3/tNH3）172160150142134127120115109說明：補(bǔ)充新鮮氣CH4含量1.8%計(jì)算，弛放氣量為除氨后的量進(jìn)塔氣CH4含量低不僅使弛放氣量大，還會(huì)降低氨產(chǎn)量，使噸氨煤氣耗高。造成進(jìn)塔氣CH4含量低、弛放氣量大的主要原因有：原因分析采取措施弛放氣排放量控制不當(dāng)提高進(jìn)塔氣CH4含量，減少弛放氣量氨分離器跑氣嚴(yán)格操作，杜絕氨分離器跑氣填函氣漏大及時(shí)消除漏氣，循環(huán)機(jī)填函氣漏大時(shí)，及時(shí)修理三個(gè)合成塔調(diào)節(jié)不當(dāng)調(diào)節(jié)好三個(gè)合成塔的負(fù)荷，優(yōu)化操作4.2 硅膠再生氣回收透平循環(huán)機(jī)的硅膠干燥器510天倒用一次，進(jìn)行再生，用六段氣再生，每小時(shí)用氣約150Nm3，小硅膠再生需4小時(shí)左右，大硅膠再生需10小時(shí)左右。硅膠再生頻繁，用氣量大，對(duì)氨產(chǎn)量影響較大。為此，對(duì)再生氣回收，可降低噸氨煤氣耗。我公司從2003年9月開始，每次再生硅膠時(shí)，均將再生氣回收到高壓機(jī)一段出口。4.3 氨塔的塔后吹除氣是否全部經(jīng)弛放氣管去碳銨或去膜回收有兩種情況塔后吹除氣不能全部經(jīng)弛放氣管去碳銨。一種是：一個(gè)氨塔觸媒還原，另兩個(gè)氨塔生產(chǎn)時(shí)，為維持高氫還原和較高的生產(chǎn)負(fù)荷，塔后需排放的氣量較大，弛放氣總管壓力超標(biāo)，為確保安全，部分氣體只能直接從塔后放空到大氣中；另一種是：?jiǎn)嗡秹海韮伤?fù)荷重，弛放氣總管壓力超標(biāo)，卸壓時(shí)氣體直接放空到大氣中。 5氣體回收的影響及措施5.1 669再生氣回收669再生氣中CO+H275%，再生氣量每小時(shí)為1300 Nm3左右，即每噸氨的再生氣量約為50 Nm3。因此，精煉工序做好再生氣的回收工作，可較大幅度降低噸氨煤氣耗。5.2 碳銨H2回收一部分是回收弛放氣中的H2，另一部分是回收脫碳一閃氣中的H2。合成塔補(bǔ)充新鮮氣中CH4含量高，弛放氣量大，噸氨弛放氣約為140Nm3，弛放氣中H2含量為45%左右，即噸氨弛放出的H2約為60Nm3；脫碳一閃氣中H2含量為20%左右，氣量大。這兩部分氣體回收情況及回收氣體的質(zhì)量，對(duì)噸氨煤氣耗影響較大，需要碳銨工序做好這兩部分氣體回收工作。5.3 膜回收二級(jí)尾氣改回收膜回收二級(jí)尾氣中H2含量約為55%，每小時(shí)流量約為1000 Nm3，回收這部分氣體可在一定程度上降低噸氨半水煤氣耗。6其它影響因素及措施6.1 各工序分離器跑氣，設(shè)備、管線漏氣半水煤氣從651送出到氨合成塔，經(jīng)過的設(shè)備、管線多，分離器多，任何一處漏氣或排液、排油水時(shí)跑氣都會(huì)增加噸氨煤氣耗。增強(qiáng)各化工崗位操作操作人員責(zé)任心，按時(shí)巡檢，對(duì)查出的漏氣缺陷及時(shí)消除，做到排液、排油水時(shí)不跑氣，可降低噸氨煤氣耗。6.2 設(shè)備問題設(shè)備泄漏或因設(shè)備問題需停車卸壓修理，都會(huì)增加噸氨煤氣耗。加強(qiáng)設(shè)備管理，確保設(shè)備長周期運(yùn)行，減少開停車次數(shù)，可降低噸氨煤氣耗。6.3 大幅度停車大幅度停車，卸壓放空，損失的氣體多，噸氨煤氣耗必將大幅上升，要杜絕此類事故發(fā)生。6.4 各環(huán)節(jié)的重視程度公司對(duì)與半水煤氣消耗有關(guān)的單位制訂更為科學(xué)細(xì)致的量化考核機(jī)制，使各單位、各環(huán)節(jié)都高度重視，最大限度避免原料氣的浪費(fèi)和泄漏，是降低噸氨煤氣耗最有效的措施之一。6.5 煤氣計(jì)量表的準(zhǔn)確性計(jì)量部門形成定期校表的的制度，確保計(jì)量準(zhǔn)確，以便反映真實(shí)消耗水平。參考文獻(xiàn)：1 楊春升 韓福順等.中小型合成氨廠生產(chǎn)操作問答M.化學(xué)工業(yè)出版社.2004.2 梅安華. 小型合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè). 化學(xué)工業(yè)出版社.1996-02.3 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司 編. 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.2003-8-1.4 劉光啟.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)（無機(jī)卷）（精）.化學(xué)工業(yè)出版社.精醇系統(tǒng)二塔改三塔經(jīng)驗(yàn)總結(jié)合成分廠陳玉光摘要：本文對(duì)精醇系統(tǒng)由二塔精餾工藝改造為三塔精餾工藝的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)預(yù)精餾塔、主精餾塔、加壓精餾塔的改造內(nèi)容進(jìn)行了敘述。關(guān)鍵詞：二塔精餾 三塔精餾 加壓塔柳州化工股份有限公司有兩套精醇系統(tǒng)，均為兩塔精餾工藝，單套系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為14千噸/年。08年初，根據(jù)精醇市場(chǎng)銷售形勢(shì)，我公司決定擴(kuò)大精醇系統(tǒng)生產(chǎn)能力，將一套二塔精餾系統(tǒng)改造為三塔精餾系統(tǒng)，單套精醇系統(tǒng)生產(chǎn)能力提高到50千噸/年。1精醇系統(tǒng)改造思路單套精醇系統(tǒng)年產(chǎn)量由14千噸提高到50千噸，必須改變?cè)a(chǎn)工藝，在預(yù)精餾塔（簡(jiǎn)稱預(yù)塔）與主精餾塔（簡(jiǎn)稱主塔）之間新增加一個(gè)加壓精餾塔（簡(jiǎn)稱加壓塔），改二塔精餾工藝為三塔精餾工藝，同時(shí)更換預(yù)塔、主塔塔板，提高單塔負(fù)荷，以達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。2預(yù)塔的改造2.1預(yù)塔塔板的改造預(yù)塔原裝有61層塔板，塔板間距為300mm，塔板類型為加高舌形斜孔篩板塔。需先將舊塔板整體割除，保留塔簡(jiǎn)體。割除塔板時(shí)，需注意從塔盤支撐圈與塔壁之間焊縫處割，割口要平整。新塔板為徑向側(cè)導(dǎo)噴射塔板，板間距擴(kuò)大至400mm，共裝46層。安裝新塔板時(shí)，先逐層焊好塔盤支撐圈，然后將焊接時(shí)產(chǎn)生的焊渣須敲凈清除，否則焊渣被帶入系統(tǒng)，導(dǎo)致流量調(diào)節(jié)閥堵塞。塔內(nèi)清理工作完成后，再逐層安裝新塔盤。2.2預(yù)塔回流管線改造原預(yù)塔回流管線上沒有設(shè)置調(diào)節(jié)閥組，調(diào)節(jié)回流量時(shí)只能用回流泵出口閥手動(dòng)調(diào)節(jié)，操作起來十分不便。借系統(tǒng)改造的機(jī)會(huì)，在預(yù)塔回流管上新增一組調(diào)節(jié)閥組，將儀表信號(hào)引入DCS系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)節(jié)回流比。2.3加大預(yù)塔回流收集槽原預(yù)塔回流收集槽容積為2m3，系統(tǒng)生產(chǎn)能力擴(kuò)大后，預(yù)塔冷凝后的甲醇量增加了約一倍?；亓魇占蹣O易滿槽，不利于甲醇油水的萃取分離。在原預(yù)塔回流收集槽旁并聯(lián)一臺(tái)3M3的回流收集槽，使回流收集槽總?cè)莘e達(dá)到5M3，保證預(yù)塔的排油效果。2.4更換預(yù)塔再沸器原預(yù)塔再沸器換熱面積為30m2，考慮到擴(kuò)產(chǎn)后預(yù)塔負(fù)荷加大，為保證預(yù)塔熱負(fù)荷，更換一臺(tái)換熱面積為80m2的預(yù)塔再沸器。2.5預(yù)塔冷凝器的改造原預(yù)塔冷凝器使用年限長，列管內(nèi)漏嚴(yán)重，將其整體更換，新裝兩臺(tái)冷凝器。預(yù)塔頂?shù)募状細(xì)庀冉?jīng)一級(jí)冷凝器，再到二級(jí)冷凝器后放空。一級(jí)冷凝液與二級(jí)冷凝液分開采出，以保證預(yù)塔回流液中輕組份的脫除。3主塔的改造3.1主塔塔板改造主塔原有93層塔板，需將舊塔板全部割除，方法同2.1。新塔板為70層，板間距400mm。3.2主塔進(jìn)料位置的調(diào)整主塔原進(jìn)料口為14、17、19層，工藝調(diào)整后，需增大提餾段高度，把主塔進(jìn)料位置提高到27、29、31層，平時(shí)選擇29層進(jìn)料。將原進(jìn)料口上盲板封閉，新開三個(gè)進(jìn)料口。3.3主塔排油口改造新增36、38、40層主塔排油口，采出異庚酮，保證精醇產(chǎn)品質(zhì)量。3.4主塔冷凝器改造取消原主塔四臺(tái)小冷凝器，新增兩臺(tái)主塔冷凝器，串聯(lián)使用。一級(jí)冷凝器換熱面積達(dá)到450m2,二級(jí)冷凝器做為一級(jí)冷凝器的補(bǔ)充，可根據(jù)主塔放空溫度高低決定二級(jí)冷凝器開或不開。3.5主塔采出位置改造原主塔采出位置在主塔頂部，從塔板直接采出。新增加壓塔后，由于加壓塔采出管與主塔采出管在進(jìn)入中間貯槽前要并管。加壓塔采出管的壓力達(dá)到0.5Mpa以上，若主塔仍從塔板采出，會(huì)造成兩根采出管的壓力差，導(dǎo)致主塔無法正常采出。將主塔采出位置改到主塔回流管上，使主塔能夠正常采出。4加壓塔4.1加壓塔的構(gòu)造及工藝新增一臺(tái)直徑為1000的加壓塔，塔板層數(shù)為70層，塔操作壓力控制在0.6Mpa。加壓塔的工藝流程為：從預(yù)塔底部采出的甲醇液經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱到110以上，通過加壓塔進(jìn)料泵送入加壓塔。加壓塔頂不設(shè)冷凝器，加壓塔頂?shù)募状細(xì)庵苯幼鰹橹魉俜衅鞯臒嵩矗c主塔底甲醇液進(jìn)行換熱，冷凝后進(jìn)入加壓塔回流收集槽做為加壓塔回流液。此工藝充分利用了加壓塔產(chǎn)生的熱量，節(jié)省主塔蒸汽。4.2加壓塔回流收集槽頂設(shè)置放空管加壓塔操作壓力達(dá)到0.6Mpa，考慮到安全操作的需要，必須要設(shè)置防超壓裝置。在加壓塔回流收集槽頂部配置放空管及壓力調(diào)節(jié)閥組，并在旁路設(shè)置安全閥。一旦發(fā)生加壓塔超壓，可及時(shí)卸壓到主塔，經(jīng)冷卻后不凝氣放空。4.3加壓塔的采出加壓塔成品采出位置選在加壓塔回流收集槽頂部，采出的精醇成品溫度高達(dá)100，將加壓塔采出的精醇與預(yù)塔進(jìn)料的粗甲醇進(jìn)行換熱，充分利用加壓塔產(chǎn)生的熱量，換熱后的成品精醇再經(jīng)冷卻采出至中間成品貯槽。4.4加壓塔再沸器排出冷凝水的再利用加壓塔再沸器的殼程在換熱后生成大量的高熱量的冷凝水，溫度達(dá)到110，將這部份冷凝水用來給加壓塔進(jìn)料甲醇換熱。5改造后精醇系統(tǒng)運(yùn)行情況我公司精醇系統(tǒng)從二塔精餾工藝改為三塔精餾工藝后，經(jīng)過系統(tǒng)清洗、試投料開車，至今已運(yùn)行了半年。產(chǎn)量達(dá)到6.5噸/小時(shí)，基本上達(dá)到改造前提出的50千噸/年的目標(biāo)。系統(tǒng)蒸汽耗達(dá)到1.45噸蒸汽/噸精醇，產(chǎn)品質(zhì)量滿足GB3382004標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運(yùn)行中也存在一些問題：如產(chǎn)品中醇、堿度時(shí)有波動(dòng)；系統(tǒng)蒸汽耗仍有下降空間。這些問題將在今后的改造中繼續(xù)摸索解決。6結(jié)語綜合上述可得出結(jié)論，我公司精醇系統(tǒng)從原來的二塔精餾工藝改為三塔精餾工藝基本上是成功的，為另一套精醇系統(tǒng)的擴(kuò)產(chǎn)改造奠定了基礎(chǔ)。以上改造的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)僅供廣大同行參考。新液氨稱量罐的設(shè)計(jì)合成分廠 樊本鄭蔣繼國鄧何威摘 要：分析液氨稱量罐更換的原因，并對(duì)新液氨稱量罐的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析，設(shè)備投用后使用效果良好。關(guān)鍵詞：稱量罐、設(shè)計(jì)、材料、安全性1概況我公司液氨稱量罐是合成分廠671工號(hào)液氨庫區(qū)中的主要設(shè)備之一，屬類壓力容器，安裝在冰機(jī)廠房南面、火車道旁邊。氨庫液氨儲(chǔ)槽中的液氨，通過管路、閥門、流量計(jì)送到計(jì)量槽內(nèi)，再由計(jì)量槽出口總管輸送至液氨稱量罐中，然后由液氨稱量罐底部的電子稱稱出罐內(nèi)的液氨重量，根據(jù)罐內(nèi)的液位和壓力，再通過壓力（正常操作壓力1.61.7MPa， 最高工作壓力2.0MPa），開關(guān)閥門調(diào)節(jié)流量，準(zhǔn)確地輸送到汽車灌裝儲(chǔ)槽內(nèi)或液氨瓶中（以液氨瓶灌裝為主）。7個(gè)液氨儲(chǔ)槽（30001300024mm）的進(jìn)出口都配有管線相互連通，操作工可以從其中任意一個(gè)液氨罐的出口輸出液氨。2更換原因原屬于公司運(yùn)銷部液氨罐裝站、火車道旁的一臺(tái)舊液氨稱量罐（800204016mm，容積V=1.02m3），于2007年移交給合成分廠管理時(shí)，這臺(tái)壓力容器已過檢驗(yàn)期，且容器的相關(guān)資料不齊全，下封頭腐蝕較嚴(yán)重，筒體接管焊縫處也存在缺陷；而且沒有安裝液位計(jì)顯示液位，也缺少安全閥等安全附件。如果聯(lián)系市鍋檢所進(jìn)行檢驗(yàn)、修復(fù)、做耐水壓試驗(yàn)等項(xiàng)目，所需的時(shí)間較長、檢修費(fèi)用太高；于是通過公司機(jī)動(dòng)部與分廠領(lǐng)導(dǎo)、設(shè)備員一道商議，決定重新設(shè)計(jì)、制造一臺(tái)容量（體積）更大的液氨稱量罐，并在進(jìn)料口至筒體內(nèi)底封頭焊接虹吸管，配備有磁性翻板液位計(jì)和安全閥等安全附件。3新液氨稱量罐的設(shè)計(jì)參數(shù)3.1首先，其設(shè)計(jì)壓力達(dá)到2.5MPa，滿足了稱量罐最高壓力2.0MPa的強(qiáng)度要求。另容器水壓試驗(yàn)時(shí)總質(zhì)量（即稱量罐裝滿液氨）為2199kg，符合在電子稱重量范圍之內(nèi)。3.2材料的選用和擴(kuò)容、虹吸容器主體材質(zhì)（母材）由碳鋼改成壓力容器專業(yè)鋼16MnR，其材質(zhì)的工作溫度范圍在-20450，而液氨稱量罐的工作溫度范圍在-2040（入口/出口），參數(shù)完全適合本臺(tái)容器；依據(jù)液氨稱量罐下面的電子稱的最大稱重量3000kg，將容器直徑由800mm增大至900mm，厚度由原來的16mm增加到18mm，高度由2040mm增加到2380mm，全容積加大至1.2m3。3.3在進(jìn)料（進(jìn)口）管的筒體內(nèi)側(cè)至底封頭煨彎成虹吸管，虹吸管的作用是利用液體的壓力差，使液氨上升后再流到低處，液氨會(huì)由壓力大的一邊（進(jìn)口）流向壓力小的一邊（出口），直到兩邊壓力（入口/出口）壓力相等，容器內(nèi)的液面變成相同的高度時(shí)，液體就會(huì)停止流動(dòng)，利用虹吸現(xiàn)象很快就可將容器內(nèi)的液氨抽出，以方便往后此臺(tái)容器到檢驗(yàn)期限時(shí)，進(jìn)入罐內(nèi)實(shí)施修理和檢測(cè)探傷。3.4增設(shè)安全附件在面向操作臺(tái)處，即容器的東側(cè)設(shè)計(jì)、安裝了一個(gè)磁性翻板液位計(jì)（UZ4.0M-1200-0.6 BF304C），同時(shí)在容器出口放空管處增設(shè)一個(gè)安全閥，在安裝之前還對(duì)容器做了耐水壓強(qiáng)度試驗(yàn)；在安裝過程中，還將馳放氣管、進(jìn)氨、出氨等處原來使用時(shí)間長、已老化、容易產(chǎn)生泄漏的舊膠管都更換成不銹鋼管（383.5）；從而消除了安全隱患，確保了操作工安全、穩(wěn)定灌裝，安全性能增強(qiáng)。4結(jié)論新的液氨稱量罐經(jīng)過上述選用材料、增大容量（體積）、以及增設(shè)磁性翻板液位計(jì)和安全閥的改造后，結(jié)果表明，不僅該容器使用壽命（周期）得到提高、減輕了檢修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還節(jié)省了檢修費(fèi)用和檢測(cè)探傷的費(fèi)用，而且在環(huán)保方面也有一定的益處；改造后也創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益（包括檢修、探傷費(fèi)用等）。參考文獻(xiàn)：1 壓力容器手冊(cè) （上、下），勞動(dòng)人事出版社出版，1987年。2 壓力容器安全監(jiān)察手冊(cè)，中國勞動(dòng)出版社出版，1991年。3 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第三版，第1卷，化學(xué)工業(yè)出版社，1998年。4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第三版，第2卷，化學(xué)工業(yè)出版社，1998年。淺析氯堿項(xiàng)目氯氣處理所采用工藝方案氯堿項(xiàng)目組 韋其興摘要：通過對(duì)高溫濕氯氣處理（除水分、除雜和壓縮）所采取的不同工藝方案作比較分析，闡明了我公司氯堿項(xiàng)目氯氣處理采用的是優(yōu)化的工藝方案。關(guān)建詞：氯氣 冷卻 干燥 壓縮氯氣處理在氯堿生產(chǎn)中是承上啟下的工序，是電解槽穩(wěn)定操作，安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。從電解槽出來的濕氯氣，有較高的溫度（約90），并伴有大量的水汽及夾帶鹽霧等雜質(zhì)。這種濕氯氣對(duì)鋼材及大多數(shù)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用，因而使得生產(chǎn)及輸送極不方便，但干燥氯氣對(duì)鋼材等常用材料的腐蝕在通常條件下是較小的。因此氯氣處理工序的主要任務(wù)是將高溫濕氯氣進(jìn)行冷卻、干燥和加壓輸送等單元操作。1氯氣處理的基本原理從電解槽出來的濕氯氣一般溫度在90左右，所夾帶的水蒸汽量見下表：溫度101520253035404550g(水)/kg濕氯氣3.14.35.98.110.814.719.826.234.9溫度556065707580859095g(水)/kg濕氯氣46.261.682.51121152193385711278從上表可以看出，飽和濕氯氣中水蒸汽含量與溫度有密切聯(lián)系，溫度下降10濕氯氣含水蒸汽量降低近一半，例如：90時(shí)水蒸汽含量為571g/kg濕氯氣，80時(shí)則為219g/kg濕氯氣，到10時(shí)水蒸汽含量僅為3.1g/kg濕氯氣，只相當(dāng)為90時(shí)的1/184。由此可見濕氯氣首先需進(jìn)行冷卻，這不僅可除去濕氯氣中99.5%左右的水蒸汽，而且可大大降低后面硫酸干燥的負(fù)荷，減少硫酸與水反應(yīng)生成的熱量，大幅度降低硫酸的單耗。干燥氯氣的干燥劑是濃硫酸，因?yàn)闈饬蛩峋哂休^高的脫水效率、不與氯氣反應(yīng)、氯氣在硫酸中的溶解度低、濃硫酸對(duì)鋼鐵設(shè)備和管道腐蝕小、稀硫酸可回收利用，以及硫酸具有價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn)。氯氣的干燥,是以硫酸與濕氯氣接觸后，氯氣中的水分被硫酸吸收而實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)過程是物質(zhì)（水分）以擴(kuò)散作用從一相（氣相）轉(zhuǎn)移到另一相（液相硫酸）的過程，簡(jiǎn)稱傳質(zhì)過程。這個(gè)過程的推動(dòng)力決定于氣膜擴(kuò)散的速率，而被處理氣體氯氣中的水含量決定于硫酸水溶液面上方的蒸汽分壓。當(dāng)溫度一定時(shí)，硫酸濃度愈高，水蒸汽分壓愈低；而硫酸濃度一定時(shí)，溫度降低則水蒸汽分壓隨之降，從而加大了傳質(zhì)過程的推動(dòng)力。所以，在操作中選擇適當(dāng)?shù)牧蛩釢舛群筒僮鳒囟?，將?huì)提高氯氣干燥效果，并可降低硫酸的消耗。2濕氯氣冷卻工藝過程氯氣冷卻可分為直接冷卻、間接冷卻和直接間接冷卻流程2.1直接冷卻流程如圖1所示，直接冷卻流程是以工業(yè)水在填料塔或空塔內(nèi)直接噴淋洗滌氯氣，以降低濕氯氣的溫度。因水與氯氣直接接觸傳熱，冷卻水吸收氯氣后形成氯水，氯水經(jīng)蒸汽加熱或真空脫氯部分氯氣得以回收，或采用空氣吹除氯氣用堿吸收制次氯酸鈉。直接冷卻流程的優(yōu)點(diǎn)是可以洗除部分鹽霧及其它有機(jī)油污等雜質(zhì)，但所形成的氯水若進(jìn)行蒸汽加熱脫氯，則將消耗大量蒸汽；而且使用的冷卻水必須不含有銨鹽，否則易生成NCl3；它在液氯中積累就有發(fā)生爆炸的可能。2.2間接冷卻流程濕氯氣經(jīng)第一鈦管冷卻器以工業(yè)水冷卻至40后，再進(jìn)入第二鈦冷卻器以冷凍鹽水或冷凍水冷卻至12-15，然后經(jīng)除霧器去水霧后進(jìn)入干燥塔。間接冷卻法流程簡(jiǎn)單，氯水廢液少，處理方便，氯氣損失少，缺點(diǎn)是氯氣中有些雜質(zhì)不易洗凈，氯氣中含較多鹽霧及雜質(zhì)，影響后面工序如除水霧及干燥的效率。工藝流程如圖2所示。2.3直接間接冷卻流程濕氯氣經(jīng)氯水洗滌塔以36氯水噴洗后，出口溫度為40，再進(jìn)入第二鈦冷卻器以冷凍鹽水或冷凍水冷卻至12-15，然后經(jīng)除霧器去水霧后進(jìn)入干燥塔；氯水洗滌塔底的氯水經(jīng)氯水泵加壓輸送進(jìn)入氯水熱交換器以工業(yè)水冷卻后再進(jìn)入氯水洗滌塔頂循環(huán)噴洗冷卻進(jìn)塔濕氯氣，洗滌塔底部分氯水（氯中冷凝液）送去真空脫氯回收部分氯氣。直接間接冷卻流程兼有以上兩種流程的優(yōu)點(diǎn)，既能洗滌氯氣，又不增加廢液（除氯中冷凝液外），不多消耗氯氣。因此，我公司氯堿項(xiàng)目的氯氣冷卻采用這種工藝流程，如圖3所示。3氯氣干燥工藝過程氯氣干燥大致可分為兩大類，即采用填料塔的多塔制流程、強(qiáng)化塔型的泡沫塔流程3.1 填料塔流程一般有三塔串聯(lián)和四塔串聯(lián)兩種。四塔串聯(lián)的干燥氯氣的含水量指標(biāo)和硫酸單耗可更低些，但投資及動(dòng)力費(fèi)用等就比三塔串聯(lián)高。如圖所示，濕氯氣冷卻后進(jìn)入第一干燥塔底,通過填料層與75%硫酸逆流接觸，除去部分水后，經(jīng)除霧器除酸霧，進(jìn)入第二干燥塔底，在填料層與比第一干燥塔略濃的硫酸逆流接觸，再除去部分水分后進(jìn)入第三干燥塔底，在填料層與濃硫酸逆流接觸，又除去部分水分，再經(jīng)除霧器除酸霧后去氯氣壓縮機(jī)。96%濃硫酸進(jìn)入第三干燥塔底，再用泵輸送經(jīng)冷卻器入塔頂噴淋，吸水后流至塔底，塔底多余的硫酸溢流進(jìn)入第二塔底，用泵輸送經(jīng)冷卻器入二塔頂噴淋，吸水后流至塔底，塔底多余的稀硫酸溢流到第一塔塔底，用泵輸送經(jīng)冷卻器入一塔塔頂噴淋，吸水后流至塔底，塔底多余的稀硫酸不斷溢流至廢硫酸貯槽。工藝流程如圖4所示。3.2 強(qiáng)化塔型的組合塔流程強(qiáng)化塔有泡沫塔、泡罩塔等形式，并有在塔底設(shè)置填料塔或噴霧塔的混合塔組。這些塔操作的空塔速度一般是填料塔的1倍左右，而強(qiáng)化塔與填料塔體積之比卻為1：1220左右，兩者體積相差甚大。在填料塔內(nèi)需用48秒時(shí)間完成的干燥操作，在強(qiáng)化塔內(nèi)只需數(shù)秒即可完成。由此可見強(qiáng)化塔的優(yōu)越性。我公司采用填料塔與泡罩塔組合而成的干燥塔干燥氯氣。如圖所示，冷卻后濕氯氣進(jìn)入組合塔底部，通過填料層與循環(huán)噴淋稀硫酸逆流接觸，除去大部分水分后繼續(xù)往上通過五層泡罩塔板與濃硫酸逆流接觸，又除去部分水分后從塔頂排出，經(jīng)除霧器除酸霧后去氯氣透平壓縮機(jī)。95-98%濃硫酸由硫酸高位槽進(jìn)入到干燥塔頂部的泡罩塔板上，并經(jīng)降液管逐級(jí)溢流而下吸收氯氣中微量水分，后匯集到填料層的循環(huán)酸中繼續(xù)吸收水分，最后流到塔底。塔板上設(shè)有冷卻盤管，通冷卻水移走硫酸在吸收水分時(shí)產(chǎn)生的熱量。塔底的循環(huán)酸用泵輸送經(jīng)冷卻器冷卻后入干燥塔的填料層，循環(huán)吸收氯氣中水分，塔底多余的稀硫酸輸送到罐區(qū)。3.3 氯氣干燥流程評(píng)述填料塔流程的操作平穩(wěn)，彈性較大，特別是剛開車時(shí)氯氣流量小，它幾乎同滿負(fù)荷操作一樣能達(dá)到對(duì)水分要求的指標(biāo)。泡沫塔流程在氯氣負(fù)荷過小時(shí)水分達(dá)不到要求的指標(biāo)，因此在操作中不得不開啟回路管線，使一部分氯氣由壓縮機(jī)出口再回流至干燥塔進(jìn)口或電解槽氯氣總管。填料塔占地面積大、投資多，雖然平時(shí)操作方便，但大修時(shí)清理檢修條件極差，即費(fèi)工又費(fèi)時(shí)。泡沫塔或泡罩塔設(shè)備小，產(chǎn)量大、投資省、占地少、易操作、易清理，并且動(dòng)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，維護(hù)方便，但阻力降較填料塔大，增加氯氣壓縮機(jī)動(dòng)力消耗。干燥用三或四塔串聯(lián)的填料塔，各塔的硫酸操作濃度不同，各自循環(huán)冷卻噴淋，倒酸靠溢流或泵輸送，因此只需控制硫酸的濃度及冷卻后的溫度就可以直接得到氯氣干燥效果。日本與中國小廠多數(shù)采用此法。中國大型廠多采用泡沫塔或組合塔，干燥過程是在泡沫塔（或泡罩塔）中用不同濃度的硫酸進(jìn)行操作，填料塔可以大流量硫酸循環(huán)、冷卻、硫酸稀釋時(shí)放出的熱量能及時(shí)移出，使硫酸上方水蒸汽壓降低，有利于降低硫酸的消耗及干燥效果的改善。如圖5所示。4 氯氣的壓縮輸送氯氣的壓縮輸送可采用單級(jí)鼓風(fēng)機(jī)，液環(huán)式壓縮機(jī)，往復(fù)式壓縮機(jī)、透平機(jī)和螺桿或壓縮機(jī)等。氯堿廠常用的是納氏泵和透平壓縮機(jī)兩種。4.1 納氏泵系統(tǒng)納氏泵流程中最大特點(diǎn)是利用硫酸進(jìn)行冷卻循環(huán)以排除氯氣受壓時(shí)產(chǎn)生的熱量。因納氏泵工作壓力不高，壓縮產(chǎn)生的熱量大部分被硫酸帶走，而硫酸又有冷卻器進(jìn)行冷卻，一般氯氣出口溫度不超過80，對(duì)碳鋼材質(zhì)的使用是安全的，所以納氏泵流程中不設(shè)氯氣冷卻器。納氏泵的流程如圖，干燥氯氣進(jìn)納氏泵壓縮至0.150.3Mpa(表壓),并依次經(jīng)過硫酸分離器、硫酸除霧器，將夾帶的硫酸及酸霧分離掉，然后送往各需氯部門。98%濃硫酸經(jīng)硫酸高位槽在啟動(dòng)泵前由其進(jìn)口加到納氏泵中，泵啟動(dòng)后硫酸隨氯氣一起壓出進(jìn)入硫酸分離器，在其內(nèi)硫酸與氯氣分離，然后在硫酸冷卻器中進(jìn)行冷卻，經(jīng)冷卻的硫酸返回納氏泵入口。流程圖如圖6所示在納氏泵中，要求硫酸的濃度在92%以上，以減少泵在高溫下的腐蝕。由于氯氣在經(jīng)干燥塔后尚含少量水，在泵內(nèi)部分地被硫酸吸收，所以硫酸濃度會(huì)降低，需要用98%濃硫酸去取代被稀釋了的泵內(nèi)硫酸。4.2 透平壓縮機(jī)系統(tǒng)透平壓縮機(jī)是一種具有蝸輪的離心式壓縮機(jī)，借葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使氣體壓縮，其作用與液體輸送所用的離心泵或離心式風(fēng)機(jī)相似，因?yàn)闅怏w的壓縮消耗機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為熱能，所以在透平機(jī)的每一段壓縮比不能過大，并在級(jí)間需設(shè)有中間冷卻器以移去熱量，使氣體體積減小以利于壓縮過程的逐級(jí)進(jìn)行。如圖所示,含水100ppm，不含鹽霧、硫酸液滴、有機(jī)雜質(zhì)，含氯約95%（vol）的干燥氯氣，壓力不低于0.085MPa（絕壓），進(jìn)入氯氣透平壓縮機(jī)一級(jí)入口，經(jīng)一級(jí)葉輪壓縮后，氯氣進(jìn)入中間冷卻器，冷卻后氯氣進(jìn)入壓縮機(jī)二級(jí)入口壓縮，出來的氯氣進(jìn)入后冷卻器，出后冷卻器的氯氣壓力達(dá)到0.17MPa（表壓）左右，通過分配臺(tái)至各用用氯工段。為防止壓縮機(jī)發(fā)生喘振及倒吸現(xiàn)象，將壓縮后的部分氯氣回流到壓縮機(jī)一級(jí)入口或干燥塔進(jìn)口，以保證氯氣連續(xù)壓送。另外還