透平机与液环机组并用技术.doc

透平机与液环机组并用技术改造
李学伟，刘彩红
（唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305）
摘 要：介绍了唐山三友氯碱有限责任公司两期烧碱装置氯气输送部分的工艺改造方案，实现透平机与液环机组并用的创新成果。
关键词：工艺改造；透平机与液环机并用；创新成果
The technological reformation about parallel operation of turbine-type and liquid ring-type chlorine compressor
（Li xue-wei ,Liu cai-hong）
(Tangshan Sanyou chlor-alkali Co.,Ltd., Tangshan 063305, China)
Abstract: The technological reformation about chlorine transportation in two production system of caustic soda at Tangshan Sanyou chlor-alkali company were introduced. The achievement of parallel operation of turbine-type and liquid ring-type chlorine compressor was realized in this innovation .
Keywords: process reformation;Parallel operation of turbine-type and liquid ring-type chlorine compressor ; technological innovation

唐山三友氯碱有限责任公司于2004年成立并开工建设，多年来，通过改扩建现已具备40万吨烧碱40万吨聚氯乙烯的生产能力。该公司共有三套烧碱生产装置，首套装置10万吨能力于2005年开车运行，第二套装置15万吨能力于2007年投入生产，第三套零极距电解槽于2012年3月开车成功。涉及本次技术改造的烧碱装置为第一套和第二套装置氯气输送压缩部分，利用进口西门子离心氯气压缩机的长周期稳定运行能力，提高装置的运行稳定性。
1改造前工艺情况
1.1液环氯压机的运行情况
一期装置氯气输送设备选用了纳西姆的液环氯气压缩机，使用初期两年，运行基本平稳，但随着机组运转时间变长，检修次数上升，同时检修维护无法完全达到标准，致使性能下降、机组状况逐步劣化，不能长周期运行，曾出现过多次机组轴承故障、机械密封大量泄漏等事故，造成装置频繁波动，影响了生产安全。
1.2离心氯气压缩机运行状况
二期装置在建设时选用了在氯碱行业有最多业绩的西门子离心氯气压缩机，由于离心机组设计先进、制造精良，运行中没有出现过机械故障，只是部分仪表因外界因素影响导致机组出现过联锁跳车情况，通过生产总结和经验积累，对仪表问题进行相应改进防范措施，机组可以长周期无故障运行，大大减少了系统停车次数，保证了生产的稳定和安全。
1.3改造需求
由于二期装置在建设施工时选择了两步走，静止装置按照15万吨能力设计制造，初期电解槽、氢压机、氯压机均按照10万吨能力采购，后期通过增加电解槽和机组达到设计产能要求。在后期改造增产时，考虑透平机运行后期会存在性能下降，新增氯气压缩机的采购选用了直接满足电解总体产能的大机组，形成了氯气压缩机能力富余，使小机组处于备用闲置状态。
结合两期装置的运行现状，公司提出充分利用现有设备，将备用机组灵活利用，实现透平机与液环机并用的改造目标。
2技术改造方案
2.1一期系统的原有工艺流程
一期氯气压缩工艺流程是经泡罩干燥塔干燥后的氯气直接进入氯气压缩机进行压缩，三台液环压缩机，正常开二备一，倒换使用，压缩后的氯气经酸雾捕集器除雾过滤，然后纯净的氯气进入分配台向下游输送。机后的酸雾捕集器为两台，原设计使用国产滤芯，后因捕集效果差，其中2#酸雾捕集器在2008年通过技术改造更换为进口孟莫克滤芯，一台即满足10万吨处理能力，而1#捕集器未做改动，进出口阀门处于关闭状态，留作备用。简单工艺流程如图1所示。

图1 一期装置氯气压缩工艺流程
2.2二期系统的原有工艺流程
二期氯气压缩工艺流程是经过泡罩干燥塔处理的氯气先经过酸雾捕集器除雾过滤，纯净干燥的氯气再进入氯气压缩机进行压缩，两台离心氯气压缩机，均为西门子氯气压缩机组，1#机组为10万吨氯气处理能力，2#机组为15万吨氯气处理能力，压缩后的氯气进入分配台向下游输送。在正常生产时，单开2#机组即满足电解装置产能，使1#机组大部分处于备用闲置状态。简单工艺流程如图2所示。

图2 二期装置氯气压缩工艺流程
2.3工艺改动方案
依据确定的改造目标，针对生产装置进行如下改动：
A、在一期装置泡罩干燥塔出口增加1#阀门，用于切断去液环压缩机的管线，同时增加2#阀门和管线使干燥后的氯气进入1#酸雾捕集器；
B、捕集器滤芯更换为孟莫克进口滤芯以确保除雾效果，保护离心机组；
C、在1#酸雾捕集器出口增加管线通过3#阀门进入二期备用离心氯气压缩机的进口；
D、压缩后的氯气经过4#、5#阀门及管线返回一期装置进入氯气分配台，使1#离心机组可以通过阀门和管线并入一期装置使用。
具体改造后工艺流程见图3。
图3 改造后氯气压缩工艺流程
2.4控制系统的改造
本次技术改造核心在于将二期备用1#离心机组作为一个整体去考虑改造方案。在装置上只通过阀门及管线使其具备进入和退出一期装置的能力，而机组原有的仪表电气控制基本不参与改造，涉及机组与两套电解装置的联锁是通过在两套DCS系统间使用继电器接点信号和软硬开关来实现的。
首先针对改造后的运行方式，必须将氯气压缩机对电解槽的联锁条件进行修改，将原有程序“氯压机全部跳车”→联锁“电解槽全部停车”修改为“任意一台氯压机机组停车” →联锁“电解槽全部停车”，也即是将原有的逻辑关系由“AND”改为“OR”，然后在一期增加“1#透平机组停车” →联锁“电解槽全部停车”的联锁程序，并设置单项“解除/投入”开关，同时对“电解槽全部停车”联锁压缩机组停的程序增加“停1#透平机组” 联锁项。详细的联锁方案如图4所示。
图4 一期系统联锁逻辑图的修改
在二期系统中依照一期改动，将原有“氯压机全部跳车”→联锁“电解槽全部停车”修改为“任意一台氯压机机组停车” →联锁“电解槽全部停车”，设置“解除/投入”开关，可以使1#透平机机组具有隔离二期系统的自由位置。详细的联锁方案如图5所示。

图5 二期系统联锁逻辑图的修改
机组的DCS操作通过为一期操作员增加一台二期DCS系统的下位机操作站实现，操作并不复杂，很容易掌握。
3改造后运行情况
改造后，二期装置备用透平机组可以任意运行在两套装置中，可以与一期液环机组并用和倒换，同时依然可以在二期装置中并用和倒换，增加了两套装置运行的灵活性和可靠性。截止改造后两年的运行情况，没有一次因为氯气压缩机组故障导致系统减产停车的问题出现，使两套烧碱系统运行的稳定性大大提高。
李学伟（1982年4月出生，男，汉族，籍贯河北省遵化市，工程师，2005年毕业于秦皇岛燕山大学，应用化学学士学位）
唐山三友氯碱有限责任公司
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刘彩红（1984年9月出生，女，汉族，籍贯河北省秦皇岛市，助理工程师，2008年毕业于河北科技大学，化学工程与工艺学士学位）
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