溴化锂机组在氯碱生产中的应用

张向锋，张广军，马晓锦

（河南煤化集团永银化工实业有限公司，河南舞阳462400）

溴化锂机组在氯碱生产中的应用

张向锋，张广军，马晓锦

（河南煤化集团永银化工实业有限公司，河南舞阳462400）

介绍了溴化锂机组的工作原理及在氯碱生产中选择机组的注意事项。

溴化锂吸收式制冷机组；热源；冷却水；冷剂水真空度；缓蚀剂

溴化锂吸收式制冷机组就是以溴化锂溶液为载体，通过溴化锂溶液中的水在真空状态下的汽化来吸收高温介质热量的一种制冷方法。该方法充分利用废热资源来达到制冷的目的，节能效果非常明显。在河南煤化集团永银化工20万t/a聚氯乙烯一期项目中就利用了该方法来实现7～12℃低温水的生产。

1 溴化锂吸收式制冷机组的工作原理

溴化锂吸收式制冷机组的工作原理图见图1。

首先，由真空泵将制冷机组抽至高真空状态，为低温下水的沸腾创造必要的条件，由于溴化锂水溶液的沸点压力低于冷剂水的沸点压力，前者具有了吸收水蒸气的能力，因此，提供了使冷剂水能连续沸腾的可能性。

在热水单效机组里，溶液泵将吸收器里的稀溶液经热交换器送到发生器中，由工作热水将它加热浓缩成浓溶液，同时产生冷剂蒸气，后者在冷凝器中冷凝成冷剂水，其潜热由冷却水带至机外。

冷剂水进入蒸发器后，由冷剂泵经喷淋装置喷淋。在高真空下，冷剂水吸收蒸发器管内冷媒水的热量，低温沸腾再次形成冷剂蒸气，与此同时，制取低温冷媒水，浓缩后的浓溶液与发生器内产生的浓溶液一起经换热器后直接进入吸收器，经布液器淋激于吸收器换热管上。浓溶液吸收蒸发器所产生的冷剂蒸气后变成稀溶液，同时将吸收冷剂蒸气释放出来的吸收热量转移至冷却水中。

循环式制冷是溴化锂水溶液在机内由稀变浓再由浓变稀和冷剂水由液态变气态，再由气态变液态的循环过程，2个循环同时进行，周而复始。

2 机组选择的注意事项

2.1 工艺参数选择

根据溴化锂机组的工作原理及设备的实际情况，溴化锂机组主要有3个方面的参数。

（1）热源参数。热源就是保证溴化锂溶液蒸发的动力，该参数的选择一定要从生产实际出发，一方面要满足溴化锂机组生产的需要，另一方面要保证生产系统的稳定。追求单方面的效果，则需增加设备和投资成本。该公司采用从氯乙烯转化来的换热后的循环热水，其温度在95℃左右，充分利用了系统的废热资源，85℃左右的回水重新回到氯乙烯转化器做冷却水用，不但降低了循环热水在冷却时的负荷，还产生了一定的冷量。

（2）冷却水参数。溴化锂机组中冷剂蒸气的冷凝，浓溶液吸收冷剂蒸气后释放出来的热量的移出都需要冷却水进行冷却。一般常用冷却塔的冷却温差为5℃左右，根据厂家介绍，对于溴化锂机组而言，冷却水温每降低1℃，在一定的范围内冷量就增加5%，所以要注意冷却水温度的选择，不要为了片面地增加冷量而刻意降低冷却水进口温度，造成设备的重复投资。该公司采用公用系统的循环水，选择冷却塔的温差为8℃。为了充分利用现有的设备，选择的冷却水的进口温度为32℃，出口温度为40℃，比常用的热水型机组的38℃高了2℃。虽然会影响到冷量生产的效率，但是减少了设备的投资及运行费用，综合计算起来还是值得的。

（3）冷剂水参数。在氯碱生产中，常用的冷水温度为5℃，而溴化锂机组标准机型产出的冷水温度为7～12℃。根据厂家介绍，溴化锂机组出水的极限温度为5℃，有的厂家为了满足5℃的需要，把机组做大，这样不仅造成生产成本的增加（5℃与7℃机组的价格相差20%），还会使得机组在同种工况下的效率降低10%左右。在满足生产需要的情况下，该公司选用7℃的出水。

2.2 工作系统的真空度

在溴化锂机组中，真空度直接影响机组的使用寿命。在运行过程中，蒸发器的真空度越低，冷剂水的气化越容易，进而吸热就越充分，低温换热过程进行的就越充分，运行时，蒸发器内部的表压一般为871 Pa。一旦真空度被破坏，溴化锂机组很难甚至根本无法运行。制造厂在保证真空度方面，采用检测方法的精确度都非常高，一般都采用氦质谱仪进行测量，其精度为10-2Pa·m3/s。系统的真空度会随着运行时间的延长而逐渐降低，故溴化锂机组都配有1台真空泵，以备真空度降低时抽真空用。真空泵的运行次数及时间体现了溴化锂机组的整机性能，选择机组时一定要注意生产厂家检测真空度的方式及测量仪器的准确性，必要时，可以作为设备监造的主要内容进行要求。

2.3 缓蚀剂

溴化锂水溶液对黑色金属和紫铜有强烈的腐蚀性，有空气存在时更为严重。因腐蚀而产生的不凝性气体对装置的制冷量影响很大。为了减缓减轻腐蚀，传统的方法是在溴化锂水溶液中添加缓蚀剂，一般用Li2Mo4或Li2CrO4。Li2Mo4对环境无害，易形成一种面式缓释膜；Li2CrO4对环境有害，加入后形成的是一种峰谷式缓释膜，故生产上常选用Li2Mo4做为缓释剂。

2.4 污垢系数的选用

污垢系数直接影响换热效果，在同样的换热面积下，污垢系数越小，换热效果越好。若要求同样的换热量，在相同的换热器形式下选用的污垢系数越小，换热面积越小，设备的造价就越低。设备制造厂一般选用0.086 m2·℃/kW的污垢系数，目的是为了降低成本，提高竞争力。若采用他们的选择，则对换热介质有较高的要求，设备运行一段时间后就要进行清洗，增加运行费用。实际选用中，需要分清介质的性质，在溴化锂机组的3种介质中，热源（热水，或者蒸汽）、冷媒（一般用脱盐水）用0.086 m2·℃/kW的污垢系数是可行的，但做为冷却用循环水选用0.086 m2·℃/kW的污垢系数就显得小了，一般设计院提供的数据为0.344 m2·℃/kW，虽然提高了换热面积，增加了设备的先期投资，但在需要长期稳定运行的要求下，这样做显然是值得的。该公司把热源、冷媒水的污垢系数选为0.086 m2·℃/kW，而把循环水的选为0.186 m2·℃/kW。

3 结语

在工业中应用溴化锂机组要看具体情况而定。溴化锂机组的COP值（即能量与热量之间的转换比率，简称能效比）比较低，一般为1左右，而5℃螺杆式制冷机组COP值一般为5左右，离心式的为6左右，显然溴化锂机组的耗能较高。如果有适合的废热资源，则溴化锂机组在节能降耗方面具有明显的优势，使用溴化锂机组可以生产一定的冷量，满足使用冷量的需要，还可以避免热源的浪费。

Application of lithium bromide chiller in chlor-alkali production

ZHANG Xiang-feng,ZHANG Guang-jun,MA Xiao-jin
(Henan Coal Chemical Group Yongyin Chemical industrial Co.Ltd.,Wuyang 462400,China)

The working principle of lithium bromide chiller and how to select were introduced.The lithium bromide chiller could use waste heat to reduce power consumption.

lithium bromide chiller;heat source;cooling water;vacuum degree;inhibiter

TQ114.26

B

1009－1785(2011)01-0034-02

2010-07-12