高壓甲銨泵入口增加甲銨升壓泵簡介

張青林

（國電赤峰化工有限公司，內蒙古 赤峰 024070）

國電赤峰化工有限公司30·52煤制尿素項目尿素系統采用傳統的CO2汽提法生產工藝。由于低壓循環吸收系統產生的甲銨液濃度低，致使高壓甲銨泵出口壓力低，進而造成高壓系統合成反應紊亂而被迫停車。現將系統存在的問題及采取的措施介紹如下。

1 高壓甲銨泵簡介

我公司高壓甲銨泵是由美國圣達因有限公司提供的HMP－3000型高壓泵，為三軸兩級離心泵，一個低速軸（2 960r／min），兩個高速軸（9 997r／min）。軸套為滑動軸套，密封為動靜環密封，低速軸與電機側為迷宮式密封；密封形式，1級為雙端面密封，2級為串聯密封，密封介質為脫鹽水（強制密封）。齒輪箱里低速軸為徑向滑動軸承；高速軸軸向，1級為止推墊片，2級主推軸承為可傾瓦軸承，2級次推軸承為止推墊片。高速軸承油封為機械密封，葉片為8個開式葉片，呈90°；1級葉輪吸入口設有誘導輪，有利于吸入液體。高壓甲銨泵技術參數見表1。

表1 高壓甲銨泵技術參數

2 系統存在的問題

我公司高壓甲銨泵共兩臺，原設計直接用高壓甲銨泵抽取低壓甲銨冷凝器內的液體，輸送至高壓洗滌器。在高壓合成系統投料前，用脫鹽水代替甲銨液，高壓甲銨泵出口壓力可達到12.5MPa；隨著合成系統投料的不斷進行，合成系統的壓力逐漸增加，低壓甲銨冷凝器溢流槽內的甲銨液逐漸增濃，高壓甲銨泵出口壓力也隨之增加；當合成系統壓力達到13.5MPa以上時，低壓甲銨冷凝器溢流槽內的甲銨液密度增大至1.18g／cm3（設計值為1.26g／cm3）左右時，高壓甲銨泵出口壓力在13.5MPa，達不到設計值15.144MPa（對應的入口甲銨液密度為1.26g／cm3）。此時，高壓甲銨泵打量出現波動，輸送至高壓洗滌器的甲銨液流量不穩定，導致合成反應不好，系統排放量增大，未反應的氨和二氧化碳不能回收到高壓系統中，合成系統水碳比失調；最后，整個合成系統紊亂（系統狀況見表2），系統超壓，高壓甲銨泵跳車，系統無法進一步開車而被迫停車。

表2 系統狀況

3 改造方案

根據系統開車時高壓甲銨泵的打量情況，以及高壓合成系統的狀況，只有提高高壓甲銨泵出口壓力才能解決上述問題。通過對生產實際的分析及與同類廠家的溝通，決定在高壓甲銨泵入口增加一臺升壓泵，以此提高其出口壓力，從而實現甲銨液流量穩定，保證高壓系統的水碳比平衡，確保整個合成系統反應正常。具體改造方案為，在高壓甲銨泵入口主管上增加一臺75kW、出口壓力3.0MPa、轉數2 960r／min的升壓泵，確保高壓甲銨泵出口壓力可提至15.0MPa以上；同時，升壓泵設有副線，主、副管線可以通過切斷閥實現切換，如圖1所示。

圖1 增設甲銨升壓泵后系統流程示意

4 改造效果及存在的缺陷

4.1 改造后系統運行狀態

2012年9月高壓甲銨泵入口增加一臺離心式甲銨升壓泵。在合成系統投料前，關閉甲銨升壓泵的副線閥，全開甲銨升壓泵的出入口閥，先啟動甲銨升壓泵打循環，用變頻器調節其轉速在2 000r／min時，控制甲銨升壓泵出口壓力在1.5MPa之內，再啟動高壓甲銨泵打循環；當高壓合成系統投料時，逐漸關小高壓甲銨泵出口副線調節閥，當關至最小調節量2%時，高壓甲銨泵出口壓力為13.0MPa；隨著高壓系統壓力的提高，逐漸用變頻器調節甲銨升壓泵的轉速，當高壓合成系統壓力達到13.8～14.5MPa時，甲銨升壓泵的轉速為2 500r／min，甲銨升壓泵出口壓力為2.5MPa，高壓甲銨泵出口壓力為15.0MPa。如此一來，甲銨液流量穩定，系統排放量小，保證高壓系統的水碳比平衡，確保整個高壓合成系統反應正常。改造后系統運行參數見表3。

表3 增設升壓泵后系統運行參數

4.2 改造后存在的缺陷

增加升壓泵后，效果很好。而由于改變了原設計要求，高壓甲銨泵的密封系統損壞大，不利于生產維護。增加升壓泵后，短期內解決了系統壓力、流量等工藝方面的問題，但操作、維修非常不便，維修成本和故障率也隨之增高。此外，高壓甲銨泵一、二級密封水壓力提高，密封腔壓力也隨之提高，這與高壓甲銨泵機械密封設計壓力不符。機械密封長期在高負荷工況下運行，存在著巨大的安全隱患！機械密封壽命大大縮短，所以改造效果還有待于進一步觀察。

通過在高壓甲銨泵入口增加升壓泵來提高高壓甲銨泵出口壓力，以此來滿足高壓系統所需甲銨液的量，從而實現了尿素合成系統的穩定操作。但從存在的缺陷來看，還沒有徹底解決高壓甲銨泵輸液問題；或從高壓甲銨泵本體尋求解決方法更好些，這還有待于進一步探討和研究。