夾套式磁力泵在苯酐裝置中的應用

2018-02-16 16:30:00

　　一、前言
　　苯酐，全稱鄰苯二甲酸酐，是重要的有機化工原料之一，廣泛的用作增塑劑、樹脂、醫藥、染料及農藥等的原料和中間體。常溫下，苯酐結晶為片狀白色固體，熔點131.6℃。苯酐工業生產采用的是鄰二甲苯的氣相催化氧化法，它是在易燃、易爆、高溫、有毒等條件進行的，氧化溫度高達440℃，液體苯酐的精制溫度也高達180-250℃。生產過程中，若液態苯酐濺到皮膚上，除燙傷外，它還易吸水生成具有強腐蝕性的鄰苯二甲酸;氣態苯酐，具有強烈的刺激性，吸入后，咳嗽、咽喉疼痛、粘膜充血、眼睛紅腫流淚等對人體危害很大，在明火條件下還可導致燃燒爆炸等嚴重事故。因此，苯酐裝置的設備(shèbèi)技術要求很高，關鍵設備多為進口。比如苯酐泵，國內裝置一般選擇(xuanze)德國KSB公司、美國DURCO公司等的產品(Product)，全為夾套式機械密封離心泵。但由于苯酐物化特性的原因，該類型機泵密封壽命短，維護費用高，而且在設備維護修理過程中，苯酐對人體和環境的危害都很大。
　　二、機械密封離心泵的缺陷
　　根據苯酐的物化特性和其對人體，環境的危害，苯酐泵的密封多選波紋管（Corrugated pipe）機械密封，以保證較好的密封效果。上海凱泉由于葉輪進口不可能形成絕對真空，因此離心泵吸水高度不能超過10米，加上水流經吸水管路帶來的沿程損失，實際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠小于10米。但由于苯酐為高熔點物質，在開、停車過程中，機械密封處的溫度常低于物料熔點溫度，會出現少量苯酐凝固或結晶物析出現象，波紋管會因堵塞等原因逐漸喪失彈性，摩擦副失效，導致機泵泄漏。
　　其次，在苯酐泵的運轉過程中，波紋管（Corrugated pipe）表面結晶物積累造成軸向折疊，出現波紋管斷裂或密封壓縮量不均勻，輔助密封圈的高溫老化，補償性降低，致使密封失效泄漏。上海凱泉泵業集團有限公司性能的技術參數有流量、吸程、揚程、軸功率、水功率、效率等；根據不同的工作原理可分為容積水泵、葉片泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量；葉片泵是利用回轉葉片與水的相互作用來傳遞能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。
　　第三，由于苯酐氧化反應是在鄰二甲苯爆炸極限范圍(fàn wéi)內操作控制，存在較大的危險性，裝置偶發事故較多，苯酐泵機械密封的使用壽命常因頻繁開、停車而大為縮短。
　　第四，在維護修理機泵時，泵體機封室處的溫度已遠低于苯酐的熔點溫度，輸送的介質(起決定作用的物質)在機封室內已全部凝固，這樣整套的密封組件包括軸套等必定全部更換。這樣，即使是國產化的同類型波紋管機封一套的價格也在0.5萬元左右，可見該設備的維護費用比較高，而且物料對操作工和環境危害很大，很有必要用合適的無密封自吸機泵替代。
　　三、夾套式磁力泵的優點
　　選用靜密封機泵替代動密封的離心泵(Centrifugal pump)，首先考慮屏蔽泵，它是一種常用的無密封式機泵，但是存在高溫介質(起決定作用的物質)對屏蔽馬達運行的不利和初次開車前沒有辦法判斷滑動軸承(bearing)處有無不熔固體介質的困難，故不適合輸送高熔點苯酐產品的要求。相對磁力驅動的無密封泵卻能滿足以上條件。
　　首先，考慮輸送物料會因泵腔溫度的下降而出現結晶或凝固，故對蝸殼泵體和隔離套部位增加熱夾套設計，隔離套和內部轉子間的間隙很小，是非常重要的技術要求，前后兩段夾套要起到保溫或加熱的一致性、完全的保證受熱，即使在滑動軸承(bearing)的微小間隙處和隔離套的尾部都要保證物料完全處于熔融狀態，以免損壞磁力泵的關鍵部件。保溫的熱媒通常為蒸汽。注意，保溫夾套要確保輸送介質(起決定作用的物質)和熱媒絕對分離，避免苯酐與水蒸氣結合生成更高熔點的鄰苯二甲酸堵塞管道。磁力泵熱夾套的合理設計，完全可以達到離心泵的泵體的夾套伴熱效果。
　　其次，輸送的苯酐在完成內部循環的過程中，會因溫度的降低流動性減弱，尾部的副葉輪，會讓小空間成為高速流區，避免了可能發生的堵塞故障。同時，在停泵時，磁力區尾部不會積液，倒空徹底，避免了因物料凝固而導致(cause)的下次開車困難。這一點明顯優于離心泵(Centrifugal pump)停機時造成的積液缺陷。
　　再者，根據輸送高熔點物質機泵的操作控制經驗，在機泵停止運轉后，應當將介質(起決定作用的物質)全部倒空，一則防止因物料形態的體積變化損壞設備(shèbèi)，二則在開車前的預熱過程中提升辦公效率，保持升溫均勻。磁力泵開車前，同樣可以盤車檢查轉子（rotor）是否有卡堵現象，確認無誤后再送料、暖泵、開車，有效的保證了機泵啟動時的可靠性。
　　綜上所述，夾套磁力泵完全能夠滿足苯酐生產的工藝條件，替代動密封的離心泵(Centrifugal pump)后，機泵泄漏檢修率大大降低。上海凱泉由于葉輪進口不可能形成絕對真空，因此離心泵吸水高度不能超過10米，加上水流經吸水管路帶來的沿程損失，實際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠小于10米。
　　機械密封泵和無密封磁力泵的運行費用的比較
　　五、結論
　　只要切實注意夾套磁力泵的停車倒空和開車預熱過程，保證盤車輕便，不損傷滑動軸承和隔離套，該形式的機泵優于機械密封泵，它不僅大幅降低維護費用(expense)，而且操作控制簡單，有利于裝置的連續運行，同時最大化減少了對操作工的傷害和對環境的污染。凱泉泵業由此可見，若離心泵葉輪不斷旋轉，則可連續吸水、壓水，水便可源源不斷地從低處揚到高處或遠方。綜上所述，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉所產生的離心力的作用下，將水提向高處的。
　　由此可以進一步將該類型的無密封磁力泵推廣到相似性質的產品(Product)生產中，如DMT，焦油等。凱泉泵業開動前，先將泵和進水管灌滿水，水泵運轉后，在葉輪高速旋轉而產生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補充了這個空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經蝸殼而進入出水管。

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