高壓甲銨泵入口增加甲銨升壓泵簡(jiǎn)介

張青林

（國電赤峰化工有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024070）

國電赤峰化工有限公司30·52煤制尿素項(xiàng)目尿素系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的CO2汽提法生產(chǎn)工藝。由于低壓循環(huán)吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的甲銨液濃度低，致使高壓甲銨泵出口壓力低，進(jìn)而造成高壓系統(tǒng)合成反應(yīng)紊亂而被迫停車。現(xiàn)將系統(tǒng)存在的問題及采取的措施介紹如下。

1 高壓甲銨泵簡(jiǎn)介

我公司高壓甲銨泵是由美國圣達(dá)因有限公司提供的HMP－3000型高壓泵，為三軸兩級(jí)離心泵，一個(gè)低速軸（2 960r／min），兩個(gè)高速軸（9 997r／min）。軸套為滑動(dòng)軸套，密封為動(dòng)靜環(huán)密封，低速軸與電機(jī)側(cè)為迷宮式密封；密封形式，1級(jí)為雙端面密封，2級(jí)為串聯(lián)密封，密封介質(zhì)為脫鹽水（強(qiáng)制密封）。齒輪箱里低速軸為徑向滑動(dòng)軸承；高速軸軸向，1級(jí)為止推墊片，2級(jí)主推軸承為可傾瓦軸承，2級(jí)次推軸承為止推墊片。高速軸承油封為機(jī)械密封，葉片為8個(gè)開式葉片，呈90°；1級(jí)葉輪吸入口設(shè)有誘導(dǎo)輪，有利于吸入液體。高壓甲銨泵技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 高壓甲銨泵技術(shù)參數(shù)

2 系統(tǒng)存在的問題

我公司高壓甲銨泵共兩臺(tái)，原設(shè)計(jì)直接用高壓甲銨泵抽取低壓甲銨冷凝器內(nèi)的液體，輸送至高壓洗滌器。在高壓合成系統(tǒng)投料前，用脫鹽水代替甲銨液，高壓甲銨泵出口壓力可達(dá)到12.5MPa；隨著合成系統(tǒng)投料的不斷進(jìn)行，合成系統(tǒng)的壓力逐漸增加，低壓甲銨冷凝器溢流槽內(nèi)的甲銨液逐漸增濃，高壓甲銨泵出口壓力也隨之增加；當(dāng)合成系統(tǒng)壓力達(dá)到13.5MPa以上時(shí)，低壓甲銨冷凝器溢流槽內(nèi)的甲銨液密度增大至1.18g／cm3（設(shè)計(jì)值為1.26g／cm3）左右時(shí)，高壓甲銨泵出口壓力在13.5MPa，達(dá)不到設(shè)計(jì)值15.144MPa（對(duì)應(yīng)的入口甲銨液密度為1.26g／cm3）。此時(shí)，高壓甲銨泵打量出現(xiàn)波動(dòng)，輸送至高壓洗滌器的甲銨液流量不穩(wěn)定，導(dǎo)致合成反應(yīng)不好，系統(tǒng)排放量增大，未反應(yīng)的氨和二氧化碳不能回收到高壓系統(tǒng)中，合成系統(tǒng)水碳比失調(diào)；最后，整個(gè)合成系統(tǒng)紊亂（系統(tǒng)狀況見表2），系統(tǒng)超壓，高壓甲銨泵跳車，系統(tǒng)無法進(jìn)一步開車而被迫停車。

表2 系統(tǒng)狀況

3 改造方案

根據(jù)系統(tǒng)開車時(shí)高壓甲銨泵的打量情況，以及高壓合成系統(tǒng)的狀況，只有提高高壓甲銨泵出口壓力才能解決上述問題。通過對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的分析及與同類廠家的溝通，決定在高壓甲銨泵入口增加一臺(tái)升壓泵，以此提高其出口壓力，從而實(shí)現(xiàn)甲銨液流量穩(wěn)定，保證高壓系統(tǒng)的水碳比平衡，確保整個(gè)合成系統(tǒng)反應(yīng)正常。具體改造方案為，在高壓甲銨泵入口主管上增加一臺(tái)75kW、出口壓力3.0MPa、轉(zhuǎn)數(shù)2 960r／min的升壓泵，確保高壓甲銨泵出口壓力可提至15.0MPa以上；同時(shí)，升壓泵設(shè)有副線，主、副管線可以通過切斷閥實(shí)現(xiàn)切換，如圖1所示。

圖1 增設(shè)甲銨升壓泵后系統(tǒng)流程示意

4 改造效果及存在的缺陷

4.1 改造后系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

2012年9月高壓甲銨泵入口增加一臺(tái)離心式甲銨升壓泵。在合成系統(tǒng)投料前，關(guān)閉甲銨升壓泵的副線閥，全開甲銨升壓泵的出入口閥，先啟動(dòng)甲銨升壓泵打循環(huán)，用變頻器調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速在2 000r／min時(shí)，控制甲銨升壓泵出口壓力在1.5MPa之內(nèi)，再啟動(dòng)高壓甲銨泵打循環(huán)；當(dāng)高壓合成系統(tǒng)投料時(shí)，逐漸關(guān)小高壓甲銨泵出口副線調(diào)節(jié)閥，當(dāng)關(guān)至最小調(diào)節(jié)量2%時(shí)，高壓甲銨泵出口壓力為13.0MPa；隨著高壓系統(tǒng)壓力的提高，逐漸用變頻器調(diào)節(jié)甲銨升壓泵的轉(zhuǎn)速，當(dāng)高壓合成系統(tǒng)壓力達(dá)到13.8～14.5MPa時(shí)，甲銨升壓泵的轉(zhuǎn)速為2 500r／min，甲銨升壓泵出口壓力為2.5MPa，高壓甲銨泵出口壓力為15.0MPa。如此一來，甲銨液流量穩(wěn)定，系統(tǒng)排放量小，保證高壓系統(tǒng)的水碳比平衡，確保整個(gè)高壓合成系統(tǒng)反應(yīng)正常。改造后系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)見表3。

表3 增設(shè)升壓泵后系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

4.2 改造后存在的缺陷

增加升壓泵后，效果很好。而由于改變了原設(shè)計(jì)要求，高壓甲銨泵的密封系統(tǒng)損壞大，不利于生產(chǎn)維護(hù)。增加升壓泵后，短期內(nèi)解決了系統(tǒng)壓力、流量等工藝方面的問題，但操作、維修非常不便，維修成本和故障率也隨之增高。此外，高壓甲銨泵一、二級(jí)密封水壓力提高，密封腔壓力也隨之提高，這與高壓甲銨泵機(jī)械密封設(shè)計(jì)壓力不符。機(jī)械密封長期在高負(fù)荷工況下運(yùn)行，存在著巨大的安全隱患！機(jī)械密封壽命大大縮短，所以改造效果還有待于進(jìn)一步觀察。

通過在高壓甲銨泵入口增加升壓泵來提高高壓甲銨泵出口壓力，以此來滿足高壓系統(tǒng)所需甲銨液的量，從而實(shí)現(xiàn)了尿素合成系統(tǒng)的穩(wěn)定操作。但從存在的缺陷來看，還沒有徹底解決高壓甲銨泵輸液?jiǎn)栴}；或從高壓甲銨泵本體尋求解決方法更好些，這還有待于進(jìn)一步探討和研究。