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动设备
石油化工设备技术,2010,31(4)?24?
Petro-chemical Equipment Technology
乙烯装置低温泵的选型与操作问题探讨
李全波,陈亚林
(中国石化工程建设公司,北京100101)
摘要:乙烯装置中有一些输送低温介质的离心泵,由于输送的多为易燃易爆介质,且温度很低,容易气
化,因此对于此类低温泵的选型及操作有更高的要求。文章介绍了乙烯装置中的低温泵选型和操作方面应
注意的问题,为相关エ程人员提供一定的参考
关键词:乙烯装置;低温泵;操作
石油化学工业的核心是乙烯工业,其生产的态下均为气态,为保证其处于液态,泵的吸入压力
乙烯、丙烯、丁二烯等是各种重要石化产品的原都比较高,而且乙烯装置中低温泵往往需要满足
料,因而许多国家都非常重视乙烯工业的发展,将高扬程的工艺要求,出口压力也非常高。因此,泵
乙烯总产量作为衡量国家经济发展水平的重要标体应能承受高压,且密封结构也应适于密封高压。
志之一。目前世界上以石脑油和轻柴油裂解制乙
表1乙烯装置中的低温泵操作参数
烯,且大部分采用顺序分离的流程,即利用相对挥
设备名称
入口温度/流量/密度
发温度的不同,将裂解气中不同含碳量组分按照
介质
由轻到重的顺序,在不同温度条件下采用精馏的
脱甲烷塔釜泵
50.9
536
方法进行分离,从而得到不同的产品。通常,在
脱甲烷塔回流泵烃
131.4
392
一定压力下,碳三以上组分可在常温下分离,碳二
HP乙烯产品泵乙烯-103.9184.6
组分需要在一40℃左右的温度条件下进行分离,
乙烯进料泵
570
甲烷及氢的组分则需要在一100℃以下的低温中
预冷泵
乙
烯烯
570
才能分离,这时就需要能适应低温介质的泵进行
丙烯产品泵丙烯
47.9
85
609
循环和加压。此外,乙烯、丙烯在储存时,也有采
用低温状态的,此类介质的装车、储运、卸车过程1.3装置汽蚀余量低
也需要低温泵。在乙烯装置的机泵中,低温泵
低温泵泵送介质通常来自于乙烯装置中贮罐
的工况条件比较苛刻,因而对设计和操作都提出或分馏塔塔底,而在贮罐和分馏塔中,液面上的压
了比较高的要求,本文主要探讨低温泵在选型和力是饱和蒸汽压,装置的汽蚀余量很低,以泵吸入
操作过程中的注意事项。
口为基准的有效汽蚀余量 NPSHA往往接近零。
1低温泵的操作特点-5
这就要求采取有效措施来提高 NPSHA,防止产生
1.1极低的操作温度
汽蚀。
表1为某乙烯装置中主要的低温泵操作参1.4介质极易气化
数,从表1中可以看出,泵送介质的温度非常低,
表1中低温泵输送介质为含碳量较低的轻烃
都在一40℃以下,其中脱甲烷塔回流泵温度达到
ヘ RNNANA
了-131.4℃,普通材料在如此低的温度下会发
收稿日期:2009-01-11。
生冷脆,这给泵本体材料的选择和加工制造提出
作者简介:李金波(1980-),男,山东平原人,2008年毕业于
北京化工大学化工过程机械专业,获硕士学位,现在中国石
了更严格的要求。
化工程建设公司动设备室从事动设备设计工作,工程师,已
1.2介质压力高
发表论文3篇。
无论乙烯、丙烯还是甲烷塔塔釜液,在常温状
Email:lijinbo(@sei.com.cn
第31卷第4期
李金波等.乙烯装置低温泵的选型与操作问题探讨
25
类,在常温状态下气化压力很高;即使在工况温度最低的位置,首级叶轮与泵吸入口中心线之问的
下,泵入口处的介质也已非常接近饱和状态,因此位能差增加了液体灌注头,大大增加了首级叶轮
介质也很容易气化。介质气化会恶化泵的运行,入口处的 NPSHA;双层壳体的内壳全部浸没于介
诱发振动、机封端面磨损等问题。此外,由于低温质中,外売只承受吸入压力,内外壳之间相对的压
介质通常处于饱和状态或微量过冷的状态,该状差减小,有利于提高整体的强度
态下的介质气化压力对温度变化很敏感,一般温
度变化25%时,气化压力可变化100%~200%,
图1所示为乙烯气化压力随温度的变化曲线。因
此,这些低温泵就要能够有效保冷,避免大的温度
波动;同时泵本体结构应力求对称,以便在冷态下
能均匀变形,泵体也应具有较高的强度
40
温度/℃
图1乙烯温度、气化压力变化曲线
1.5操作周期长
通常来说乙烯装置都需要连续运转3年以
上,尽管多数低温泵都采用“一开一备”的形式,但
因为低温泵本身需要保冷,使得现场拆装困难;低
温泵的倒空、预冷都需要很长的时间,开车时故障
率也高。这就要求泵组有很高的可靠性,尽量延
长运行周期
图2低温泵基本结构
低温泵的选型
2.2材料选择
2.1基本结构
为确保低温泵长期稳定运转,低温工况下的
为适应低温泵苛刻的工作条件,通常在乙烯材料选择是非常重要的问题。通常与介质接触的
装置中选择双层壳体的立式筒袋泵,即API610金属材料选择奥氏体不锈钢,如0Cr18Ni9,
中的VS6或VS7型离心泵,如图2所示。这主要0Cr18Ni12Mo2等;低温泵中的非金属材料主要
閃为用卧式泵输送低温介质时,处于冷态下的机用在轴封处,常用的如石墨(最低一240℃)、玻璃
械密封难以确保密封性能;并且介质中的不溶性纤维增强聚四氟乙烯(最低一212℃)等。
气体如氢气或局部气化的气态介质难以排除;同2.3轴承与润滑
时泵体的保冷比较困难。而选用立式筒袋泵时,
对于立式多级结构的低温泵,轴承主要分为
可以增大机械密封与低温介质的距离;排气也方上轴承和下轴承。上轴承一般为滚动轴承,位于
便;泵体部分埋于地下,因此不受电机热风、空气机械密封上端专用的轴承箱内,并采用稀油润滑,
温度、日照的影响,易于保冷;且泵体结构十分对若有必要应增加轴承箱辅助冷却管路。下轴承为
称,在温度变化时变形也比较均匀;立式结构使其导向滑动轴承,浸没于低温介质中,并由介质进行
最适合于装置汽蚀余量低的场合,首级叶轮处于润滑;下轴承主要起中间支撑作用,来限制泵轴的