乙烯裝置低溫泵的選型與操作問題探討

摘要：作為我國石化工業(yè)的重點，乙烯工業(yè)生產(chǎn)丁二烯、丙烯、乙烯等非常重要的原料。因此，在石油化工產(chǎn)品中，許多國家都非常重視乙烯工業(yè)的發(fā)展，并把乙烯總產(chǎn)量作為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展的重要指標之一。根據(jù)目前的情況，輕柴油和石腦油裂解制乙烯的主要工藝是采用順序分離工藝。其原理是利用不同的溫度將輕、重裂解氣中的含碳量分離出來，并在不同的溫度下蒸餾分離出來，生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品。在正常條件下，在室溫和適當?shù)膲毫ο?，可以分離出三種或三種以上的碳組分。分離是在低溫下進行的。此外，乙烯的儲存也需要低溫。此時，能適應低溫介質(zhì)的泵必須循環(huán)加壓，這種介質(zhì)的裝載、儲存和卸載也需要低溫泵送。低溫泵的工作條件非常苛刻，因此對低溫泵的選擇和運行也提出了更高的要求。本文主要討論低溫泵在選型和運行中可能遇到的問題。

關鍵詞：乙烯裝置;低溫泵;選型;運行

前言

乙烯裝置中的低溫介質(zhì)多采用離心泵輸送，由于介質(zhì)多為易燃易爆介質(zhì)，且溫度很低，易汽化。因此，這些低溫泵的使用必須非常嚴格，因此對如何選擇和操作低溫泵也提出了更高的要求。本文主要介紹了乙烯裝置低溫泵選型和運行中需要考慮的問題，研究了相關的關鍵技術，為相關工程人員提供了理論參考。

一、低溫泵的選擇

1.1基本結構選型

為了應對低溫泵惡劣的工作條件，乙烯裝置通常選用立式雙套管泵，即aip610中的vs6或vs7離心泵。這主要是為了保證臥式泵在輸送低溫流體時，在冷態(tài)下難以進行機械密封的情況下，其密封性能。氫氣或部分氣化的氣體介質(zhì)中的不溶性氣體很難去除，泵體也很難冷卻。因此，使用立式插裝泵時，可適當增大機械密封與低溫介質(zhì)的距離，排氣也十分方便。泵體部分埋置，不受電機的熱風、氣溫和陽光的影響，易于保持低溫。泵體結構非常對稱，溫度變化時變形較大。由于結構垂直，最適合于空化邊緣小的設備。第一級葉輪位于第一級葉輪和泵中心線之間的最低位置。勢能差增大了液體灌注壓頭，使一級葉輪組的汽蝕余量大大增加;雙殼體的內(nèi)殼完全浸入介質(zhì)中，殼體只承受吸入壓力，可以減小內(nèi)殼與殼體的相對壓差，有助于提高綜合實力。

1.2材料選擇

為了確保低溫泵的長期穩(wěn)定運行，在低溫條件下選擇合適的材料非常重要。一般選擇奧氏體不銹鋼作為與介質(zhì)接觸的金屬材料。低溫泵中的非金屬材料主要用于軸封，通常選擇使用石墨，玻璃纖維增強的聚四氟乙烯等材料。

1.3軸承與潤滑選擇

對于具有垂直多級結構的低溫泵，上軸承通常是滾動軸承，位于機械密封上端的特殊軸承箱中，并用稀油潤滑。如有必要，應為儲物箱添加其他輔助冷卻管。下軸承是一個滑動導向軸承，浸入在低溫介質(zhì)中并由該介質(zhì)潤滑。下軸承主要用作限制泵軸同心度的中間支撐。根據(jù)泵軸的長度，可以設置不同數(shù)量的軸承。

二、低溫泵的操作問題

2.1操作特點

2.1.1低溫高壓的工作條件

乙烯裝置的低溫泵通常處于十分惡劣的低溫高壓的工作條件。根據(jù)乙烯裝置中低溫泵的主要運行參數(shù)，可以看出泵送介質(zhì)的溫度非常低，均低于40°C，其中脫甲烷塔回流泵的溫度甚至低于負的一百三十攝氏度。泵體在低溫條件下易發(fā)生冷脆，這對泵體材料的選擇和加工提出了更嚴格的要求。另外，不管乙烯，丙烯或甲烷塔鍋爐的液體在常溫下均處于氣態(tài)，以確保它們處于液態(tài)，泵的吸入壓力都相對較高，乙烯工廠中的低溫泵通常必須滿足較高的要求，出口處的壓力也很高。因此，泵體應該能夠承受高壓，并且密封結構也應該適合于密封高壓條件。

2.1.2特殊的低溫介質(zhì)

大量裂解氣的冷凝液在常壓下為輕質(zhì)的氣態(tài)。與普通的液化蒸汽相比，它更容易汽化，更易燃易爆。通常，介質(zhì)的滲透性都較強。對于脫甲烷塔的回流泵，其滲透性比普通氣體如氧氣和氮氣要強得多。因此，無論是靜態(tài)密封還是動態(tài)密封，都要求低溫泵不得泄漏。

低溫泵所輸送的介質(zhì)基本上處于飽和狀態(tài)，或有輕微的溫度過低。這種狀態(tài)下的介質(zhì)對溫度非常敏感。如果溫度變化25%，則汽化壓力通常可以變化100%甚至200%。同時，介質(zhì)的物理性質(zhì)也會發(fā)生變化，例如密度和比熱值。介質(zhì)的這種特性對泵的密封，氣蝕性能以及是否可以順利切斷的問題提出了新的要求。

對于每種低溫液化的氣體，都有一定的溫度，無論施加多大的壓力，都無法將其液化。該溫度稱為氣體的臨界溫度。在臨界溫度下液化氣體的最小壓力稱為氣體的臨界壓力。如果由低溫泵輸送的低溫泵的溫度由于某些原因而升高，例如軸承摩擦，密封端面上的摩擦等，并且其溫度接近或高于臨界溫度，則必定會將介質(zhì)轉換為氣態(tài)。此時如果不及時采取措施，操作必定會異常，這是許多低溫泵無法正常運行且密封失效的重要原因之一。

2.2具體操作

2.2.1輔助管路

低溫泵的輔助管路系統(tǒng)除密封輔助系統(tǒng)和軸承冷卻管路外，還應在泵的入口和出口管路上有一個出口孔。其中，應特別注意確保氣路接口。由于介質(zhì)包含少量不溶性氣體或由于運行過程中局部溫度變化而導致的少量蒸發(fā)，因此應排除這部分氣體，否則它將積聚在泵的入口和出口以及用于振動或氣蝕的泵。通常，氣體管線出口位于泵入口和出口部分的最高端。當泵運行時，該管線與塔或罐的上部氣相始終保持連通。為了便于清潔和沖洗空氣以及更換空氣，有時使用沖洗噴嘴的方法。

2.2.2開車

與其他設備相比，低溫泵的開車過程較復雜，而且循環(huán)時間很長，主要過程包括清潔，沖洗，干燥，預冷和開車。

（1）清潔。在低溫泵的制造和使用過程中，其泵體內(nèi)有許多有害物質(zhì)。因此，內(nèi)部物質(zhì)應在原始使用前進行處理，以防止由于低溫凍結而導致泵的使用和穩(wěn)定性。在特定的清潔過程中，可使用汽油填充泵體內(nèi)部以溶解內(nèi)容物，然后進行清洗。至于干燥，可以先使用干燥氮氣，然后使用無水甲醇吸收其中包含的水分，然后沖洗并清潔。

（2）沖洗并更換。清潔后，用干燥的氮氣吹掃徹底沖洗1小時以上，清潔效果會更好。通過將干燥的氮氣吹入泵體內(nèi)，可以替換內(nèi)部的易燃易爆空氣，從而確保安全運行。通過在開車前使用低溫氮氣變化也具有初步的預冷卻效果。

（3）預冷卻泵體。必須考慮泵體的預冷卻，因為這是低溫泵的獨特啟動過程。一方面，由于在直接操作中泵體的工作溫度非常低，因此當泵體受到低溫影響時會在泵體中產(chǎn)生變形和彎曲的不利影響。因此，可以通過預冷卻來避免上述效果，以確保泵的平穩(wěn)運行。再者，由于乙烯是一種相對易蒸發(fā)的物質(zhì)，溫度對其影響很大，因此必須在首次使用之前預冷之后再使用低溫泵，以防止在檢查和維修中出現(xiàn)大量的氣體。這樣，通過科學的預冷卻可以確保開車的順利進行。

（4）開車

預冷完成后，如果啟動時沒有問題，就可以開車。在開車之前，需要確保已調(diào)試所有密封輔助系統(tǒng)，并且所有壓力和溫度參數(shù)均正常。開車后，需要密切注意密封輔助系統(tǒng)的狀況。通常，啟動低溫泵后，務必確保在2小時內(nèi)所有運行參數(shù)和工作條件滿足正常開車的要求，直到系統(tǒng)穩(wěn)定。

三、結語

綜上，乙烯工業(yè)在當前化工行業(yè)中占據(jù)重要地位。而乙烯裝置中的低溫泵通常處于低溫高溫的嚴苛的工作條件，而其輸送的介質(zhì)又十分特殊，具有滲透性強、易燃易爆、汽化壓力容易受溫度影響等特性。因此，低溫泵在運行過程中尤其是在進行開車時容易發(fā)生故障，阻礙正常運作。對此，本文主要對乙烯裝置中低溫泵的選型和操作問題進行了探討，以期對設計和操作低溫泵的相關工作人員提供理論參考，推動乙烯工業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻：

[1]李金波，陳亞林.乙烯裝置低溫泵的選型與操作問題探討[J].石油化工設備技術，2010，31（04）：24-26+29+26.

作者簡介：徐可軍性別：男，出生曰期：1964年07月09日。民族：漢。籍貫：黑龍江省青岡縣。在大慶石化公司化工一廠乙烯車間，操作工作。聯(lián)系地址：大慶石化公司化工一廠乙烯車間。郵編：163714

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