苯酚丙酮裝置濃硫酸磁力泵故障分析及對(duì)策

摘 要：苯酚丙酮裝置磁力泵更換93%濃度硫酸后，隔離套腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致泵運(yùn)行周期短，備件更換頻繁。文章對(duì)該泵故障原因進(jìn)行了分析，并提出改進(jìn)措施，改進(jìn)后泵使用壽命大幅提高，保證了裝置平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：濃硫酸；磁力泵；隔離套

公司苯酚丙酮裝置引進(jìn)美國(guó)UOP公司技術(shù)，采用硫酸分解CHP法生產(chǎn)苯酚和丙酮，2010年4月正式投產(chǎn)運(yùn)行。裝置濃硫酸輸送泵為CMH型磁力泵，輸送介質(zhì)為98%濃度的硫酸，開(kāi)車(chē)初期泵運(yùn)行狀態(tài)良好，但自從9月份更換為93%濃度的硫酸以后，該泵多次出現(xiàn)隔離套腐蝕泄漏故障，介質(zhì)硫酸泄漏至外界，這不僅威脅操作人員安全，造成環(huán)境污染，也影響了裝置平穩(wěn)運(yùn)行。公司技術(shù)人員成立公關(guān)小組，對(duì)泵故障原因進(jìn)行分析，提出解決措施，對(duì)泵進(jìn)行了改造，延長(zhǎng)了泵的使用壽命。

1 磁力泵的基本結(jié)構(gòu)及工作原理[1]

磁力泵的工作原理與普通離心泵有很大相似之處，都是靠葉輪的旋轉(zhuǎn)將液體連續(xù)的由入口輸送至出口系統(tǒng)，區(qū)別在于動(dòng)力傳動(dòng)部分，它利用永磁體磁力傳動(dòng)的工作原理實(shí)現(xiàn)扭矩的無(wú)接觸傳遞，在驅(qū)動(dòng)部件、從動(dòng)部件，內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子之間設(shè)有隔離套密封，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子之間磁極的斥力和吸力組成的推拉合力直接帶動(dòng)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子組件與葉輪和泵軸同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸力矩傳遞，以靜密封取代動(dòng)密封。由于液體被封閉在靜止的隔離套內(nèi)，所以它是一種全密封、無(wú)泄漏的泵型，廣泛用于醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。圖1為磁力泵的結(jié)構(gòu)圖。

2 硫酸系統(tǒng)工藝流程

濃硫酸泵P-510所在硫酸系統(tǒng)流程圖見(jiàn)圖2，硫酸儲(chǔ)罐D(zhuǎn)-508內(nèi)的硫酸經(jīng)硫酸泵P-510增壓，再經(jīng)硫酸過(guò)濾器SR-501過(guò)濾后，供用戶(hù)D-309和PRU系統(tǒng)，然后回流返回到硫酸儲(chǔ)罐內(nèi)，其中去用戶(hù)PRU系統(tǒng)的一路為連續(xù)供料，去用戶(hù)D-309的一路為間歇供料，閥門(mén)一周開(kāi)一次，每次開(kāi)半小時(shí)。

3 故障分析及對(duì)策

3.1 隔離套改造升級(jí)

濃硫酸泵設(shè)計(jì)條件為輸送質(zhì)量濃度為98%的硫酸，泵過(guò)流部件材質(zhì)為316，在開(kāi)車(chē)初期裝置使用98%濃度硫酸時(shí)，泵未出現(xiàn)過(guò)故障，因冬季氣溫低，硫酸粘度變大，裝置冬季改為使用93%濃度硫酸，硫酸濃度降低，含水量增加，硫酸水解反應(yīng)增強(qiáng)，H+的濃度增加，腐蝕性也大大增加，出現(xiàn)了隔離套腐蝕泄漏，泵解體檢查發(fā)現(xiàn)，腐蝕部位為隔離套底部環(huán)焊縫，形成這種腐蝕狀況的原因有兩個(gè)，第一，H+對(duì)焊縫金屬的腐蝕，第二，介質(zhì)硫酸隨內(nèi)磁轉(zhuǎn)子在隔離套內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，形成渦流沖刷腐蝕。為了提高隔離套的耐腐蝕性，采用熱噴涂技術(shù)，在隔離套內(nèi)表面噴涂一層陶瓷材料，把隔離套的金屬材料和硫酸隔離，這層陶瓷材料具有良好的耐腐蝕性、解決了硫酸腐蝕問(wèn)題。為解決沖刷問(wèn)題，在隔離套底部增加一個(gè)一字型破渦器，見(jiàn)圖3，泵在運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)隔離套內(nèi)介質(zhì)旋轉(zhuǎn)，在破渦器的作用下，渦流沖刷程度降低，減少了對(duì)隔離套底部焊口的沖刷腐蝕。

3.2 泵葉輪切割[2]

泵的出口管線(xiàn)尺寸為DN50，去用戶(hù)D-309和PRU系統(tǒng)的管線(xiàn)分支均為DN25，且去D-309的一路為間歇操作，投用時(shí)間很短，可以說(shuō)泵流量的大部分都回流到D-508罐內(nèi)，如此罐內(nèi)的硫酸被泵反復(fù)做功，且整個(gè)硫酸系統(tǒng)并無(wú)撤熱措施，硫酸的溫度不斷升高，實(shí)測(cè)的泵的最高溫度達(dá)到56℃，在此溫度下，濃硫酸的腐蝕性大大增加，這也是加速隔離套腐蝕的原因之一。為了降低泵的循環(huán)量，又要滿(mǎn)足工藝要求，經(jīng)過(guò)對(duì)葉輪尺寸的核算，在滿(mǎn)足揚(yáng)程和流量的前提下，對(duì)葉輪進(jìn)行切割，切割完成后，泵循環(huán)量降低，泵的溫度也降到了38℃左右，硫酸對(duì)系統(tǒng)的腐蝕性降低，同時(shí)，泵功率減小，也達(dá)到了節(jié)能的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

泵改造完成后，運(yùn)行狀況良好，每年冬季更換93%濃度硫酸時(shí)，也未發(fā)生隔離套泄漏故障，為公司節(jié)省了維修成本，減少物料流失，使現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境有了明顯好轉(zhuǎn)，同時(shí)也節(jié)省了大量電能。改造達(dá)到了預(yù)期效果，也為其他同類(lèi)工況下的磁力泵改造提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]趙克中.磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)與設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014：11-59.

[2]姜培正.過(guò)程流體機(jī)械[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：152-163.

作者簡(jiǎn)介：齊建偉（1982，5-），男，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，中沙（天津）石化有限公司從事設(shè)備管理工作。