MTBE 裝置P-303A 屏蔽泵跳閘原因分析及對(duì)策

張杰良，鄧 淵

（中石油蘭州石化公司合成橡膠廠，甘肅蘭州 730060）

0 引言

蘭州石化橡膠廠MTBE 裝置采用屏蔽泵作為脫異丁烷回流泵，脫輕單元在循環(huán)降溫過程中，回流泵P-303A 頻繁跳閘。此時(shí)V-302 回流罐液面正常，未出現(xiàn)空罐現(xiàn)象。重新啟動(dòng)機(jī)泵，發(fā)現(xiàn)機(jī)泵運(yùn)行振動(dòng)大并有噪聲、溫度升高，直至機(jī)泵損壞。解體機(jī)泵發(fā)現(xiàn)機(jī)泵葉輪、泵腔包覆鐵銹粉末層，后軸承爆裂，軸套、推力盤磨損；前軸承破裂，軸套、推力盤損壞。測(cè)試定子三相正常，定子、轉(zhuǎn)子表面輕度磨損，打開機(jī)泵過濾器，濾芯濾網(wǎng)被鐵銹粉末包覆。

1 屏蔽泵結(jié)構(gòu)原理

如圖1 所示，屏蔽泵是電機(jī)與泵構(gòu)成一體，定子內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表面裝有非磁性的耐腐蝕金屬薄板做成的屏蔽套，電機(jī)的轉(zhuǎn)子和泵的葉輪固定在一個(gè)轉(zhuǎn)子上，由一個(gè)電線繞組提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。

圖1 屏蔽泵結(jié)構(gòu)

2 跳閘原因分析

2.1 系統(tǒng)腐蝕

MTBE 裝置原料為碳四和甲醇，經(jīng)一定比例混合后通過醚化反應(yīng)器與催化劑反應(yīng)產(chǎn)出成品，由于裝置所用的催化劑是強(qiáng)酸性陽(yáng)離子催化樹脂，在使用過程中會(huì)因其活性的降低而造成催化劑磺酸基的脫落，從而造成系統(tǒng)酸性腐蝕。這些酸性物質(zhì)在水中溶解后會(huì)產(chǎn)生電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液在塔、罐、管線內(nèi)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，內(nèi)表面會(huì)吸附水而形成一層薄薄的水膜，隨著水里的氫離子增多，構(gòu)成無(wú)數(shù)個(gè)以酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池，屬于電化學(xué)腐蝕[1]。

負(fù)極：鐵被氧化 Fe-3e=Fe3+；

正極：溶液中的H+被還原2H+2e=H2↑

聯(lián)系研究院對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行取樣分析，分析結(jié)果見表1。由表1 可知，腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)成分為C、O、Fe，主要成分以Fe2O3為主。

表1 腐蝕產(chǎn)物的化學(xué)成分

對(duì)T-204 塔加料萃取水pH 值和Fe 離子濃度（mg/L）進(jìn)行取樣分析，分析結(jié)果見表2，由表2 可知，T-204 塔萃取水基本呈弱酸性，同時(shí)通過分析萃取水中Fe 離子含量，說明已經(jīng)存在腐蝕。

表2 甲醇萃取水pH 值及鐵離子含量

2019年檢修時(shí)，T-204 甲醇回收塔降液板、凹受液盤腐蝕嚴(yán)重，見圖2。

因MTBE 裝置系統(tǒng)腐蝕,造成大量鐵銹在V-302 罐及管道內(nèi)聚集（圖3）。系統(tǒng)腐蝕造成機(jī)泵進(jìn)出口閥門閥板密封口呈現(xiàn)孔狀腐蝕（圖4），密封面的破壞及鐵銹在閥口的卡澀造成閥門無(wú)法關(guān)閉，導(dǎo)致泵無(wú)法單臺(tái)交出，腐蝕物越積越多。

圖2 塔內(nèi)件腐蝕穿孔情況

圖3 系統(tǒng)腐蝕V-302 罐及管道內(nèi)鐵銹堆積情況

圖4 閥門閘板密封面腐蝕情況

2.2 過濾器腐蝕物堆積

機(jī)泵進(jìn)出口閥門關(guān)閉不嚴(yán)，機(jī)泵無(wú)法徹底切出系統(tǒng)，導(dǎo)致過濾器無(wú)法及時(shí)打開定期清理。腐蝕物鐵屑物質(zhì)等堆積在濾芯處，導(dǎo)致濾芯通過性極差，造成泵吸入量不足（圖5）。此時(shí)泵內(nèi)循環(huán)不足，軸承摩擦升溫，軸承開始損壞。

圖5 過濾器腐蝕物聚集及濾網(wǎng)腐蝕情況

2.3 系統(tǒng)腐蝕物粘覆在泵葉輪表面（圖6）

過濾器過濾網(wǎng)不嚴(yán)或過濾網(wǎng)目數(shù)不夠，不能有效阻止鐵屑雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)，同時(shí)因裝置腐蝕物鐵銹（通過40 目濾網(wǎng)后呈粉末狀）進(jìn)入泵內(nèi)，因屏蔽泵定子與轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)的磁場(chǎng)效應(yīng)使得鐵繡（含鐵質(zhì)）磁化并吸附在轉(zhuǎn)子和定子之間，影響磁力線切割，從而影響泵功率[2]，使泵隨著時(shí)間的推移而電流增高，最終導(dǎo)致跳閘。

3 改進(jìn)措施

3.1 降低系統(tǒng)腐蝕速率

醚化系統(tǒng)盡量控制溫度在60～65 ℃，避免因反應(yīng)溫度過高導(dǎo)致磺酸根脫落加速。加強(qiáng)對(duì)原料碳四的脫水，控制外購(gòu)原料甲醇質(zhì)量，定期更換催化劑，降低原料中夾帶的金屬陽(yáng)離子（Na+、Fe3+）、堿性物質(zhì)等。將甲醇萃取水作為日常監(jiān)控措施，定期定量添加NaOH，中和系統(tǒng)酸性，控制pH 值在6～8。

3.2 升級(jí)系統(tǒng)材料

2016年，對(duì)部分T-204 塔盤材料升級(jí)為0Cr18Ni9，經(jīng)過3年運(yùn)行情況良好，未發(fā)生明顯腐蝕。2019年將第1-15 層降液板、凹受液盤進(jìn)行更換，材料升級(jí)為0Cr18Ni9。更換P-303泵進(jìn)出口閥門，升級(jí)閥門材料，增強(qiáng)腐蝕防護(hù)，避免因閥門關(guān)閉不嚴(yán)導(dǎo)致的機(jī)泵無(wú)法交出。進(jìn)而保證機(jī)泵及時(shí)切出，定期清理過濾器與機(jī)泵。

3.3 重新制作過濾器

通過調(diào)整過濾器濾芯密封尺寸，減少間隙，并且將過濾器上鋼絲網(wǎng)目數(shù)由原來的40 目提高至60目，進(jìn)一步提高過濾器過濾能力。

3.4 安裝磁棒

在過濾器中安裝磁棒（Φ32，400 mm，3根），吸附隨物料進(jìn)入過濾器內(nèi)的鐵繡（圖7）。P-303 泵3 根磁棒焊接于過濾器尾端法蘭蓋上和過濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)緊貼過濾網(wǎng)，提高吸附能力。

圖6 腐蝕物粘附葉輪表面情況

圖7 過濾器壓蓋磁棒腐蝕物聚集情況

3.5 縮短機(jī)泵計(jì)劃?rùn)z修周期

經(jīng)聯(lián)系機(jī)泵制造商海密梯克公司，研究磁力線切割及雜質(zhì)影響對(duì)電流升高影響。解體機(jī)泵，檢查內(nèi)部情況，在返廠機(jī)泵維修時(shí)進(jìn)行條件模擬試驗(yàn)，觀察機(jī)泵軸承、葉輪等運(yùn)行情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)MTBE 裝置進(jìn)行腐蝕攻關(guān)，采取降低裝置腐蝕速率，定期清理P-303A 泵過濾器，改換過濾器濾網(wǎng)目數(shù)、增加磁棒，加強(qiáng)計(jì)劃?rùn)z修頻次等措施，解決了因系統(tǒng)腐蝕造成P-303A屏蔽泵跳閘問題。改進(jìn)后，P-303A 屏蔽泵運(yùn)行良好。