夹套式磁力泵在苯酐装置中的应用

曹  军   李乐钦

1 前言

苯酐，全称邻苯二甲酸酐，是重要的有机化工原料之一，广泛的用作增塑剂、树脂、医药、染料及农药等的原料和中间体。常温下，苯酐结晶为片状白色固体，熔点131.6℃。苯酐工业生产采用的是邻二甲苯的气相催化氧化法，它是在易燃、易爆、高温、有毒等条件进行的，氧化温度高达440℃，液体苯酐的精制温度也高达180-250℃。生产过程中，若液态苯酐溅到皮肤上，除烫伤外，它还易吸水生成具有强腐蚀性的邻苯二甲酸；气态苯酐，具有强烈的刺激性，吸入后，咳嗽、咽喉疼痛、粘膜充血、眼睛红肿流泪等对人体危害很大，在明火条件下还可导致燃烧爆炸等严重事故。因此，苯酐装置的设备技术要求很高，关键设备多为进口。比如苯酐泵，国内装置一般选择德国KSB公司、美国DURCO公司等的产品，全为夹套式机械密封离心泵。但由于苯酐物化特性的原因，该类型机泵密封寿命短，维护费用高，而且在设备维修过程中，苯酐对人体和环境的危害都很大。

2 机械密封离心泵的缺陷

根据苯酐的物化特性和其对人体、环境的危害，苯酐泵的密封多选波纹管机械密封，以保证较好的密封效果。但由于苯酐为高熔点物质，在开、停车过程中，机械密封处的温度常低于物料熔点温度，会出现少量苯酐凝固或结晶物析出现象，波纹管会因堵塞等原因逐渐丧失弹性，摩擦副失效，导致机泵泄漏。

其次，在苯酐泵的运转过程中，波纹管表面结晶物积累造成轴向弯曲，出现波纹管断裂或密封压缩量不均匀，辅助密封圈的高温老化，补偿性降低，致使密封失效泄漏。

第三，由于苯酐氧化反应是在邻二甲苯爆炸极限范围内操作，存在较大的危险性，装置偶发事故较多，苯酐泵机械密封的使用寿命常因频繁开、停车而大为缩短。

第四，在维修机泵时，泵体机封室处的温度已远低于苯酐的熔点温度，输送的介质在机封室内已全部凝固，这样整套的密封组件包括轴套等必定全部更换。这样，即使是国产化的同类型波纹管机封一套的价格也在0.5万元左右，可见该设备的维护费用比较高，而且物料对操作工和环境危害很大，很有必要用合适的无密封机泵替代。

3 夹套式磁力泵的优点

选用静密封机泵替代动密封的离心泵，首先考虑屏蔽电泵，它是一种常用的无密封式机泵，但是存在高温介质对屏蔽电机运行的不利和初次开车前无法判断滑动轴承处有无不熔固体介质的困难，故不适合输送高熔点苯酐产品的要求。相对磁力驱动的无密封泵却能满足以上条件。

首先，考虑输送物料会因泵腔温度的下降而出现结晶或凝固，故对蜗壳泵体和隔离套部位增加热夹套设计，隔离套和内部转子间的间隙很小，是非常重要的技术要求，前后两段夹套要起到保温或加热的一致性、完全的保证受热，即使在滑动轴承的微小间隙处和隔离套的尾部都要保证物料完全处于熔融状态，以免损坏磁力泵的关键部件。保温的热媒通常为蒸汽。注意，保温夹套要确保输送介质和热媒绝对分离，避免苯酐与水蒸气结合生成更高熔点的邻苯二甲酸堵塞管道。磁力泵热夹套的合理设计，完全可以达到离心泵的泵体的夹套伴热效果。

其次，输送的苯酐在完成内部循环的过程中，会因温度的降低流动性减弱，尾部的副叶轮，会让小空间成为高速流区，避免了可能发生的堵塞故障。同时，在停泵时，磁力区尾部不会积液，倒空彻底，避免了因物料凝固而导致的下次开车困难。这一点明显优于离心泵停机时造成的积液缺陷。

再者，根据输送高熔点物质机泵的操作经验，在机泵停止运转后，应当将介质全部倒空，一则防止因物料形态的体积变化损坏设备，二则在开车前的预热过程中提高效率，保持升温均匀。磁力泵开车前，同样可以盘车检查转子是否有卡堵现象，确认无误后再送料、暖泵、开车，有效的保证了机泵启动时的可靠性。

综上所述，夹套磁力泵完全能够满足苯酐生产的工艺条件，替代动密封的离心泵后，机泵泄漏检修率大大降低。

4 机械密封泵和无密封磁力泵的运行费用的比较

5 结论

只要切实注意夹套磁力泵的停车倒空和开车预热过程，保证盘车轻便，不损伤滑动轴承和隔离套，该形式的机泵优于机械密封泵，它不仅大幅降低维护费用，而且操作简单，有利于装置的连续运行，同时减少了对操作工的伤害和对环境的污染。

由此可以进一步将该类型的无密封磁力泵推广到相似性质的产品生产中，如DMT，焦油等。

无泄漏泵技术在化工生产中的应用

兰州石化公司   巨 军

1.   无泄漏泵的主要类型及结构

  无泄漏泵包括屏蔽泵、磁力泵、容积式隔膜泵、电磁泵等。根据工程习惯，本文所述无泄漏泵系指屏蔽泵和磁力泵，国外文献常称之为无轴封泵。

1.1           屏蔽泵

在无泄漏泵中，屏蔽泵使用较广。屏蔽泵主要有泵体、叶轮、定子、转子、前后轴承及推力盘等组成，电机与泵合为一体，定、转子之间用非磁性薄壁材料制屏蔽套隔开，转子由前后轴承支承浸在输送介质中。定子绕组通电后，电磁能透过屏蔽套传入带动转子转动，进而带动叶轮输送介质。

1.2  磁力泵

磁力泵是通过分别装在泵轴和电机轴上的内、外磁转子所产生的磁力，将电机转矩传递给泵轴，进而带动叶轮输送介质。当电机旋转时，外磁转子通过隔离套与内磁转子相互吸引，带动泵轴与叶轮转动。内外磁转子磁钢块数量相同，形成一一对应的磁极关系，二者同步转动。由于隔离套将泵轴完全封闭，从而达到无轴封、无泄漏。 

2.         ABS装置中无泄漏泵的应用

ABS树脂是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物，主要生产原料、助剂为有毒、易燃、易爆物料。若采用普通化工流程泵来输送这些介质，将因不同程度的泄漏而带来许多问题。自一九九三年至今，ABS装置中共安装使用了二十四台不同规格、型号的无泄漏泵（见表1）。这些泵运转周期长、维护与操作费用低，有效保证了输送介质的零泄漏，是化工生产中流程泵最佳选择的典型范例。

表1  5万吨/年ABS装置无泄漏泵性能表