夾套式磁力泵在苯酐裝置中的應(yīng)用

作者：劉義昕

    一、前言

    苯酐，全稱鄰苯二甲酸酐，是重要的有機(jī)化工原料之一，廣泛的用作增塑劑、樹脂、醫(yī)藥、染料及農(nóng)藥等的原料和中間體。常溫下，苯酐結(jié)晶為片狀白色固體，熔點(diǎn)131.6℃。苯酐工業(yè)生產(chǎn)采用的是鄰二甲苯的氣相催化氧化法，它是在易燃、易爆、高溫、有毒等條件進(jìn)行的，氧化溫度高達(dá)440℃，液體苯酐的精制溫度也高達(dá)180-250℃。生產(chǎn)過(guò)程中，若液態(tài)苯酐濺到皮膚上，除燙傷外，它還易吸水生成具有強(qiáng)腐蝕性的鄰苯二甲酸；氣態(tài)苯酐，具有強(qiáng)烈的刺激性，吸入后，咳嗽、咽喉疼痛、粘膜充血、眼睛紅腫流淚等對(duì)人體危害很大，在明火條件下還可導(dǎo)致燃燒爆炸等嚴(yán)重事故。因此，苯酐裝置的設(shè)備技術(shù)要求很高，關(guān)鍵設(shè)備多為進(jìn)口。比如苯酐泵，國(guó)內(nèi)裝置一般選擇德國(guó)KSB公司、美國(guó)DURCO公司等的產(chǎn)品，全為夾套式機(jī)械密封離心泵。但由于苯酐物化特性的原因，該類型機(jī)泵密封壽命短，維護(hù)費(fèi)用高，而且在設(shè)備維修過(guò)程中，苯酐對(duì)人體和環(huán)境的危害都很大。

    二、機(jī)械密封離心泵的缺陷

    根據(jù)苯酐的物化特性和其對(duì)人體，環(huán)境的危害，苯酐泵的密封多選波紋管機(jī)械密封，以保證較好的密封效果。但由于苯酐為高熔點(diǎn)物質(zhì)，在開、停車過(guò)程中，機(jī)械密封處的溫度常低于物料熔點(diǎn)溫度，會(huì)出現(xiàn)少量苯酐凝固或結(jié)晶物析出現(xiàn)象，波紋管會(huì)因堵塞等原因逐漸喪失彈性，摩擦副失效，導(dǎo)致機(jī)泵泄漏。

    其次，在苯酐泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，波紋管表面結(jié)晶物積累造成軸向彎曲，出現(xiàn)波紋管斷裂或密封壓縮量不均勻，輔助密封圈的高溫老化，補(bǔ)償性降低，致使密封失效泄漏。

    第三，由于苯酐氧化反應(yīng)是在鄰二甲苯爆炸極限范圍內(nèi)操作，存在較大的危險(xiǎn)性，裝置偶發(fā)事故較多，苯酐泵機(jī)械密封的使用壽命常因頻繁開、停車而大為縮短。

    第四，在維修機(jī)泵時(shí)，泵體機(jī)封室處的溫度已遠(yuǎn)低于苯酐的熔點(diǎn)溫度，輸送的介質(zhì)在機(jī)封室內(nèi)已全部凝固，這樣整套的密封組件包括軸套等必定全部更換。這樣，即使是國(guó)產(chǎn)化的同類型波紋管機(jī)封一套的價(jià)格也在0.5萬(wàn)元左右，可見該設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用比較高，而且物料對(duì)操作工和環(huán)境危害很大，很有必要用合適的無(wú)密封機(jī)泵替代。

    三、夾套式磁力泵的優(yōu)點(diǎn)

    選用靜密封機(jī)泵替代動(dòng)密封的離心泵，首先考慮屏蔽電泵，它是一種常用的無(wú)密封式機(jī)泵，但是存在高溫介質(zhì)對(duì)屏蔽電機(jī)運(yùn)行的不利和初次開車前無(wú)法判斷滑動(dòng)軸承處有無(wú)不熔固體介質(zhì)的困難，故不適合輸送高熔點(diǎn)苯酐產(chǎn)品的要求。相對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)的無(wú)密封泵卻能滿足以上條件。

    首先，考慮輸送物料會(huì)因泵腔溫度的下降而出現(xiàn)結(jié)晶或凝固，故對(duì)蝸殼泵體和隔離套部位增加熱夾套設(shè)計(jì)，隔離套和內(nèi)部轉(zhuǎn)子間的間隙很小，是非常重要的技術(shù)要求，前后兩段夾套要起到保溫或加熱的一致性、完全的保證受熱，即使在滑動(dòng)軸承的微小間隙處和隔離套的尾部都要保證物料完全處于熔融狀態(tài)，以免損壞磁力泵的關(guān)鍵部件。保溫的熱媒通常為蒸汽。注意，保溫夾套要確保輸送介質(zhì)和熱媒絕對(duì)分離，避免苯酐與水蒸氣結(jié)合生成更高熔點(diǎn)的鄰苯二甲酸堵塞管道。磁力泵熱夾套的合理設(shè)計(jì)，完全可以達(dá)到離心泵的泵體的夾套伴熱效果。

    其次，輸送的苯酐在完成內(nèi)部循環(huán)的過(guò)程中，會(huì)因溫度的降低流動(dòng)性減弱，尾部的副葉輪，會(huì)讓小空間成為高速流區(qū)，避免了可能發(fā)生的堵塞故障。同時(shí)，在停泵時(shí)，磁力區(qū)尾部不會(huì)積液，倒空徹底，避免了因物料凝固而導(dǎo)致的下次開車?yán)щy。這一點(diǎn)明顯優(yōu)于離心泵停機(jī)時(shí)造成的積液缺陷。

    再者，根據(jù)輸送高熔點(diǎn)物質(zhì)機(jī)泵的操作經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，應(yīng)當(dāng)將介質(zhì)全部倒空，一則防止因物料形態(tài)的體積變化損壞設(shè)備，二則在開車前的預(yù)熱過(guò)程中提高效率，保持升溫均勻。磁力泵開車前，同樣可以盤車檢查轉(zhuǎn)子是否有卡堵現(xiàn)象，確認(rèn)無(wú)誤后再送料、暖泵、開車，有效的保證了機(jī)泵啟動(dòng)時(shí)的可靠性。

    綜上所述，夾套磁力泵完全能夠滿足苯酐生產(chǎn)的工藝條件，替代動(dòng)密封的離心泵后，機(jī)泵泄漏檢修率大大降低。

    機(jī)械密封泵和無(wú)密封磁力泵的運(yùn)行費(fèi)用的比較

    五、結(jié)論

    只要切實(shí)注意夾套磁力泵的停車倒空和開車預(yù)熱過(guò)程，保證盤車輕便，不損傷滑動(dòng)軸承和隔離套，該形式的機(jī)泵優(yōu)于機(jī)械密封泵，它不僅大幅降低維護(hù)費(fèi)用，而且操作簡(jiǎn)單，有利于裝置的連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)減少了對(duì)操作工的傷害和對(duì)環(huán)境的污染。

    由此可以進(jìn)一步將該類型的無(wú)密封磁力泵推廣到相似性質(zhì)的產(chǎn)品生產(chǎn)中，如DMT，焦油等。