国产化研究降低采购和维修成本


作者:朱珠,本文作者来自中石化上海高桥分公司设备动力处。 日期:2015/10/21 来源:《流程工业》

烷基化装置主分馏塔进料泵的国产化研制——针对烷基化装置中氢氟酸输送设备蒙乃尔合金泵的国产化研制,对结构设计、轴承支撑、机械密封系统等进行研制,并通过用户工业化运转考核验证了国产化设备的可靠性及稳定性,满足了设备的工业化要求,替代了国外设备进口。

在氢氟酸烷基化设备中,其强腐蚀介质氢氟酸需要大量的蒙乃尔合金泵的输送。蒙乃尔合金为战略物资,蒙乃尔合金泵和阀的用途比较广泛,更是各国非常重视的物资之一。1999年中国驻南斯拉夫联盟大使馆被袭事件和2001年的中美撞机事件后,完全停止了对中国的蒙乃尔合金泵阀以及配件的供应。在相当长的一段时期内,只有使用库存备品、备件,这样的设备供应状态给安全生产带来了非常大的隐患。

蒙乃尔合金泵全部是进口产品,主要流程泵是美国UNION PUMP公司产品,新建的一些烷基化装置中的泵是INGERSOLL-RAND公司产品。由于国内没有此类产品,价格比较昂贵。以本课题国产化的P04泵为例,160 kW泵价格在500万元左右。而国产价格在130万元左右。立足于国内解决氢氟酸烷基化生产装置中的关键设备,对于保证装置连续、安全生产是非常必要的,也是非常有意义的。

设计参数

根据装置工艺特性要求,以烷基化装置中P4位号的主分馏塔进料泵为国产化对象进行研制,其主要设计参数如下:

输送介质:主分馏塔进料;

操作温度:正常28℃;

流量:正常128 m3/h ,额定 160 m3/h;

比重@WT:0.57;

粘度@WT:0.15CP

吸入压力:5.4 kg/cm2(G)

排出压力:26.8 kg/cm2(G)

扬程:376 m

NPSHr:≤5.0 m

转速:2950 r/min,

配套电机:YB315L1-2/160 kW

效率:64.5 % (流量为160 m3/h时)

结构设计与改进

泵的结构为壳体径向剖分两级两端支承的卧式流程泵,BB1结构形式,进出口为顶进顶出型式,泵的结构见图1。

图1  P4主分馏塔进料泵结构

如图1所示,烷基化P4泵采用两级、单吸、两端支撑、壳体径向剖分、叶轮背靠背安装的结构形式,总体结构与原泵结构基本相似。不同的地方是轴承体的结构:进口泵的轴承体采用铸造半圆托架连接,而新国产化的结构采用焊接的整圆定位结构,很大程度地提高了支撑系统的刚性,如图2所示。

图2 P4主分馏塔进料泵轴承支撑结构

机械密封及其系统的研制

机械密封采用平衡型多弹簧结构,金属材料采用蒙乃尔合金,合金牌号:NCu28-2.5-1.5(蒙乃尔合金400)。机械密封采用API 610 Plan 32 + Plan 62辅助系统。密封结构见密封装配图3,Plan 32系统见密封辅助管路系统图4。

图3机械密封结构

图4 机械密封辅助管路系统Plan 32

Plan 32系统特别适合高温介质的冷却冲洗,易汽化介质的冲洗以及有固体颗粒的介质冲洗,要避免冲洗介质汽化,与母液相溶且不污染母液。

结论

叶轮采用了硅溶胶精密铸造,为了确保设计的准确性,采用CFD模拟来预测泵的性能。采用中频炉冶炼,蜡模精密铸造,离心浇铸。采用蒙乃尔焊接工艺对泵体等经行堆焊,对产品进行加工试制,依托武汉石化进行工业化运转考核,如图5所示。经过8 000 h的现场运转考核,各项性能指标均复合现场工艺条件,满足现行国家标准。

图5 P4蒙乃尔合金泵现场

通过对P4烷基化主分馏塔进料泵的国产化研究,打破了国外对该项技术的垄断。国产化成功后使P4泵的采购和维修成本大幅度下降,具有较高的经济效益。国产化P4泵与国外先进产品相比,具有效率高,生产周期短的优点。随着P4泵需求的提高,会进一步的提高泵的标准化程度。