浅议乙烯行业低温泵的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国石油股份公司大庆石化分公司化工一厂 作者:杨明

  由于在乙烯行业中一些装置中的低温泵要输送的都是低温介质,且这些介质一般都是比较容易气化的,具有很低的温度,并且多是易爆易燃的,所以这些低温泵的应用就需要非常的严格。本文主要针对乙烯行业中的低温泵如何选择和应用提出了观点,具有一定的参考价值。

  乙烯行业作为我国石油化工工业的重点,它所产出的丁二烯、乙烯等产品是非常关键的原料对于石化产品来说,所以国家对于乙烯行业是非常重视的。从目前的实际情况来看,轻柴油和石脑油裂解制造乙烯,主要的流程是通过顺序分离来实现的,原理是发挥不同的温度,按照从轻到重将碳量不同的裂解气进行组分,通过精馏的方法在各种温度下分离,而产生不同的产品。在正常情况下,利用合适的压力,可在常温下组分碳三以上,零下40度可以组分碳二,零下100度则可以组分氢及甲烷,此时就需要能够对低温介质进行加压和循环的泵。除此之外,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为这些低温的介质,在卸车、装车等过程中也需要低温泵。

1、低温泵的操作特点口

  1.1、极低的操作温度

  由于低温介质大都在零下40度以下,特别是脱甲烷塔中的回流泵已经达到了零下101度,在这样低的温度下一般的材料会发生冷脆现象,这样就对加工制造泵体的材料提出了非常高的要求。

  1.2、介质压力高

  在日常的温度下呈现气态的丙烯、甲烷塔塔釜液和乙烯,为了让其在液态的状态下,必须用引入压力非常高的泵,同时因为乙烯行业中的低温泵的工艺要求要实现高扬程的效果,加上较高的出口压力,所以泵要能够适应高压密封的要求。

  1.3、装置汽蚀余量低

  由于经由泵体传送的介质大都是从分馏塔塔底或者是乙烯的一些装置中来的,具有很低的汽蚀余量,通常有效汽蚀余量,以泵吸入口为基准的NPSHa基本上到零。所以在实际生产中可以通过提高NPSHa来防止气蚀的产生。

  1.4、介质极易气化

  因为低温介质在正常条件下气化的压力比较高,因为较多时轻烃类,含碳量较为低,介质在低温泵入口的地方已经十分达到饱和状态,在工况的温度下,非常容易气化。这种情况下非常容易引起泵的运行的恶化,产生机封端面磨损、产生振动等各种问题。同时,在介质处于微量太冷或者是处于饱和的状态的情况下,介质的气化压力就会变得非常敏感,气化压力能够在百分之百到百分之二百之间变化,在温度变化百分之二十五的情况下。所以,就要使那低温泵做到保冷的状态,不要有较大的温度变化。此外还要求泵的本身的结构应力要十分的对称,这样在冷态下的变形就会变得十分的均匀,泵本身的材料也具有较高的适应性。

  1.5、操作周期长

  因为一般乙烯行业的设备都应该连续使用三年以上,虽然大部分的低温泵使用的都是“一开一备”的情况,由于需要做好保冷对于低温泵来说,所以拆卸、安装都比较麻烦;预冷和倒空对于低温泵来说都要较长的时间,在开车时故障出现的几率也较大。所以,泵组必需要稳定,这样使用的周期就比较长。

2、低温泵的选型

  2.1、基本结构

  对于乙烯设备来说,采用双层壳体的立式筒袋泵,能够更好地满足低温环境的需要,能够保障生产的稳定运行。

  2.2、材料选择

  选择能够适应低温生产条件下的材料,是保证低温泵正常运行的有力保障。可以选择奥氏不锈钢作为与介质接触的金属材料。在低温泵中的轴封处主要采用非金属材料,通常使用的是玻璃纤维、石墨以及增强聚四氟乙烯。

  2.3、轴承与润滑

  对于立式多级结构的低温泵,轴承主要分为上轴承和下轴承。上轴承一般为滚动轴承,位于机械密封上端专用的轴承箱内,并采用稀油润滑,若有必要应增加轴承箱辅助冷却管路。下轴承为导向滑动轴承,浸没于低温介质中,并由介质进行润滑;下轴承主要起中间支撑作用,来限制泵轴的径向跳动,可根据泵轴长短不同设置不同数量的轴承。

  2.4、轴封

  因为低温泵的介质自身存在的特性,所以具有非常大的危险性,比如在泄露的情况下。所以,在密封上要十分的严格。可以次用压式双端面机械密封来应对容易气化的介质。可以采用PLAN53应用于密封辅助系统,充入带压的隔离液置于两道密封中间,使其压力大于介质气化的压力,从而保证了安全。

3、低温泵的操作

  3.1、做好开车

  同其他装置设备比较,低温泵的开车十分的麻烦,周期也十分的长,第一次开车需要二十小时以上,其主要的流程包括清洗、吹扫、干燥、预冷等多个环节。

  3.1.1、合理的清洗

  在低温泵的生产、应用的流程中,它的体内会有许多的有害物质,所以在原始开工使用前要对其内部的物质进行处理,防止因为低温结冰,而影响泵的使用和稳定。在具体的清理、清洗中,可以使用汽油灌到泵体的内部,使里面的物质溶解,随后要吹扫干净,可以使用干燥的氮气。接着要用甲醇(无水),用来吸收里面的水分,最终吹扫清理就可以了。

  3.1.2、做好吹扫和置换

  在清洗后,做好吹扫工作要坚持1个小时以上的干燥氮气吹扫,这样效果会非常好。通过将干燥的氮气吹入泵体内,可以将里面的易燃易爆的空气置换出来,从而保障了安全运行。还有一种利用在开车前低温氮气置换能够达到初步预冷的作用。

  3.1.3、泵体的预冷

  在泵体预冷上,必须要高度重视,因为这是低温泵独有的开车过程。一方面是因为泵体的运行温度非常的低,如果直接的运行,收到低温的影响泵体本身会发生变形弯曲的不良后果,所以通过预冷能够避免上述的影响,保证泵的顺利运行。另一方面,由于乙烯是比较容易气化的物质,并且收到温度的影响比较大,所以为了杜绝在应用中出现量大的气体,在首次使用前或者在检查修理以后使用时需要对低温泵进行预冷。这样通过科学的预冷,就能够保证顺利的开车。

4、高吸入比转速离心泵的改善措施

  (1)采用变频电机驱动离心泵,通过调节转速来调节泵的性能,保持泵基本操作在最佳效率点附近,既能提高操作稳定性,也能降低能耗。

  (2)增加带控制阀的最小回流线,提高泵的实际操作流量,尽可能将泵的操作点靠近最佳效率点,可以从根本上改善泵的稳定性。

  (3)对于高吸入比转速的离心泵,应对整个允许操作范围进行性能试验。

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