CN102954647B - 乙二醇冷媒循环系统 - Google Patents

Abstract

一种乙二醇冷媒循环系统，包括制冷机、换热器、冷媒池和控制系统，其中：包括PH变送器和碱溶液储罐，碱溶液储罐的溶液输出管连接到与冷媒池连通的主传输管上，在冷媒池上安装PH变送器，PH变送器采集的信号传送至控制系统，所述主传输管上安装有加注泵。可以有效避免冷媒氧化后的酸性腐蚀。

Description

乙二醇冷媒循环系统

技术领域

本发明涉及一种循环系统，特别是涉及一种以乙二醇为冷媒的循环系统。

背景技术

乙二醇容易与水和其他许多有机化合物混合使用，是最常用的一种有机溶剂冷媒。乙二醇无色、无味，挥发性弱，腐蚀性低。现有的制冷循环系统中，先要通过制冷设备与乙二醇水溶液换热，即把乙二醇水溶液温度降低，然后再让低温度的乙二醇水溶液跟其他所要冷却的介质换热，从而达到降温的目的。乙二醇与其他作为冷媒的载冷剂相比,具有价格适中、沸点较高、性能优异、原料易得等特点,已广泛应用在氨纶生产过程中的冷却循环系统中。

但是,乙二醇氧化成有机酸呈酸性，乙二醇水溶液的腐蚀性随溶液温度升高及和氧的接触的增加而增大，乙二醇长时间在高温下运行,同时与空气接触时,被氧化生成酸性的乙二醇衍生物,如乙二酸、乙醛酸、乙醇酸等,这些酸性物质对氨纶生产过程中冷媒循环系统中各种金属零部件的腐蚀都很显著，乙二醇水溶液的使用时间越长，部分氧化生成酸性介质越多，腐蚀加剧，乙二醇溶液酸性不断增大，腐蚀产物的析出物进一步降低了循环系统中机器设备的使用寿命，造成管线、阀门、设备等堵塞，循环系统腐蚀结垢严重，系统运行周期缩短，企业的经济效益降低，最终导致冷媒循环系统不能够正常运行。

如图1所示，本公司氨纶生产过程中根据生产工艺对冷媒循环系统的要求，制冷机11选用螺杆式乙二醇机组，从生产车间用架空管道送回的冷媒（乙二醇水溶液）经冷媒池09直接进入冷媒水泵06，控制系统控制冷媒水泵06加压后送入乙二醇制冷机组制冷降温，降温后的冷媒经流量计13计量后通过厂区架空管网送至各换热器01，通过热交换将冷量传送至生产车间的各用冷点。冷媒（乙二醇水溶液）循环系统采用闭式循环，在冷媒池09中，冷媒液最高处设膨胀水箱12。

本公司的乙二醇冷媒循环系统运行一年后发现系统出现腐蚀，随后开始频繁腐蚀穿孔。这期间采用了整体喷铝、喷不锈钢、易冲刷部位涂涂料等防腐蚀措施，但都没有获得满意的效果。随后对乙二醇冷媒系统进行了材质升级，采用OCr18Ni9钢材。运行两年后检修时发现在乙二醇冷媒系统的上下封头与设备连接的环焊缝热影响区发现有纵向密集的微裂纹存在，分析原因认为乙二醇蒸发塔存在明显腐蚀环境，主要腐蚀介质是溶解于乙二醇水溶液中的酸性物质。

发明内容

本发明的目的是要提供一种乙二醇冷媒循环系统，解决现有循环系统容易腐蚀，进而造成堵塞、循环系统老化的技术问题。

本发明的乙二醇冷媒循环系统，包括制冷机、换热器、冷媒池和控制系统，其中：包括PH变送器和碱溶液储罐，碱溶液储罐的溶液输出管连接到与冷媒池连通的主传输管上，在冷媒池上安装PH变送器，PH变送器采集的信号传送至控制系统，所述主传输管上安装有加注泵，控制系统的控制信号传送至加注泵。

还包括腐蚀抑制剂储罐，腐蚀抑制剂储罐的溶液输出管连接到与冷媒池连通的所述主传输管上。

所述溶液输出管上安装有加注泵。

所述换热器的冷媒输入管道上安装第一过滤器。

所述制冷机输出主管道与冷媒池之间设置过滤回路，输出主管道通过设置第一支路管道串接第二过滤器后连通冷媒池，第一支路管道设置有阀门，主管道通过设置第二支路管道连通冷媒池，第二支路管道设置有阀门。

所述第二过滤器的进、出管道上各设置一个压力计，压力计采集的信号传送至控制系统。

所述冷媒为35%-40%乙二醇含量的水溶液。

所述腐蚀抑制剂储罐中的腐蚀抑制剂包括三乙醇胺、硅酸钠、苯甲酸钠、磷酸钠。

所述腐蚀抑制剂中三乙醇胺0.20g/100ml，硅酸钠0.10g/100ml，苯甲酸钠0.075g/100ml，磷酸钠0.10g/100ml。

所述碱溶液储罐中的碱溶液为30%氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

本发明的乙二醇冷媒循环系统可以有效避免冷媒氧化后的酸性腐蚀，以及过滤腐蚀造成的杂质和反映衍生物，可以保证冷媒循环系统长时间安全使用，也避免了对乙二醇冷媒的频繁更换，降低了生产成本。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

附图说明

图1为现有乙二醇冷媒循环系统的结构示意图；

图2为本发明乙二醇冷媒循环系统的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，本实施例中为了防止乙二醇溶液氧化后酸性腐蚀加剧，在现有乙二醇冷媒循环系统中增加腐蚀抑制剂储罐07和碱溶液储罐08，腐蚀抑制剂储罐07和碱溶液储罐08的溶液输出管道分别连接到与冷媒池09连通的主传输管上，各溶液输出管道和主传输管上分别安装一个加注泵03；在冷媒池09上安装PH变送器10；

在各换热器01的冷媒输入管道上安装第一过滤器02；

在制冷机11流向第一过滤器02的输出主管道与冷媒池09之间增加一组过滤回路，输出主管道通过设置第一支路管道串接第二过滤器14后连通冷媒池09，第一支路管道设置有阀门04，主管道通过设置第二支路管道连通冷媒池09，第二支路管道设置有阀门04，第二过滤器14的进出管道上各设置一个压力计05；

在实际应用中，利用机电自动化控制技术，控制系统适时通过PH变送器10采集冷媒池09中乙二醇水溶液的PH值，根据工艺要求，控制系统通过控制各加注泵03启停，控制腐蚀抑制剂和碱溶液的加注时间及加注量，将腐蚀抑制剂和碱溶液打入冷媒池09，使系统循环系统内冷媒的pH值保持在在7.0-8.5范围内。

本实例采用的冷媒为乙二醇含量为35%-40%的水溶液；腐蚀抑制剂为混合型，4种金属缓蚀剂的最佳用量分别为：三乙醇胺0.20g/100ml，硅酸钠0.10g/100ml，苯甲酸钠0.075g/100ml，磷酸钠0.10g/100ml。该腐蚀抑制剂配方对3种金属铁、不锈钢、铜具有优异的腐蚀抑制作用和明显的协同效应，金属腐蚀率均较小；碱溶液为30%氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

PH变送器10采用PHD-99智能两线制pH/ORP变送器，其主要特点是特制的高阻抗转换器，其仪器测量部分采取了严格而特殊的封装工艺，保证了高达3X10¹²Ω的输入阻抗，即使在恶劣工作环境条件下，亦能保证pH信号的测量准确与稳定。量程范围在0～14pH值内任意可调。仪器采取了多种材质、防腐密封等措施，使仪器不但耐腐、防水、轻巧，更便于安装在各种不同环境条件下。PHD-99智能两线制pH/ORP变送器是以带截止阀插入式安装在氨纶生产过程中的乙二醇冷媒系统中的冷媒池内。当需要在不断流的情况下进行电极的维护保养时，须选用这种型式，可安装于高压管路或桶槽中。PHD-99智能两线制pH/ORP变送器具有集成体带射流清洗功能，当介质中含部分附着物而影响测量时，选用带射流清洗装置的玻璃电极PH变送（传感）器，由于电极周围的漩涡的作用，将附着物清洗掉，保证测量的实时性，根据介质的特点以压缩空气为动力可与测量同步进行或断续工作。

用来消除循环系统中流动介质中杂质的过滤器安装在输送介质管道上，通常安装在减压阀、泄压阀、定水位阀或其它设备的进口端，

本实施例中的第一过滤器02主要过滤大颗粒泥沙、焊渣，以保护换热器01，第二过滤器14过滤由于冷媒乙二醇引起设备的点蚀和穿孔腐蚀而析出的腐蚀产物，进而延长了系统的使用寿命，保证氨纶生产过程中冷媒系统正常运行。

过滤器待处理的水由入水口进入机体，水中的杂质沉积在不锈钢滤网上，由此产生压差，控制系统通过压力计05监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，对滤芯进行清洗，同时循环系统中的控制阀门打开进行排污，整个清洗过程只需持续数十秒钟，当清洗结束时，关闭控制阀门。

在选择过滤器时，要依据液体的性质确定过滤量、过滤精度、耐压及化学性能来选型。当过滤器内装滤芯精度高时选用的过滤器流量要比实际流量大些，这样会延长滤芯使用寿命。本公司的氨纶生产过程中乙二醇冷媒循环系统的实际流量为10～15m³/h，选用的过滤器流量为15～20m³/h。过滤精度和压降由所配的过滤芯精度确定，建议所配系统压力为0.4MPa，过滤精度为1～200μm，工作温度为-10～-6℃，第一过滤器02的滤芯规格为100μm，第二过滤器14的滤芯规格为10μm。第二过滤器14两端压差≥0.2MPa清洗滤芯。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种乙二醇冷媒循环系统，包括制冷机(11)、换热器(01)、冷媒池(09)和控制系统，其特征在于：包括PH变送器(10)和碱溶液储罐(08)，碱溶液储罐(08)的溶液输出管连接到与冷媒池(09)连通的主传输管上，在冷媒池(09)上安装PH变送器(10)，PH变送器(10)采集的信号传送至控制系统，所述主传输管上安装有加注泵(03)，控制系统的控制信号传送至加注泵(03)。

2.根据权利要求1所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：还包括腐蚀抑制剂储罐(07)，腐蚀抑制剂储罐(07)的溶液输出管连接到与冷媒池(09)连通的所述主传输管上。

3.根据权利要求2所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：所述碱溶液储罐(08)的溶液输出管上和腐蚀抑制剂储罐(07)的溶液输出管上分别安装有加注泵(03)。

4.根据权利要求3所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：所述换热器(01)的冷媒输入管道上安装第一过滤器(02)。

5.根据权利要求4所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：所述制冷机(11)输出主管道与冷媒池(09)之间设置过滤回路，输出主管道通过设置第一支路管道串接第二过滤器(14)后连通冷媒池(09)，第一支路管道设置有阀门(04)，主管道通过设置第二支路管道连通冷媒池(09)，第二支路管道设置有阀门(04)。

6.根据权利要求5所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：所述第二过滤器(14)的进、出管道上各设置一个压力计(05)，压力计(05)采集的信号传送至控制系统。

7.根据权利要求1至6任一所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：所述冷媒为35％-40％乙二醇含量的水溶液。

8.根据权利要求2至6任一所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：所述腐蚀抑制剂储罐(07)中的腐蚀抑制剂包括三乙醇胺、硅酸钠、苯甲酸钠、磷酸钠。

9.根据权利要求8所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：所述腐蚀抑制剂中三乙醇胺0.20g/100ml，硅酸钠0.10g/100ml，苯甲酸钠0.075g/100ml，磷酸钠0.10g/100ml。

10.根据权利要求1至6任一所述的乙二醇冷媒循环系统，其特征在于：所述碱溶液储罐(08)中的碱溶液为30％氢氧化钠或氢氧化钾溶液。