水噴射泵在氯氣尾氣吸收中的應(yīng)用

朱寸英，李艷莉

（邯鄲市新陽光化工有限公司，河北 邯鄲 056000）

邯鄲市新陽光化工有限公司作為一個(gè)集氯堿、農(nóng)藥于一體的綜合性化工企業(yè)，在氯氣加壓輸送及多種尾氣吸收過程中一直采用納氏泵抽真空系統(tǒng)來抽送吸收液氯充裝尾氣，耗能高、耗硫酸量大、檢修工作量大、噪音大。因此，尋求高效、節(jié)能、經(jīng)營費(fèi)用低且操作簡單的新型真空設(shè)備取代納氏泵，具有十分重大的意義。2010年7-9月，進(jìn)行了水噴射泵試驗(yàn)，試驗(yàn)采用50TS P—0.0973--100水噴射泵代替正在使用的YLJ—300/3.0納氏泵。通過對2種設(shè)備試驗(yàn)對比，取得了明顯效果。

1 納氏泵

1.1 納氏泵系統(tǒng)簡介

在化工生產(chǎn)中，納氏泵作為抽吸或加壓干燥氯氣、氯化氫、氫氣等而得到廣泛的應(yīng)用。它采用98%的硫酸作循環(huán)液，廣泛用于農(nóng)藥、樹脂、石油化工、電解化工等化工行業(yè)；如果選用水做循環(huán)液，還可以用來抽吸氮?dú)?、乙炔、乙烯等不溶于水的多種化工氣體。

1.2 納氏泵工作原理

納氏泵泵殼呈橢圓形，其中裝有葉輪，葉輪上帶有很多爪形葉片。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體在離心力作用下被甩至四周，沿壁形成一橢圓形液環(huán)。殼內(nèi)充液量應(yīng)使液環(huán)在橢圓短軸處充滿泵殼與葉輪的間隙，而在長軸處形成2個(gè)月牙形的工作腔。工作腔內(nèi)各葉片間的空隙形成逐漸由小變大的密封室，將氣體吸入，然后由大變小，將氣體強(qiáng)行排出。泵內(nèi)所充液體，必須不能與氣體起化學(xué)反應(yīng)。

1.3 工藝流程配置及使用情況

納氏泵工藝流程見圖1。

氯氣尾氣經(jīng)尾氣緩沖罐緩沖后被納氏泵抽走，經(jīng)氣液分離器排入堿池或堿吸收塔被堿液吸收。納氏泵中的98%硫酸循環(huán)液經(jīng)螺旋板冷卻器冷卻降溫后循環(huán)使用，濃度降到93%時(shí)再換新酸，廢酸打至廢硫酸罐中。

該工藝在使用過程中，出現(xiàn)了許多問題。

（1）在液氯充裝鋼瓶過程中，使用頻率低，納氏泵長時(shí)間處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（2）納氏泵、螺旋板冷卻器維修、更換率太高。

（3）消耗硫酸。

（4）能耗高。

2 水噴射泵

2.1 水噴射泵系統(tǒng)簡介

在精細(xì)化工生產(chǎn)裝置中，當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)要求真空度不太高時(shí)，常用一定壓力的水作為工作液體，用水噴射泵來產(chǎn)生真空。水噴射泵中水的流速度為15～30 m/s，屬于粗真空設(shè)備，常用于液體的蒸發(fā)、混合、提升、懸浮固體及聚狀物的輸送和混合。由于水噴射器有產(chǎn)生真空和冷凝蒸汽的雙重作用，更適用于腐蝕性氣體及毒性氣體存在的場合，而且該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，無運(yùn)動(dòng)部件，安裝、操作管理都方便，所以應(yīng)用極為廣泛。

2.2 水噴射泵工作原理

水噴射泵是利用水流高速噴射獲得真空，其工作原理是利用離心泵所提供的一定壓力的液體介質(zhì)，通過噴嘴將壓力能轉(zhuǎn)化為高速動(dòng)能，使吸氣室形成真空而將吸氣口氣體或液體帶入喉管，并進(jìn)到擴(kuò)散管進(jìn)行乳化形成高速混合流。若被吸氣體是可以凝結(jié)或可溶性的，則在高速射流表面，大部分氣體可被凝結(jié)成液體；若是非凝結(jié)或非溶性氣體，則在吸氣口被吸后，通過擴(kuò)散管排放。

2.3 工藝流程配置

水噴射泵真空工藝流程示意圖見圖2。

堿循環(huán)泵抽送液堿至水噴射泵形成真空，氯氣尾氣經(jīng)緩沖罐被抽到水噴射泵中，堿與氯氣接觸進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)入堿池再循環(huán)，當(dāng)液堿的濃度降低到一定時(shí)，更換堿液。

2.4 設(shè)備性能

型號：50TS P—0.0973--100

吸氣量：100 m3/h

真空度：0.097 3 MPa

配化工泵：80FS P—50型

為提高吸收能力，選用高揚(yáng)程的IHF80-50-200泵代替80FS P—50型離心泵，吸收能力提高20%。該泵參數(shù)為電機(jī)功率：15 kW；流量：50 m3/h；揚(yáng)程：50 m。

3 納氏泵與水噴射泵抽真空工藝在氯氣抽真空中的使用對比情況

（1）水噴射泵工藝中，氯氣尾氣直接在水噴射泵中完成吸收。納氏泵抽真空靠硫酸循環(huán)才能形成真空，必須增加硫酸循環(huán)冷卻工藝。

（2）水噴射泵工藝中所用設(shè)備有堿吸收池、尾氣緩沖罐、堿循環(huán)泵及電機(jī)、水噴射泵。納氏泵抽真空工藝包括堿池、尾氣緩沖罐、納氏泵及電機(jī)、螺旋板冷卻器、氣液分離器、濃硫酸罐、廢硫酸罐。其中，堿池及尾氣緩沖罐為2種工藝均必須使用的設(shè)備，而水噴射泵工藝中其他設(shè)備一套約為一萬元，納氏泵系統(tǒng)中其它設(shè)備約為四萬元，水噴射泵工藝可節(jié)約設(shè)備費(fèi)用約三萬元。

（3）水噴射泵工藝中沒有復(fù)雜的操作。納氏泵抽真空操作過程中，啟動(dòng)泵加硫酸及換硫酸工作非常繁鎖，需要操作人員技術(shù)熟練。

（4）水噴射泵工藝中的堿循環(huán)泵以及水噴射泵在該公司也有使用，維修率很低，幾年之內(nèi)，基本勿需維修。納氏泵工藝由于操作復(fù)雜，在操作及使用過程中容易造成設(shè)備的損壞，約3個(gè)月大修1次，三大件共需約一萬元。螺旋板冷卻器約一年更換1次，約一萬元，納氏泵與螺旋板1年設(shè)備維修費(fèi)用共需約二萬元。

（5）水噴射泵工藝中除堿之外，不需其他原料。納氏泵工藝中每年耗硫酸約一百噸。

（6）水噴射泵工藝中電機(jī)功率為15 kW，納氏泵工藝中電機(jī)功率為55 kW，按一年365天，電機(jī)每天運(yùn)行10 h計(jì)算，水噴時(shí)泵年降耗電約14.6 kW·h（不包括冷卻硫酸的電耗）。

（7）納氏泵工藝操作過程麻煩，在操作及使用過程中，容易發(fā)生氯氣泄漏及硫酸燒傷等安全事故。

（8）在納氏泵工藝中使用硫酸作循環(huán)液，產(chǎn)生大量廢酸，在泵或管道維修過程中或密封處都會(huì)產(chǎn)生一些酸排放。

4 結(jié)論及建議

（1）水噴射泵和其配套的離心泵，均為鋼襯耐腐蝕泵，泵的機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕以及耐溫急變性能，均能達(dá)到氯氣、堿、次氯酸的要求。

（2）抽氣量計(jì)算：在尾氣吸收操作中，抽氣量最大的是鋼瓶充裝前的抽氣，經(jīng)計(jì)算約為0.87 m3，按操作時(shí)間1 min計(jì)算，每小時(shí)抽氣量約為五十二立方米，完全滿足使用要求。

（3）在尾氣吸收操作過程中要求最大的真空度為0.055 MPa，水噴射泵的真空度為0.097 3 MPa，滿足使用要求。

（4）水噴射泵使用液堿作吸收液，液氯工段有4個(gè)堿吸收池，可滿足使用要求。

（5）該抽真空泵系統(tǒng)工藝簡單，操作方便，尾氣直接與吸收液在泵內(nèi)完成吸收過程。

水噴射泵抽真空工藝至今已經(jīng)使用3個(gè)月，在使用過程中在真空泵的氣體進(jìn)口處容易出現(xiàn)鹽的堵塞現(xiàn)象，經(jīng)過改進(jìn)，已經(jīng)得到解決。

建議：水噴射泵代替納氏泵在氯氣生產(chǎn)或氯氣使用企業(yè)的尾氣吸收過程中應(yīng)用，具有能耗低，噪音小，維修工作量小等優(yōu)點(diǎn)，有利于節(jié)約能源，減少投資和生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用，改善勞動(dòng)條件和工作環(huán)境，且獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。