王義峰

(昊華鴻鶴化工有限責(zé)任公司，四川 自貢 643000)

國(guó)產(chǎn)磁力泵在HCFC-22水堿洗系統(tǒng)中的應(yīng)用

王義峰

(昊華鴻鶴化工有限責(zé)任公司，四川 自貢 643000)

針對(duì)HCFC-22裝置工藝特點(diǎn)對(duì)混合泵在系統(tǒng)中的作用進(jìn)行了簡(jiǎn)述，并結(jié)合昊華鴻鶴精細(xì)分公司1.2萬(wàn)t/a HCFC-22裝置實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)影響混合泵長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的因素進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析；同時(shí)，針對(duì)分析結(jié)果提出了具體改進(jìn)、維護(hù)和操作措施，使國(guó)產(chǎn)磁力泵在HCFC-22裝置上達(dá)到了最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。

磁力泵；HCFC-22；水堿洗；應(yīng)用

0 前言

混合磁力泵是二氟一氯甲烷(HCFC-22)裝置中的重要設(shè)備，也是水堿洗系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其使用狀況將直接影響裝置的開(kāi)工率及生產(chǎn)成本，國(guó)內(nèi)相同裝置均采用進(jìn)口或合資企業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備，不僅投資大，而且損壞頻率較高，維修成本偏大，昊華鴻鶴精細(xì)分公司經(jīng)摸索和改進(jìn)國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的磁力泵后達(dá)到了滿意的效果。

1 混合磁力泵在HCFC-22水堿洗系統(tǒng)中的作用

昊華鴻鶴化工有限責(zé)任公司精細(xì)化工分公司1.2萬(wàn)t/a二氟一氯甲烷(HCFC-22)裝置是國(guó)內(nèi)具有獨(dú)特技術(shù)特點(diǎn)的HCFC-22生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)過(guò)程采用液相中壓反應(yīng)、干法分離副產(chǎn)氯化氫，液相水洗、堿洗，直接精餾得到產(chǎn)品。該生產(chǎn)工藝技術(shù)是在國(guó)內(nèi)已有幾套工業(yè)化生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化完善的，成熟度相對(duì)較高，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：1)完全液相中壓反應(yīng)，液相水堿洗，主流程有機(jī)物料均無(wú)相變，壓差自動(dòng)力推動(dòng)，無(wú)氣柜、壓縮和中間冷凝單元；2)整個(gè)生產(chǎn)流程短，設(shè)備少，一次投資少；3)采用液相萃取法水洗，循環(huán)混合堿洗，因而裝置運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備少，能耗低；4)干法分離的氯化氫純度高，可用于合成氯乙烯單體，也可吸收為高質(zhì)量濃度(31%以上)的商品鹽酸，減少了大量含氟稀酸的產(chǎn)生；5)產(chǎn)品質(zhì)量好，水分含量極低，可達(dá)2×10-6；6)三廢排放少。

在HCFC-22的生產(chǎn)過(guò)程中，液相水堿洗是一個(gè)特別重要的工序，是鴻鶴精細(xì)分公司消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)而獲得的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。液相水堿洗技術(shù)的采用使得整個(gè)工藝過(guò)程成為一個(gè)相對(duì)密閉的過(guò)程，減少了過(guò)程損失，降低了消耗；這樣不僅省去了傳統(tǒng)HCFC-22生產(chǎn)中水堿洗在氣相下進(jìn)行所需的龐大的氣柜和壓縮機(jī)及附屬設(shè)備，而且使整個(gè)裝置的生產(chǎn)能力得到大幅度提高；又大大地簡(jiǎn)化了設(shè)備配置，降低了投資和消耗。

混合磁力泵是HCFC-22液相水堿洗工序的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是將粗HCFC-22與堿液充分混合，推動(dòng)堿液循環(huán)的作用。其工藝過(guò)程如圖1所示。

圖1 HCFC-22水堿洗系統(tǒng)示意圖

在裝置運(yùn)行過(guò)程中，約80%的酸性雜質(zhì)通常在水洗塔中被逆流洗滌，剩余的酸和鹵素隨HCFC-22一起進(jìn)入高速混合泵的吸入側(cè)；泵同時(shí)推動(dòng)規(guī)定濃度的NaOH、Na2SO3和Na2CO3溶液，經(jīng)靜態(tài)混合，周而復(fù)始，閉路循環(huán)。

在兩相混合過(guò)程中，發(fā)生如下反應(yīng)：

HF/HCl+NaOH=NaF/NaCl+H2O

COCl2+4NaOH=Na2CO3+2NaCl+2H2O

Cl2/Br2+Na2SO3+2NaOH=

2NaCl/NaBr+Na2SO4+H2O

其中，NaOH為主要的pH調(diào)整物質(zhì)；

Na2CO3為緩沖物，使系統(tǒng)pH處于9.0～11.5范圍，以防HCFC-22過(guò)度水解；Na2SO3的作用是最終去掉痕量的氯和光氣。

HCFC-22堿性水解生成鈉鹽，其反應(yīng)式為：

CHClF2+4NaOH=HCOONa+2NaF+NaCl+2H2O

混合物料經(jīng)混合泵送至較大的分離容器。在分離容器內(nèi)，混合液中的HCFC-22與中和液因密度不同，在低流速條件下進(jìn)行分離，分離后的有機(jī)相(HCFC-22)經(jīng)過(guò)流量控制連續(xù)送至精餾塔，而中和液則繼續(xù)循環(huán)至混合泵，同時(shí)補(bǔ)加少量新配的NaOH、Na2CO3和Na2SO3溶液維持洗滌功效。

為防止HCFC-22形成固態(tài)水合物以及確保混合液不在泵內(nèi)發(fā)生汽化，通過(guò)堿液冷卻器使循環(huán)液操作溫度保持在17～23 ℃之間。

由此可見(jiàn)，該工序的主要作用包括兩個(gè)方面：1)除去并破壞微量殘余酸性雜質(zhì)和游離鹵素；2)在選定的pH=9.5～10.5范圍內(nèi)，提供緩沖作用，減少HCFC-22水解物。

2 水堿洗系統(tǒng)對(duì)混合磁力泵的特殊要求

經(jīng)過(guò)混合磁力泵的介質(zhì)在正常操作條件下主要是含有少量NaF的NaOH、Na2CO3和Na2SO3溶液與粗HCFC-22高度混合的堿性混合液。由于HCFC-22極易汽化，且汽化時(shí)吸收大量熱量，很快使混合液形成固態(tài)水合物，因此，該混合液在長(zhǎng)時(shí)間靜置后容易在小間隙或孔中形成固溶膠狀體。而在異常操作條件下也會(huì)因前系統(tǒng)帶入的HF/HCl/Cl2量過(guò)大變?yōu)楹坞x氯的酸性混合液。

因此，為了保證水洗正常進(jìn)行，需要控制合適的工藝參數(shù)，整個(gè)水洗塔的操作壓力一般控制在1.3 MPa，堿分離器的操作壓為1.82 MPa，堿液循環(huán)流量為(9.4±0.4) m3。同時(shí)，對(duì)混合泵的選型也有特殊的要求：1)泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能有泄漏，即必須選用無(wú)泄漏泵；2)要求泵體、隔離套能承受的壓力必須大于1.3 MPa；3)要求泵的過(guò)流部件必須能耐氫氟酸等的腐蝕，且需具備較好耐沖刷能力和抗有機(jī)溶漲能力；4)有足夠的磁力驅(qū)動(dòng)能力、磁過(guò)載能力和磁穩(wěn)定性[1]。

3 國(guó)產(chǎn)磁力泵的特點(diǎn)

目前，國(guó)內(nèi)HCFC-22裝置混合磁力泵都選用進(jìn)口磁力泵，但由于進(jìn)口設(shè)備采購(gòu)價(jià)格很高，一般都為國(guó)產(chǎn)設(shè)備的4～5倍，甚至更高，并且采購(gòu)周期長(zhǎng)；根據(jù)國(guó)內(nèi)其他HCFC-22裝置混合磁力泵的使用情況反饋來(lái)看，進(jìn)口磁力泵的運(yùn)行情況并不理想，存在著壽命短、備件供應(yīng)或配套困難等難以克服的問(wèn)題，經(jīng)常造成不得已的停車。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)磁力泵經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)的不斷改進(jìn)，已完全滿足使用要求，同時(shí)價(jià)格較低，備件供應(yīng)和售后服務(wù)及時(shí)，廠家還能根據(jù)用戶的使用情況及時(shí)改進(jìn)結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計(jì)等。因此，昊華鴻鶴精細(xì)分公司1.2萬(wàn)t/a HCFC-22裝置混合泵選用了江蘇太倉(cāng)磁力泵廠生產(chǎn)的IMC50-32-200P型國(guó)產(chǎn)磁力泵。其性能曲線如圖2所示。

圖2 IMC50-32-200P型國(guó)產(chǎn)磁力泵性能曲線

IMC50-32-200P型國(guó)產(chǎn)磁力泵具有以下特點(diǎn)：

1)沒(méi)有動(dòng)密封，保證無(wú)泄漏；

2)采用了外磁鋼獨(dú)立支承開(kāi)放式安裝，既可最大限度地增強(qiáng)外磁鋼的運(yùn)行穩(wěn)定性，又?jǐn)[脫了封閉式安裝造成內(nèi)、外磁鋼體積的限制，可通過(guò)適當(dāng)?shù)卦黾悠潴w積來(lái)提高磁驅(qū)動(dòng)能力；

3)內(nèi)、外磁鋼體積的增加，使得其間的隔離套可根據(jù)承壓、耐蝕需要而適當(dāng)增加壁厚或采用復(fù)合結(jié)構(gòu)；

4)磁體采用稀土類磁鋼和新型磁路結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)力矩較大；

5)軸承為隔板雙支承結(jié)構(gòu)，泵的進(jìn)口不設(shè)軸承，使泵的耐氣蝕性能優(yōu)良；

6)特殊設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑冷卻回路可以引導(dǎo)高壓液體自身循環(huán)潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承和止推軸承，并帶走摩擦熱和磁渦流熱。

7)采用后開(kāi)門結(jié)構(gòu)形式，檢修葉輪和軸承時(shí)不必拆動(dòng)泵體、吸入管路、排出管路和電機(jī)，只需拆下爪型中間聯(lián)軸節(jié)即可退出轉(zhuǎn)子部件進(jìn)行檢修，實(shí)現(xiàn)了檢修方便。

4 國(guó)產(chǎn)磁力泵在使用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題

1)在檢修時(shí)必須保證合適的裝配間隙，特別是軸向裝配間隙，必要時(shí)可加PTFE調(diào)整墊圈，確保泵軸、內(nèi)磁鋼和葉輪合理的軸向竄動(dòng)量，若間隙太小，軸向推力軸承磨損較快，易造成內(nèi)循環(huán)潤(rùn)滑溝槽堵塞，使發(fā)熱量不能及時(shí)被帶走，很快損壞軸系零件；若間隙太大，則軸向竄動(dòng)會(huì)造成泵的振動(dòng)大，工作不穩(wěn)定，也易造成泵的重大損壞事故。

2)在不斷掌握設(shè)備運(yùn)行、損壞規(guī)律的基礎(chǔ)上，對(duì)泵的易損件進(jìn)行定期更換，以防止泵的重大損壞，這些易損件主要是滑動(dòng)軸承、推力軸承、軸套，一般情況下累計(jì)運(yùn)行2 400 h必須更換。

3)由于泵軸內(nèi)孔是泵內(nèi)循環(huán)潤(rùn)滑、散熱的關(guān)健通道之一，因此，要求每次更換泵軸時(shí)，一定要檢查其中孔內(nèi)襯管有無(wú)變形或管內(nèi)有無(wú)異物堵塞，否則將造成整個(gè)軸系零部件的快速損壞。

4)由于循環(huán)中和堿液在靜置一段時(shí)間后易生成凝膠物質(zhì)，這些凝膠物質(zhì)容易堵塞泵的內(nèi)循環(huán)通道，因此，在每次停泵前必須用新鮮中和液對(duì)泵內(nèi)和相關(guān)管道進(jìn)行充分置換；每次開(kāi)車前必須對(duì)泵進(jìn)行充分盤(pán)車。

5)托架軸承及電機(jī)軸承必須使用D級(jí)以上精度的軸承，精度太低易造成內(nèi)、外磁鋼及隔離套嚴(yán)重?fù)p壞。

6)在備件采購(gòu)回廠后必須嚴(yán)格仔細(xì)檢查其加工誤差，特別是葉輪的背壓平衡孔的直徑、分度圓直徑及均勻度；檢測(cè)泵軸內(nèi)孔直徑的尺寸、內(nèi)襯管的變形量；觀測(cè)內(nèi)外磁鋼黏接及塑封質(zhì)量等[2]。

5 國(guó)產(chǎn)磁力泵的優(yōu)化改進(jìn)

1)第一次使用時(shí)，由于泵入口壓力較高，造成內(nèi)外磁鋼間的隔離套變形，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)很快磨穿，產(chǎn)生泄漏。為此，提出在設(shè)備訂貨時(shí)要求設(shè)備制造廠家充分考慮泵的入口壓力較高的特殊條件，對(duì)隔離套采用特殊的加強(qiáng)設(shè)計(jì)，以保證隔離套有足夠的剛度，從而使泵能正常工作。

2)由于設(shè)計(jì)方所推薦泵型的設(shè)計(jì)流量比系統(tǒng)的實(shí)際流量大得多，并且與所設(shè)計(jì)的管路系統(tǒng)根本不匹配，需要靠出口關(guān)掉近2/3的 閥門，這時(shí)泵的出口壓力就相當(dāng)高了，造成泵在工作時(shí)穩(wěn)定性較差，損壞頻繁，穩(wěn)定運(yùn)行周期短等問(wèn)題。針對(duì)該情況，在其他結(jié)構(gòu)不變的情況下，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行所需要的流量，由制作廠家有針對(duì)性地改變?nèi)~輪和泵殼設(shè)計(jì)尺寸，從而降低泵的工作流量，使其不再靠大范圍的控制閥門來(lái)調(diào)整流量，使泵的出口壓力穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)也平穩(wěn)了。

3)泵的泵殼及泵蓋原設(shè)計(jì)采用鋼襯PTFE件，由于混合料液溫度變化和混合料液對(duì)PTFE的弱溶脹性，使得泵殼及泵蓋的襯里層常產(chǎn)生鼓泡而損壞。將泵的泵殼及泵蓋的材質(zhì)改為316 L的全金屬件則解決了該問(wèn)題。

6 國(guó)產(chǎn)磁力泵的使用效果及運(yùn)行情況總結(jié)

鴻鶴精細(xì)分公司1.2萬(wàn)t/a HCFC-22裝置近幾年長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行與該改進(jìn)使用的效果密不可分，更關(guān)鍵是替代了進(jìn)口裝置，值得同行借鑒；同時(shí)通過(guò)優(yōu)化也使得國(guó)產(chǎn)磁力泵單臺(tái)年維護(hù)檢修費(fèi)用僅為1.5萬(wàn)元左右(國(guó)內(nèi)其他使用進(jìn)口設(shè)備的1.2萬(wàn)t/a HCFC-22裝置中，該混合泵的單臺(tái)年維護(hù)檢修費(fèi)用一般在9萬(wàn)元左右)，其經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益顯著。

[1] 1.2萬(wàn)噸/年HCFC-22生產(chǎn)裝置試車方案規(guī)程檢修規(guī)程匯編. 自貢?shū)欪Q化工(集團(tuán))有限責(zé)任公司1.2萬(wàn)噸/年HCFC-22裝置工程生產(chǎn)準(zhǔn)備辦公室, 2005, 3.

[2] 磁力驅(qū)動(dòng)泵使用維護(hù)說(shuō)明書(shū). 太倉(cāng)磁力驅(qū)動(dòng)泵有限公司編寫(xiě).

Application of Domestic-Made Magnetic Pump in the HCFC-22Alkali Washing System

Wang Yifeng

(Haohua Honghe Chemical Co., Ltd., Zigong 643000,China )

Based on the process feature of HCFC-22 plant, the article described the functions of mixing pump in system briefly. According to the actual production situation of 12 000 tons per year in HCFC-22 device of Haohua Honghe fine chemical branch company, the affecting factors of long-term stable operation were analyzed in detail. Meanwhile, concrete improvement, maintenance and operation methods were afforded due to analysis results, which effectively attributed to the best economic performance of domestic magnetic pump in the HCFC-22 plant.

magnetic pump; HCFC-22; alkali washing; application

王義峰(1967—)，男，本科，高級(jí)工程師，現(xiàn)任昊華鴻鶴化工有限責(zé)任公司特種工程塑料分公司副經(jīng)理，曾任昊華鴻鶴公司精細(xì)分公司氟化廠副廠長(zhǎng)、PCE廠廠長(zhǎng)，研究方向?yàn)闄C(jī)電工程。