氯氣透平機(jī)回流管積液原因分析及處理措施

王 闖

（昊華宇航化工有限責(zé)任公司，河南 沁陽 454591）

昊華宇航化工有限責(zé)任公司二期燒堿裝置生產(chǎn)能力24萬t/a，采用的氯氣壓縮機(jī)為西門子透平壓縮機(jī)，型號(hào)規(guī)格STC－SH，其中Q=10300 Nm3/h，N=580 kW。2017年7月，燒堿裝置系統(tǒng)跳停，透平機(jī)聯(lián)鎖跳停，在開車準(zhǔn)備過程中，氯氫處理崗位氯氣透平機(jī)出現(xiàn)多次啟動(dòng)后喘振跳停。經(jīng)過現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)透平機(jī)回流管道有積液，導(dǎo)致氣路不暢。經(jīng)過清理，透平機(jī)恢復(fù)啟動(dòng)，系統(tǒng)正常開車。

1 氯氣處理工藝簡述及透平機(jī)開停機(jī)操作

1.1 氯氣處理工藝簡述

由電解來的高溫濕氯氣，首先進(jìn)入洗滌塔被氯水洗滌冷卻后進(jìn)入鈦管冷卻器冷卻脫水，經(jīng)水霧捕集器分離冷凝水。然后氯氣進(jìn)入干燥塔填料段去除氯氣中水分，填料段干燥后的氯氣繼續(xù)上升，逐層通過泡罩被98%的濃硫酸干燥。干燥后的氯氣經(jīng)酸霧捕集器將酸霧和夾帶的雜質(zhì)去除后，進(jìn)入透平機(jī)壓縮加壓后分別送至液氯和合成。

1.2 透平機(jī)開停機(jī)操作

當(dāng)燒堿系統(tǒng)跳停時(shí)，氯氣透平機(jī)進(jìn)出口關(guān)閉，回流自控閥打開，事故廢氯氣自控閥打開，氯氣進(jìn)入一級(jí)廢氣吸收塔。開機(jī)時(shí)進(jìn)出口關(guān)閉，回流閥全開，事故廢氯氣閥關(guān)閉，根據(jù)進(jìn)口壓力調(diào)整進(jìn)口導(dǎo)葉閥和回流閥開度，當(dāng)出口壓力升至與分配臺(tái)壓力一致時(shí)，迅速打開透平機(jī)出口手動(dòng)閥，將氯氣并入原氯總管。

2 原因分析

與透平機(jī)相連的氯氣管道工藝流程示意圖見圖1。現(xiàn)場設(shè)備管道布置情況為氯氣回流管正好處于透平機(jī)前后兩個(gè)處理裝置的最低點(diǎn)。回流管積液有兩個(gè)來源，一個(gè)是透平機(jī)前氯氣酸霧捕集器過來的酸霧，另一個(gè)是透平機(jī)后一級(jí)廢氣吸收塔倒流的堿液。透平機(jī)回流管積液取樣分析結(jié)果顯示，液體酸濃度高達(dá)47%，同時(shí)氯氣分配臺(tái)氯氣含水達(dá)到500×10－6。

圖1 氯氣管道工藝流程示意圖

2.1 酸霧捕集器局部短路導(dǎo)致進(jìn)透平機(jī)氯氣夾帶酸霧

酸霧捕集器在檢修時(shí)，打開設(shè)備吊出濾芯檢查，發(fā)現(xiàn)濾芯因長時(shí)間使用已開始老化，且濾芯底部因氯氣進(jìn)氣量大造成硫酸液面波動(dòng)，有浸泡痕跡。為減少設(shè)備檢修費(fèi)用，延長濾芯使用周期，在沒有對(duì)濾芯進(jìn)行更新情況下，將酸霧捕集器內(nèi)硫酸全部排至干燥塔，檢修完畢開車至燒堿系統(tǒng)跳停時(shí)酸霧捕集器內(nèi)一直無硫酸液位。

捕集器濾芯老化破損未及時(shí)更新，拆裝后固定濾芯時(shí)密封不嚴(yán)，酸霧捕集器的液面低于濾芯液封杯口，均會(huì)形成局部氯氣短路，導(dǎo)致氯氣夾帶酸霧。在透平機(jī)進(jìn)口過濾器前氯氣進(jìn)口三通處氯氣與酸液分離，酸液逐漸累積到透平機(jī)回流旁路閥上部及透平機(jī)回流自動(dòng)閥后部管道。系統(tǒng)跳停后，透平機(jī)回流自動(dòng)閥打開，回流管積酸。

2.2 一級(jí)廢氣吸收塔進(jìn)氣口倒流堿液

一級(jí)廢氣吸收塔進(jìn)氣管因塔內(nèi)液面波動(dòng)造成管中富集堿液，倒流至透平機(jī)事故廢氯氣自控閥后部積累，系統(tǒng)跳停后，透平機(jī)事故廢氯氣自控閥打開，堿液從透平機(jī)排廢氯氣管中倒竄進(jìn)透平機(jī)出口管道，一部分進(jìn)入氯氣分配臺(tái)，另一部分再通過透平機(jī)出口管與回流管三通流至氯氣回流管道。導(dǎo)致氯氣分配臺(tái)，氯氣含水高達(dá) 500×10－6，透平機(jī)回流管積液。

2.3 氯氣夾帶酸霧和廢氣吸收塔堿液混合

從透平機(jī)回流管積液取樣分析結(jié)果液體酸濃度47%來看，并不是單一來自酸霧捕集器的硫酸或者一級(jí)廢氣吸收塔的堿液，而是兩種液體的混合。酸霧捕集器的硫酸來自干燥塔泡罩段，硫酸濃度在90%～98%，一級(jí)廢氣吸收塔的堿液濃度在15%左右，當(dāng)燒堿系統(tǒng)跳停時(shí)，透平機(jī)回流自控閥與事故廢氯氣自控閥同時(shí)打開，兩者在透平機(jī)回流管最低處水平管內(nèi)混合，形成酸濃度47%的積液，回流管道積液氣路不暢，導(dǎo)致透平機(jī)啟動(dòng)后多次喘振跳停，無法正常啟動(dòng)。

3 處理措施

將透平機(jī)回流管道積液進(jìn)行清理后，透平機(jī)恢復(fù)啟動(dòng)，系統(tǒng)正常開車。為防止透平機(jī)回流管道積液問題再次發(fā)生，采取了以下處理措施：（1）及時(shí)更換酸霧捕集器濾芯，保證檢修質(zhì)量；（2）加強(qiáng)現(xiàn)場生產(chǎn)管理，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，正常生產(chǎn)時(shí)酸霧捕集器內(nèi)應(yīng)有適當(dāng)?shù)囊何槐３植都聛淼牧蛩嶙匀灰缌鳎苑缆葰獍l(fā)生短路；（3）在透平機(jī)回流管最低點(diǎn)、事故氯氣至一級(jí)廢氣吸收塔水平進(jìn)口處和氯氣分配臺(tái)底部分別加裝帶試鏡的排污口，定期檢查，發(fā)現(xiàn)有積液及時(shí)排放；（4）定期在氯氣分配臺(tái)取樣分析氯氣含水，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。