貧甲醇泵在低溫甲醇洗工藝的應用和發展現狀

郭華

（中國海洋石油總公司大同煤制氣項目組，山西 大同 037008）

貧甲醇泵在低溫甲醇洗工藝的應用和發展現狀

郭華

（中國海洋石油總公司大同煤制氣項目組，山西 大同 037008）

介紹低溫甲醇洗工藝中貧甲醇泵的應用情況，貧甲醇泵的重要性，及其結構、制造要點和發展現狀。

低溫甲醇洗；貧甲醇泵 ；結構；制造要點

低溫甲醇洗（Rectisol）是20世紀50年代初德國林德（Linde）公司和魯奇（Lurgi）公司聯合開發的一種氣體凈化工藝。第一個低溫甲醇洗裝置由魯奇公司于1954年建在南非Sasol的合成燃料工廠，目前世界上有一百多套工業化裝置，其中中國引進了約二十多套［1］，低溫甲醇洗工藝適合于處理含硫渣油部分氧化、煤氣化生成的氣體中CO2和硫化物。該工藝為典型物理吸收法，是以冷甲醇為吸收溶劑，其基本原理是依據低溫狀態下的甲醇具有對H2S和CO2等酸性氣體的溶解吸收性大，而對H2和CO溶解吸收性小的選種選擇性.來脫除粗變換氣中的H2S和CO2等酸性氣體，從而達到凈化粗變換氣的目的。低溫甲醇洗工藝技術成熟，在工業上擁有很好的應用業績，被廣泛應用于國內外合成氨、合成甲醇及其他羰基合成、城市煤氣、工業制氫和天然氣脫硫等氣體凈化裝置中。

1 貧甲醇泵應用

貧甲醇泵的主要作用是將來自再生塔的熱甲醇經換熱后變為冷甲醇作為酸性氣體吸收液送往甲醇洗滌塔， 在同一個塔內分段， 選擇性地進行脫硫、脫碳氣體凈化。該工藝能耗最低，但對設備要求嚴格。貧甲醇泵作為工藝系統的主洗泵， 其穩定運行是工藝的關鍵， 并和系統的連續運行息息相關。

中海油大同煤制氣項目設計規模為年產40億/方天然氣，采用碎煤加壓氣化技術和粉煤氣化（1：1）組合工藝生產粗合成氣，另外還有一氧化碳變換、酸性氣體脫除和甲烷化及干燥工藝流程。以粉煤氣化工藝為例，將配套同等規模2個系列的低溫甲醇洗裝置，每套低溫甲醇洗工藝裝置設有2臺貧甲醇泵。貧甲醇泵輸送介質為貧甲醇液，設計流量為1500m3/h ，揚程為138m。

2 貧甲醇泵的結構和制造技術要點

2.1 貧甲醇泵的結構

2004年以前，由于裝置容量較小，且對裝置的安全性較低，貧甲醇泵一般采用BB4型單殼體臥式多級離心泵，但隨著裝置容量的不斷增大，對設備可靠性的要求越來越高，貧甲醇泵的結構逐漸被BB5型雙殼體臥式多級離心泵及BB3型水平中開多級離心泵所代替。由于BB5型泵采購成本相對較高、檢修維護相對復雜等，BB3型泵在市場應用上越來越得到供應商的選擇。

BB3型水平中開臥式多級離心泵為單殼體、雙蝸殼、軸向剖分、水平中心線支撐、葉輪背靠背對稱布置的臥式多級離心泵，出于對裝置汽蝕余量（NPSHa）的考慮，貧甲酵泵首級葉輪一般采用雙吸結構。

（1）承壓殼體

殼體為軸向剖分形式，泵殼體分為泵體、泵蓋兩部分，均為整體結構，中開面采用大法蘭連接，結構尺寸小，整個泵質量幾乎都集中在泵體、泵蓋上。因此，泵殼體剛性極高，機組運轉穩定性更好。殼體采用雙蝸殼上下對稱設計，徑向力自動平衡。殼體采用軸向剖分結構，泵在維修的過程中不需拆卸泵的進出口主管路，泵維護檢修更加方便。

（2）葉輪

葉輪對稱布置，軸向力自動平衡，無需專門的平衡機構，同時由于葉輪對稱布置，瞬態（熱沖擊、啟動與停機、日起停）時，殘余軸向力不會突然變大，泵運行的可靠性大大增加。

（3）轉子

轉子采用大軸徑設計，撓度小、轉子濕態一階臨界轉速相對高，運轉安全、可靠。軸與葉輪為小間隙配合、逐級固定，即可保證安裝與拆卸方便，又能保證泵運行穩定。 軸與軸上零件配合處進行表面鍍硬鉻處理，適合葉輪的反復安裝與拆卸，使用壽命更長。

（4）軸承及潤滑

根據功率大小或其它特殊要求，軸承可采用自潤滑或強制潤滑兩種形式：泵正常運轉時，徑向負荷由徑向滑動軸承承受，葉輪為對稱布置，軸向力基本自動平衡，止推軸承只承受少量殘余軸向負荷。

2.2 貧甲醇泵的制造技術要點

（1） 泵整體設計、制造、檢驗應完全滿足API610標準要求，泵體軸向剖分、臥式、多級、兩端支承離心泵及軸承箱體皆為軸向剖分結構，維修、維護方便，維修停機時間短。同時考慮介質中腐蝕介質的含量， 在設計中承壓殼體的厚度考慮了腐蝕余量。過流部件材料執行ASME標準。在水力設計方面，除了采用高效的水力模型外。貧甲酵泵對首級葉輪的汽蝕要求非常嚴格，一般首級葉輪采用雙吸結構，其必須汽蝕余量NPSHr一般應大于1200。

（2）泵的主要材料：API610標準的S-6等級， 泵軸材質用0Cr17Ni4Cu4Nb。泵的機械密封選用符合標準的集裝式機械密封，機械密封采用雙端面串聯式平衡型內裝型式，帶節流襯套，一般采用約翰克蘭公司、福斯公司、博格曼公司等國際品牌，外部強制潤滑油系統采用上海利安、常州華立公司產品，最小連續流量保護裝置采用德國施羅德、蘇爾達公司產品［2］。

（3）泵的葉輪轉子或其它可拆卸部件與同型號泵應具有互換性， 泵體和葉輪上都應設有可更換的密封環，密封環應牢固而不轉動，口環運轉間隙應考慮溫度及材料的膨脹及咬合特性。葉輪上的磨損環和泵殼的磨損環應存在硬度差，以防止磨損環間咬合。泵滑動軸承（軸向金斯伯雷型式推力瓦/徑向米歇爾型式徑向瓦）/SKF止推球軸承，油環潤滑，軸承帶測溫PT100、振動及位移探頭。

（4）電動機功率選擇：電機額定功率按不小于設備側額定點軸功率1.2倍選擇（涵蓋設備側軸功率曲線全段及末端點功3 貧甲醇泵的發展狀況

率）。同時考慮高原氣候（海拔按1300m考慮）對電機整體性能的影響。貧甲醇泵使用在二區ⅡCT3防爆區域，電機如采用增安電機，必須配套氮氣吹掃系統，如采用防爆電機， 可不需吹掃系統。

目前中小型低溫甲醇洗裝置中的貧甲醇泵市場中，國內泵制造廠家（大連深藍泵業有限公司、重慶水泵廠等）占據約40%—50%的市場份額，大型低溫甲醇洗裝置中的絕大部分貧甲醇泵市場被國外泵制造廠（福斯、蘇爾壽等）所占據［3］。

國內大連深藍泵業有限公司在解決進口泵的問題時促進了泵國產化的設計、制造，但由于貧甲醇泵運行關系到整個裝置的運行安全，對安全穩定性要求非常高，貧甲醇泵的業績目前還較少，主要集中在小流量或低揚程方面業績。重慶水泵廠有限責任公司針對貧甲醇泵輸送介質滲透性強、易揮發、壓力高等特殊情況，將公司已有的SD和ZD系列泵出有針對性的進行適用性調整，生產出的貧甲醇泵在2008年成功運用于中石化南京化學工業有限公司合成氨-尿素凈化裝置和寧波萬華MDI凈化裝置。經過多年的項目運行檢驗，重泵公司的SDT型（BB5結構）和ZDPT型（BB3結構）臥式多級自平衡離心泵以其獨特結構和良好性能均在貧甲醇泵上得到了工業化應用。

4 結束語

大型煤化工裝置首先考慮的是裝置安全穩定長周期運行問題，所以設備的選型至關重要。貧甲醇泵作為低溫甲醇洗的關鍵設備，只有選擇優質的供應商才能保證設備乃至裝置的穩定運行，熟悉了解貧甲醇泵的結構，也有助于用戶對現場設備的使用和維護。

［1］汪家銘.低溫甲醇洗凈化工藝技術進展及應用概況［J］.化肥工業，2008，35（4）：11—15.

［2］趙月剛，高玉林，胡福生. 低溫甲醇洗工藝中貧甲醇泵的結構選型及應用.水泵技術，2013.

［3］杜振明，安廣山，劉志鵬. BB3型水平中開多級泵在低溫甲醇洗裝置中的應用.2011年全國石油化工機泵年會會刊.

郭華（1989.12-），男，本科，助理工程師，研究方向：過程裝備與控制工程。

TQ028

A

1003-5168（2015）11-061-02