貧甲醇泵在低溫甲醇洗工藝的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀

郭華

（中國海洋石油總公司大同煤制氣項目組，山西 大同 037008）

貧甲醇泵在低溫甲醇洗工藝的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀

郭華

（中國海洋石油總公司大同煤制氣項目組，山西 大同 037008）

介紹低溫甲醇洗工藝中貧甲醇泵的應(yīng)用情況，貧甲醇泵的重要性，及其結(jié)構(gòu)、制造要點和發(fā)展現(xiàn)狀。

低溫甲醇洗；貧甲醇泵 ；結(jié)構(gòu)；制造要點

低溫甲醇洗（Rectisol）是20世紀(jì)50年代初德國林德（Linde）公司和魯奇（Lurgi）公司聯(lián)合開發(fā)的一種氣體凈化工藝。第一個低溫甲醇洗裝置由魯奇公司于1954年建在南非Sasol的合成燃料工廠，目前世界上有一百多套工業(yè)化裝置，其中中國引進了約二十多套［1］，低溫甲醇洗工藝適合于處理含硫渣油部分氧化、煤氣化生成的氣體中CO2和硫化物。該工藝為典型物理吸收法，是以冷甲醇為吸收溶劑，其基本原理是依據(jù)低溫狀態(tài)下的甲醇具有對H2S和CO2等酸性氣體的溶解吸收性大，而對H2和CO溶解吸收性小的選種選擇性.來脫除粗變換氣中的H2S和CO2等酸性氣體，從而達到凈化粗變換氣的目的。低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟，在工業(yè)上擁有很好的應(yīng)用業(yè)績，被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外合成氨、合成甲醇及其他羰基合成、城市煤氣、工業(yè)制氫和天然氣脫硫等氣體凈化裝置中。

1 貧甲醇泵應(yīng)用

貧甲醇泵的主要作用是將來自再生塔的熱甲醇經(jīng)換熱后變?yōu)槔浼状甲鳛樗嵝詺怏w吸收液送往甲醇洗滌塔， 在同一個塔內(nèi)分段， 選擇性地進行脫硫、脫碳氣體凈化。該工藝能耗最低，但對設(shè)備要求嚴(yán)格。貧甲醇泵作為工藝系統(tǒng)的主洗泵， 其穩(wěn)定運行是工藝的關(guān)鍵， 并和系統(tǒng)的連續(xù)運行息息相關(guān)。

中海油大同煤制氣項目設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)40億/方天然氣，采用碎煤加壓氣化技術(shù)和粉煤氣化（1：1）組合工藝生產(chǎn)粗合成氣，另外還有一氧化碳變換、酸性氣體脫除和甲烷化及干燥工藝流程。以粉煤氣化工藝為例，將配套同等規(guī)模2個系列的低溫甲醇洗裝置，每套低溫甲醇洗工藝裝置設(shè)有2臺貧甲醇泵。貧甲醇泵輸送介質(zhì)為貧甲醇液，設(shè)計流量為1500m3/h ，揚程為138m。

2 貧甲醇泵的結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)要點

2.1 貧甲醇泵的結(jié)構(gòu)

2004年以前，由于裝置容量較小，且對裝置的安全性較低，貧甲醇泵一般采用BB4型單殼體臥式多級離心泵，但隨著裝置容量的不斷增大，對設(shè)備可靠性的要求越來越高，貧甲醇泵的結(jié)構(gòu)逐漸被BB5型雙殼體臥式多級離心泵及BB3型水平中開多級離心泵所代替。由于BB5型泵采購成本相對較高、檢修維護相對復(fù)雜等，BB3型泵在市場應(yīng)用上越來越得到供應(yīng)商的選擇。

BB3型水平中開臥式多級離心泵為單殼體、雙蝸殼、軸向剖分、水平中心線支撐、葉輪背靠背對稱布置的臥式多級離心泵，出于對裝置汽蝕余量（NPSHa）的考慮，貧甲酵泵首級葉輪一般采用雙吸結(jié)構(gòu)。

（1）承壓殼體

殼體為軸向剖分形式，泵殼體分為泵體、泵蓋兩部分，均為整體結(jié)構(gòu)，中開面采用大法蘭連接，結(jié)構(gòu)尺寸小，整個泵質(zhì)量幾乎都集中在泵體、泵蓋上。因此，泵殼體剛性極高，機組運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性更好。殼體采用雙蝸殼上下對稱設(shè)計，徑向力自動平衡。殼體采用軸向剖分結(jié)構(gòu)，泵在維修的過程中不需拆卸泵的進出口主管路，泵維護檢修更加方便。

（2）葉輪

葉輪對稱布置，軸向力自動平衡，無需專門的平衡機構(gòu)，同時由于葉輪對稱布置，瞬態(tài)（熱沖擊、啟動與停機、日起停）時，殘余軸向力不會突然變大，泵運行的可靠性大大增加。

（3）轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子采用大軸徑設(shè)計，撓度小、轉(zhuǎn)子濕態(tài)一階臨界轉(zhuǎn)速相對高，運轉(zhuǎn)安全、可靠。軸與葉輪為小間隙配合、逐級固定，即可保證安裝與拆卸方便，又能保證泵運行穩(wěn)定。 軸與軸上零件配合處進行表面鍍硬鉻處理，適合葉輪的反復(fù)安裝與拆卸，使用壽命更長。

（4）軸承及潤滑

根據(jù)功率大小或其它特殊要求，軸承可采用自潤滑或強制潤滑兩種形式：泵正常運轉(zhuǎn)時，徑向負荷由徑向滑動軸承承受，葉輪為對稱布置，軸向力基本自動平衡，止推軸承只承受少量殘余軸向負荷。

2.2 貧甲醇泵的制造技術(shù)要點

（1） 泵整體設(shè)計、制造、檢驗應(yīng)完全滿足API610標(biāo)準(zhǔn)要求，泵體軸向剖分、臥式、多級、兩端支承離心泵及軸承箱體皆為軸向剖分結(jié)構(gòu)，維修、維護方便，維修停機時間短。同時考慮介質(zhì)中腐蝕介質(zhì)的含量， 在設(shè)計中承壓殼體的厚度考慮了腐蝕余量。過流部件材料執(zhí)行ASME標(biāo)準(zhǔn)。在水力設(shè)計方面，除了采用高效的水力模型外。貧甲酵泵對首級葉輪的汽蝕要求非常嚴(yán)格，一般首級葉輪采用雙吸結(jié)構(gòu)，其必須汽蝕余量NPSHr一般應(yīng)大于1200。

（2）泵的主要材料：API610標(biāo)準(zhǔn)的S-6等級， 泵軸材質(zhì)用0Cr17Ni4Cu4Nb。泵的機械密封選用符合標(biāo)準(zhǔn)的集裝式機械密封，機械密封采用雙端面串聯(lián)式平衡型內(nèi)裝型式，帶節(jié)流襯套，一般采用約翰克蘭公司、福斯公司、博格曼公司等國際品牌，外部強制潤滑油系統(tǒng)采用上海利安、常州華立公司產(chǎn)品，最小連續(xù)流量保護裝置采用德國施羅德、蘇爾達公司產(chǎn)品［2］。

（3）泵的葉輪轉(zhuǎn)子或其它可拆卸部件與同型號泵應(yīng)具有互換性， 泵體和葉輪上都應(yīng)設(shè)有可更換的密封環(huán)，密封環(huán)應(yīng)牢固而不轉(zhuǎn)動，口環(huán)運轉(zhuǎn)間隙應(yīng)考慮溫度及材料的膨脹及咬合特性。葉輪上的磨損環(huán)和泵殼的磨損環(huán)應(yīng)存在硬度差，以防止磨損環(huán)間咬合。泵滑動軸承（軸向金斯伯雷型式推力瓦/徑向米歇爾型式徑向瓦）/SKF止推球軸承，油環(huán)潤滑，軸承帶測溫PT100、振動及位移探頭。

（4）電動機功率選擇：電機額定功率按不小于設(shè)備側(cè)額定點軸功率1.2倍選擇（涵蓋設(shè)備側(cè)軸功率曲線全段及末端點功3 貧甲醇泵的發(fā)展?fàn)顩r

率）。同時考慮高原氣候（海拔按1300m考慮）對電機整體性能的影響。貧甲醇泵使用在二區(qū)ⅡCT3防爆區(qū)域，電機如采用增安電機，必須配套氮氣吹掃系統(tǒng)，如采用防爆電機， 可不需吹掃系統(tǒng)。

目前中小型低溫甲醇洗裝置中的貧甲醇泵市場中，國內(nèi)泵制造廠家（大連深藍泵業(yè)有限公司、重慶水泵廠等）占據(jù)約40%—50%的市場份額，大型低溫甲醇洗裝置中的絕大部分貧甲醇泵市場被國外泵制造廠（福斯、蘇爾壽等）所占據(jù)［3］。

國內(nèi)大連深藍泵業(yè)有限公司在解決進口泵的問題時促進了泵國產(chǎn)化的設(shè)計、制造，但由于貧甲醇泵運行關(guān)系到整個裝置的運行安全，對安全穩(wěn)定性要求非常高，貧甲醇泵的業(yè)績目前還較少，主要集中在小流量或低揚程方面業(yè)績。重慶水泵廠有限責(zé)任公司針對貧甲醇泵輸送介質(zhì)滲透性強、易揮發(fā)、壓力高等特殊情況，將公司已有的SD和ZD系列泵出有針對性的進行適用性調(diào)整，生產(chǎn)出的貧甲醇泵在2008年成功運用于中石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司合成氨-尿素凈化裝置和寧波萬華MDI凈化裝置。經(jīng)過多年的項目運行檢驗，重泵公司的SDT型（BB5結(jié)構(gòu)）和ZDPT型（BB3結(jié)構(gòu)）臥式多級自平衡離心泵以其獨特結(jié)構(gòu)和良好性能均在貧甲醇泵上得到了工業(yè)化應(yīng)用。

4 結(jié)束語

大型煤化工裝置首先考慮的是裝置安全穩(wěn)定長周期運行問題，所以設(shè)備的選型至關(guān)重要。貧甲醇泵作為低溫甲醇洗的關(guān)鍵設(shè)備，只有選擇優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)商才能保證設(shè)備乃至裝置的穩(wěn)定運行，熟悉了解貧甲醇泵的結(jié)構(gòu)，也有助于用戶對現(xiàn)場設(shè)備的使用和維護。

［1］汪家銘.低溫甲醇洗凈化工藝技術(shù)進展及應(yīng)用概況［J］.化肥工業(yè)，2008，35（4）：11—15.

［2］趙月剛，高玉林，胡福生. 低溫甲醇洗工藝中貧甲醇泵的結(jié)構(gòu)選型及應(yīng)用.水泵技術(shù)，2013.

［3］杜振明，安廣山，劉志鵬. BB3型水平中開多級泵在低溫甲醇洗裝置中的應(yīng)用.2011年全國石油化工機泵年會會刊.

郭華（1989.12-），男，本科，助理工程師，研究方向：過程裝備與控制工程。

TQ028

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1003-5168（2015）11-061-02