胺液溫度對磁力泵的影響及解決方法

趙金榮，樊江海，喬 軻

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

目前，石油化工過程中泵的軸密封主要是機械密封，盡管對機械密封的構造與要求不斷進行完善，但還是不能避免完全無泄漏的難題。由于磁力泵的問世，又開辟了動密封力傳動工藝發展的另一個嶄新方向。磁力泵相比于其他一般泵具有完全杜絕液體泄漏的優點，主要應用在石油化工行業用來輸送有毒有害、易燃易爆和具有強腐蝕性的液體，能夠解決泄漏污染問題，同時能夠滿足環境保護的要求。由于溶劑再生裝置介質中含有硫化氫，具有很強的毒性和腐蝕性，因此溶劑再生裝置采用磁力泵。但是在磁力泵運行過程中，由于回流罐液位低或介質溫度高的原因，導致回流泵自停次數過多，造成尾氣排放超標且磁力泵的損壞，增加了設備的檢修費用，影響溶劑回收裝置系統穩定運行。

1 磁力泵原理及結構

磁力泵采用磁力扭矩傳動技術，通過隔離罩實現內外磁缸無接觸密封，解決了運輸過程中介質泄漏的問題，它的機械結構見圖1，主電機帶動外部磁缸旋轉，由于磁場的作用內磁缸則同步旋轉，內外磁缸間有隔離套，隔離套與內磁缸間形成封閉腔，部分液體由于壓力差的原理，流向封閉腔對內外磁缸進行冷卻后流入葉輪進口。由于不存在機械密封，內部接觸介質的零件被泵體、泵蓋及隔離套等完全封閉，從而實現無泄漏，消除了有毒物質通過泵密封泄漏的安全隱患[1]。

圖1 磁力泵的結構示意圖

磁力泵經過很長時間的技術改進提升，機泵制造水平日漸提高，不同的工藝介質對磁力泵的性能提出了新的需求。本裝置中的磁力泵由丹東克隆集團有限公司生產，輸送介質為酸性水（主要成分是0.16%H2S，有毒且具有腐蝕性），泵體及葉輪材料均為不銹鋼；殼體墊片材料為聚四氟乙烯；磁力泵磁缸的永磁材料主要為稀土材料釹鐵硼。泵的性能參數見表1。

表1 磁力泵性能參數表

2 溶劑再生工藝

溶劑再生裝置工藝見圖2，來自重油催化裂化裝置、柴油加氫精制裝置、汽油加氫、312 瓦斯脫硫和硫磺回收裝置的富胺液，經過換熱后，進入溶劑再生塔上部第3 層塔板。塔底重沸器由0.35 MPa 蒸汽提供熱量，使再生塔底部溫度控制在125 ℃左右，塔內液體中的H2S 和部分CO2被解析出來，經塔頂空冷換熱器冷卻至40 ℃后進入塔頂回流罐，罐頂的酸性氣排放至硫磺回收裝置，罐底的酸性水經塔頂回流泵加壓后返回再生塔頂部控制塔頂溫度。

圖2 溶劑再生裝置工藝圖

在日常操作過程中，當再生塔回流量出現波動，會導致塔的壓力過高；或空冷器的冷卻效果不佳，致使回流罐液位過低，其液位過低會使回流量較小或者中斷，影響塔內的氣液相平衡，需要通過補水來控制回流罐液位，使塔內氣液相達到平衡維持塔的操作。系統操作不穩定對泵也造成了影響。

據統計，2018 年至2020 年裝置運行期間機泵共自停56 次，計劃停機檢修12 次，非計劃停機42 次，占比過高；非計劃停機中，泵抽空導致自停占比在7%，機泵溫度高導致自停占比在93%。通過現場對機泵的檢查分析和數據收集，當泵的隔離套溫度達到140 ℃左右的時候，泵內部會傳出異常的雜音，導致機泵振動值偏高，造成機泵停機，檢修打開發現磁力泵出現內磁缸消磁和卡死現象。

3 磁力泵故障及改進方法

3.1 磁力泵抽空故障分析

當運行中的泵開始抽空時，會突然發出噪聲、振動，伴隨著壓力、流量和電流的降低；當泵抽空嚴重時，泵會強烈振動，壓力表顯示為零，泵中無介質送出。通過對以上現象分析，泵的抽空主要有以下三點原因：

（1）塔頂冷卻器冷卻效果不好，造成回流罐液位過低，回流罐的液位與泵入口的高度差較小，導致有效氣蝕余量偏小，發生氣蝕現象。

（2）泵出口流量不滿足最小流量。磁力泵在抽空或低流量下運行時，造成石墨軸承沒有得到及時冷卻、潤滑，使軸承溫度升高，酸性水急劇汽化，進而發生氣蝕現象，造成石墨軸承破碎[2]。

（3）再生塔內壓力不穩。當再生系統波動較大或負荷調整過大，引起回流泵入口壓力突然下降，流量減少，容易發生泵體抽空[2]。

改進措施：（1）定時對現場玻璃板液位計進行檢查，與內操DCS 液位進行對比確認，防止因儀表失靈導致回流罐液位過低。造成磁力泵因為流量過低，液體汽化，導致機泵消磁損壞。（2）穩定操作，介質進塔的負荷調整應在溶劑再生塔允許的范圍內，適當提高溶劑再生塔壓力，使其稍遠離相同溫度下的酸性水飽和蒸汽壓力。

3.2 高溫引起的磁力泵故障原因及改進措施

為維持回流罐液位，需要將凝結水加入回流罐內，由于加入的凝結水溫度在140 ℃左右，導致泵的入口介質溫度過高，造成磁力泵內磁缸消磁。在結構上，磁力泵的外磁缸采用低碳鋼作為外部密封殼體，內磁缸的材料為釹鐵硼，內磁缸在內部工作，與介質直接接觸，當介質溫度超出允許范圍易發生消磁現象，這樣導致材料消磁的現象不可逆轉。釹鐵硼永磁體具有很高的磁積能，從溫度性能上（圖3）可以看出，釹鐵硼的居里溫度為300 ℃，但是，當溫度在140 ℃左右時，釹鐵硼的可變扭曲強度下降較快，不可逆損失較大。輸送的介質溫度過高會使磁力泵空負荷運轉導致內磁缸和隔離套間干摩擦使介質溫度升高，軸承磁性體失磁；機泵機體振動，導致機泵自停回流中斷，影響生產。

圖3 釹鐵硼溫度性能圖

最終確定凈化水為最適合補水介質，其溫度適宜，介質純凈，屬于裝置內現有產品且能耗低。補水后經過短期對泵入介質口溫度數據進行收集，將補水介質由凝結水改為凈化水后介質溫度始終處于可操作范圍內，避免了在補水后由于輸送介質溫度過高導致磁力泵消磁。

改進措施：回流罐流量及介質溫度控制在操作范圍內，當回流罐液位低于設定值時，可以通過補水線對回流罐進行補液來提高回流罐液位，對裝置中現有的四種介質從溫度、所含雜質、節能降耗等方面進行對比研究分析，見表2。

表2 補水介質對比分析表

4 結論

對溶劑再生裝置中磁力泵在運輸酸性水介質時，時常發生抽空、消磁的現象進行研究分析，通過調整溶劑再生塔的工藝操作參數和更改補水介質，降低了磁力泵因故障停機所造成的經濟損失,確保了溶劑再生裝置的穩定運行。