蒸汽热能取 2 768． 4 kJ / kg，循环水温差 5 ℃ ， 水比热容 4． 18 kJ / （ kg·℃ ） 。 3． 1 溴化锂制冷用于氯气液化和蒸汽加热用于液 氯汽化（ 方案 0）
自 1969 年 日 本 开 发 直 燃 型 溴 化 锂 吸 收 式 冷 （ 热） 水机组以来，经过多年的技术改进，由原来的 单效发展为双效，EEＲ 由约 0． 85 提高到约 1． 1 左 右。三效目前尚未工业应用［2］。
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方案一能耗和成本汇总如表 1 所示。
表 3 方案一能耗和成本汇总表 Table 3 Summarry of energy consumption
and cost of plan 1
项目 蒸汽 循环水
电 其他成本
合计
能耗 /t（ 折标煤） 4 708． 8 941． 9 810． 8
6 461． 5
第 51 卷 第 6 期 2015 年 6 月
氯碱工业 Chlor － Alkali Industry
Vol． 51，No． 6 Jun． ，2015
【氯氢处理】
氯气液化和液氯汽化的节能方案比较
江建峰* （ 万华化学（ 宁波） 氯碱有限公司，浙江宁波 315801）
［关键词］ 氯气； 液氯； 液化； 汽化； 节能 ［摘 要］ 为达到给定的氯气液化和液氯汽化能源消耗要求，分析 6 种技术方案并比较各种方案的能耗： ①溴 化锂制冷用于氯气液化，蒸汽加热用于液氯汽化； ②螺杆机制冷用于氯气液化，蒸汽加热用于液氯汽化； ③螺杆机 制冷用于氯气液化，热泵加热用于液氯汽化； ④螺杆机制冷用于氯气液化，合成炉余热、热泵加热用于液氯汽化； ⑤ 螺杆机制冷用于氯气液化，循环水废热、合成炉余热用于液氯汽化； ⑥原氯汽化液氯，剩余液氯再用蒸汽加热汽化。 ［中图分类号］ TQ028． 2 ［文献标志码］ B ［文章编号］1008 － 133X（ 2015） 06 － 0025 － 03
螺杆机耗电 225． 7 万 kW·h / a。 螺杆机耗循环水： 3． 9 × 1010 ÷ 4． 18 ÷ 5 × （ 1 + 1 ÷ 4． 8） ÷ 1 000 ÷ 10 000 = 193． 1（ 万 t / a） 。
表 4 方案二能耗和成本汇总表 Table 4 Summarry of energy consumption
2 氯气液化和液氯汽化所需能量
年液化所需冷量 = 年氯气总量 × （ 0． 6MPa 饱 和气热焓［1］ － 95% × 8℃ 液氯热焓 － 5% × 8℃ 气氯 热焓） （ 不计不凝气） ，即：
4． 5 × 105 × （ 544． 1 － 278． 5 × 95% － 541． 2 × 5% ） × 103 = 1． 14 × 1011 （ kJ / a） 。 年汽化 所 需 热 量 = 年 氯 气 总 量 × 95% × （ 60 ℃ 、0． 7 MPa 氯气热焓 － 12 ℃ 液氯热焓） ，即： 4． 5 × 105 × 1 000 × 95% × （ 564． 9 － 282． 5） = 1． 21 × 1011 （ kJ / a） 。
根据热泵原理，本方案以热泵提供热量，副产冷 量，螺杆机补足冷量。
热泵耗电 = 需热总量 ÷ 能效比 ÷ 3 600 × 单位 换算系数，即： 1． 21 × 1011 ÷ 2． 61 ÷ 3 600 ÷ 10 000 =
1 278． 8（ 万 kW·h / a） 。 螺杆机需制冷量 = 总需冷量 － 热泵制冷量，即： 1． 14 × 1011 － 1． 21 × 1011 ÷ 2． 61 × 1． 61 = 3． 9 × 1010 （ kJ / a） 。
Key words： chlorine gas； liquid chlorine； liquefaction； vaporization； energy saving Abstract： In order to meet the specified energy consumption in chlorine liquefaction and liquid chlorine vaporization，six technical plans were analyed and energy consumption in each plan were compared． The plans comprised （ 1 ） lithium-bromide-refrigerated liquefaction of chlorine and steamheated vaporization of liquid chlorine； （ 2 ） screw-compressor-refrigerated liquefaction of chlorine and steam-heated vaporization of liquid chlorine； （ 3） screw-compressor-refrigerated liquefaction of chlorine and heat-pump-heated vaporization of liquid chlorine； （ 4） screw-compressor-refrigerated liquefaction of chlorine，and waste heat of synthesis furnace and heat pump heated vaporization of liquid chlorine； （ 5） screw-compressor-refrigerated liquefaction of chlorine，and waste heat of circulating water and waste heat of furnace heated vaporization of liquid chlorine； （ 6 ） crude chlorine heated vaporization of liquid chlorine，and steam heated vaporization of the rest of liquid chlorine．
and cost of the present process
项目 蒸汽 循环水 其他成本 合计
能耗 /t（ 折标煤） 8 737． 2 1 487． 6
10 224． 8
成本 /万元 1 618． 0 208． 2 125． 0 1 951． 2
3． 2 螺杆机制冷用于氯气液化和蒸汽用于液氯汽 化加热（ 方案一）
用循环冷却水冷却。液氯汽化采用热水，用热水循 环方式回收氯化氢合成热，改造比较简单，而新增动 力消耗和原循环水动力消耗基本相同，并减少循环 冷却水损耗。氯化氢合成反应热 2 530 kJ / kg，合成 氯化氢热量回收率取 70% ，则年可回收热量：
2 530 × 20 000 × 1 000 × 70% = 3． 5 × 1010（ kJ / a） 。 热泵耗电 （ 12． 1 － 3． 5） × 1010 ÷ 2． 61 ÷ 3 600 ÷ 10 000 = 915． 3 （ 万 kW·h / a） ；
Comparison of energy saving plans in chlorine liquefaction and liquid chlorine vaporization
JIANG Jianfeng （ Wanhua Chemistry （ Ningbo） Chlor － Alkali Co． ，Ltd． ，Ningbo 315801，China）
1 问题提出
万华化学（ 宁波） 氯碱有限公司氯气生产能力 为 45 万 t / a。氯气经冷却液化提纯，其中 95% 氯气 成为液氯，汽化后外送。具体工艺如下。
来自离子膜电解工序的湿氯气经洗涤、冷却、干 燥、加压至 0． 6 MPa，冷却至 30 ℃ 送氯气液化工序； 进入氯气液化工序的氯气在节能器和液氯换热后温 度下降至 14 ℃ ，然后进入氯气液化器壳程，与管程 的冷冻水（ 约 7 ℃ ） 进行热交换，约 95% 氯气冷凝成 液氯，气液混合物经汽液分离器后，液氯进入液氯贮 槽，未冷凝的氯气进入尾气分配台去下道工序。贮 存在液氯贮槽中的液氯通过液氯液下泵加压，进入 节能器中与原料氯气热交换，然后进入汽化器，被热 水加热汽化成 60 ℃ 、0． 7 MPa 气态氯后，外送。
螺杆压缩式制冷机的理论 EEＲ 值可以用卡诺 循环效率计算： COP = Q / W = T1 / （ T1 － T2 ） 。
实际一般取 4． 8，比溴化锂的能效比高 4 倍多。 螺杆机耗电 = 需冷总量 ÷ 能效比 ÷ 3 600 × 单 位换算系数，即： 1． 14 × 1011 ÷ 4． 8 ÷ 3 600 ÷ 10 000 = 659． 7 （ 万 kW·h / a） 。 循环冷却水量为： 1． 14 × 1011 ÷ 4． 18 ÷ 5 × （ 1 + 1 ÷ 4． 8） ÷ 1000 ÷ 10000 = 659． 1（ 万 t / a） 。 蒸汽用量计算同上。
成本 /万元 872． 0 131． 8 428． 8 130． 0
1 562． 6
3． 3 螺杆机制冷用于氯气液化和热泵加热用于液 氯汽化（ 方案二）
热泵是根据卡诺循环，同时输出冷量和热量的 机器，取冷水温度 5 ℃ ，热水温度 75 ℃ ，芬尼克兹 PWSＲW500S － GX 在实验室所测制热能效比 COP 2． 61，制冷能效比 EEＲ 1． 61； COP + EEＲ = 4． 22。
采用溴化锂制冷来液化氯气，须要消耗的蒸汽 量 = 需冷总量 ÷ 蒸汽热能 ÷ 能效比 × 单位换算系 数，即： 1． 14 × 1011 ÷ 2 768． 4 ÷ 1． 1 ÷ 1 000 ÷
10 000 = 3． 73 （ 万 t / a） 。 循环冷却水量 = 需冷总量 ÷ 比热 ÷ 温差 × （ 1 + 1 ÷ 能效比） × 单位换算系数，即： 1． 14 × 1011 ÷ 4． 18 ÷ 5 × （ 1 + 1 ÷ 1． 1） ÷ 1 000 ÷