夹套式磁力泵在苯酐装置中的应用

2018-02-16 16:30:00 25

上海凯泉泵业集团有限公司

  一、前言
  苯酐,全称邻苯二甲酸酐,是重要的有机化工原料之一,广泛的用作增塑剂、树脂、医药、染料及农药等的原料和中间体。常温下,苯酐结晶为片状白色固体,熔点131.6℃。苯酐工业生产采用的是邻二甲苯的气相催化氧化法,它是在易燃、易爆、高温、有毒等条件进行的,氧化温度高达440℃,液体苯酐的精制温度也高达180-250℃。生产过程中,若液态苯酐溅到皮肤上,除烫伤外,它还易吸水生成具有强腐蚀性的邻苯二甲酸;气态苯酐,具有强烈的刺激性,吸入后,咳嗽、咽喉疼痛、粘膜充血、眼睛红肿流泪等对人体危害很大,在明火条件下还可导致燃烧爆炸等严重事故。因此,苯酐装置的设备(shèbèi)技术要求很高,关键设备多为进口。比如苯酐泵,国内装置一般选择(xuanze)德国KSB公司、美国DURCO公司等的产品(Product),全为夹套式机械密封离心泵。但由于苯酐物化特性的原因,该类型机泵密封寿命短,维护费用高,而且在设备维护修理过程中,苯酐对人体和环境的危害都很大。
  二、机械密封离心泵的缺陷
  根据苯酐的物化特性和其对人体,环境的危害,苯酐泵的密封多选波纹管(Corrugated pipe)机械密封,以保证较好的密封效果。上海凯泉由于叶轮进口不可能形成绝对真空,因此离心泵吸水高度不能超过10米,加上水流经吸水管路带来的沿程损失,实际允许安装高度(水泵轴线距吸入水面的高度)远小于10米。但由于苯酐为高熔点物质,在开、停车过程中,机械密封处的温度常低于物料熔点温度,会出现少量苯酐凝固或结晶物析出现象,波纹管会因堵塞等原因逐渐丧失弹性,摩擦副失效,导致机泵泄漏。
  其次,在苯酐泵的运转过程中,波纹管(Corrugated pipe)表面结晶物积累造成轴向折叠,出现波纹管断裂或密封压缩量不均匀,辅助密封圈的高温老化,补偿性降低,致使密封失效泄漏。上海凯泉泵业集团有限公司性能的技术参数有流量、吸程、 扬程、轴功率、水功率、效率等;根据不同的工作原理可分为 容积水泵、叶片泵等类型。 容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量; 叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量,有 离心泵、 轴流泵和 混流泵等类型。
  第三,由于苯酐氧化反应是在邻二甲苯爆炸极限范围(fàn wéi)内操作控制,存在较大的危险性,装置偶发事故较多,苯酐泵机械密封的使用寿命常因频繁开、停车而大为缩短。
  第四,在维护修理机泵时,泵体机封室处的温度已远低于苯酐的熔点温度,输送的介质(起决定作用的物质)在机封室内已全部凝固,这样整套的密封组件包括轴套等必定全部更换。这样,即使是国产化的同类型波纹管机封一套的价格也在0.5万元左右,可见该设备的维护费用比较高,而且物料对操作工和环境危害很大,很有必要用合适的无密封自吸机泵替代。
  三、夹套式磁力泵的优点
  选用静密封机泵替代动密封的离心泵(Centrifugal pump),首先考虑屏蔽泵,它是一种常用的无密封式机泵,但是存在高温介质(起决定作用的物质)对屏蔽马达运行的不利和初次开车前没有办法判断滑动轴承(bearing)处有无不熔固体介质的困难,故不适合输送高熔点苯酐产品的要求。相对磁力驱动的无密封泵却能满足以上条件。
  首先,考虑输送物料会因泵腔温度的下降而出现结晶或凝固,故对蜗壳泵体和隔离套部位增加热夹套设计,隔离套和内部转子间的间隙很小,是非常重要的技术要求,前后两段夹套要起到保温或加热的一致性、完全的保证受热,即使在滑动轴承(bearing)的微小间隙处和隔离套的尾部都要保证物料完全处于熔融状态,以免损坏磁力泵的关键部件。保温的热媒通常为蒸汽。注意,保温夹套要确保输送介质(起决定作用的物质)和热媒绝对分离,避免苯酐与水蒸气结合生成更高熔点的邻苯二甲酸堵塞管道。磁力泵热夹套的合理设计,完全可以达到离心泵的泵体的夹套伴热效果。
  其次,输送的苯酐在完成内部循环的过程中,会因温度的降低流动性减弱,尾部的副叶轮,会让小空间成为高速流区,避免了可能发生的堵塞故障。同时,在停泵时,磁力区尾部不会积液,倒空彻底,避免了因物料凝固而导致(cause)的下次开车困难。这一点明显优于离心泵(Centrifugal pump)停机时造成的积液缺陷。
  再者,根据输送高熔点物质机泵的操作控制经验,在机泵停止运转后,应当将介质(起决定作用的物质)全部倒空,一则防止因物料形态的体积变化损坏设备(shèbèi),二则在开车前的预热过程中提升办公效率,保持升温均匀。磁力泵开车前,同样可以盘车检查转子(rotor)是否有卡堵现象,确认无误后再送料、暖泵、开车,有效的保证了机泵启动时的可靠性。
  综上所述,夹套磁力泵完全能够满足苯酐生产的工艺条件,替代动密封的离心泵(Centrifugal pump)后,机泵泄漏检修率大大降低。上海凯泉由于叶轮进口不可能形成绝对真空,因此离心泵吸水高度不能超过10米,加上水流经吸水管路带来的沿程损失,实际允许安装高度(水泵轴线距吸入水面的高度)远小于10米。
  机械密封泵和无密封磁力泵的运行费用的比较
  五、结论
  只要切实注意夹套磁力泵的停车倒空和开车预热过程,保证盘车轻便,不损伤滑动轴承和隔离套,该形式的机泵优于机械密封泵,它不仅大幅降低维护费用(expense),而且操作控制简单,有利于装置的连续运行,同时最大化减少了对操作工的伤害和对环境的污染。凯泉泵业由此可见,若离心泵叶轮不断旋转,则可连续吸水、压水,水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。综上所述,离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下,将水提向高处的。
  由此可以进一步将该类型的无密封磁力泵推广到相似性质的产品(Product)生产中,如DMT,焦油等。凯泉泵业开动前,先将泵和进水管灌满水,水泵运转后,在 叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下,叶轮流道里的水被甩向四周,压入蜗壳,叶轮入口形成真空,水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。