丙烯腈車間硫酸泵不上量故障處理

朱國伏

（大慶煉化公司聚合物一廠，黑龍江大慶 163411）

0 引言

丙烯腈裝置中，硫酸泵發揮著重要作用：從硫酸罐抽取濃硫酸，通過硫酸混合器后注入急冷塔上段噴淋液里，經過4層噴淋，中和丙烯腈反應氣體中未反應完全的氨，生成硫銨。因介質濃硫酸具有強腐蝕性，因此大多數丙烯腈裝置都采用磁力泵、計量泵作為輸送設備。大慶煉化公司3臺丙烯腈硫酸泵運行時一開兩備，均為丹東克隆集團有限公司生產的CMXB1/60磁力旋渦泵。由于泵軸、內磁轉子被泵體、隔離套完全封閉，解決了“跑、冒、滴、漏”問題，消除了有毒、有害介質通過泵密封泄漏的安全隱患，保證了職工的身心健康和安全生產。

1 磁力泵工作原理

磁力泵由泵、磁力傳動器、電機3部分組成。不導磁的隔離套與泵體連接，將內磁轉子和外磁轉子隔離開，在泵內形成一個含酸的獨立密封腔體。當電動機帶動外磁轉子旋轉時，磁場能穿透空氣隙和非磁性物質，帶動與葉輪相連的內磁轉子作同步旋轉，實現動力的無接觸傳遞，將動密封轉化為靜密封（圖1）。在此過程中，硫酸要從B腔經過導流孔進入A腔，再由軸承間隙回到B腔，將內磁轉子旋轉產生的熱量帶走，達到介質自冷卻內磁轉子的目的。內磁轉子在達到（240～250）℃時便會消磁 。

2 設備故障經過和處理

2007年11月14日14：12，聚合物一廠丙烯腈車間班組主操監表發現硫酸流量計FI0301突然沒有量，初步判斷在用硫酸泵偷停。泵工到現場確認運行泵一直在運轉，但是出口壓力下降為 0.5 MPa，而正常值應為（0.8～1.0）MPa，因此馬上啟備用泵，但未能成功，懷疑沒有送電；聯系供電崗，確認送電后啟動備用泵仍未成功，聯系機修盤車未盤動。14∶45，打開運行泵出口導淋排放，以確認介質硫酸中是否有異物，發現有氣體排出，此時泵入口硫酸罐液位是60%、屬于正常范圍，氣體排凈后，出口壓力恢復至1.0 MPa，主控室表盤顯示流量正常。14∶50，運行硫酸泵正常運行。

圖1 磁力泵結構

3 設備故障分析

3.1 硫酸泵抽空分析

硫酸運行泵運行過程中突然抽空，根據現場排放入口導淋無異常、未發現硫酸內有固態雜質等現象，排除入口流量不足造成抽空的原因，懷疑該故障與工業硫酸濃度有關。該泵的介質由酸堿站提供，為濃度93%～95%硫酸，不滿足原始設計的96%。同時，由于每次收酸后要用氮氣掃線，氮氣內的水分等雜質也進入酸罐，加大了硫酸的雜質，酸中的雜質顆粒短期阻塞導流孔，致使硫酸無法從B腔進入A腔，從而使A腔溫度過高，酸汽化、產生氣體，使泵抽空。在2003年曾經發生過在正常運行參數情況下泵消磁問題，由廠家對導流孔進行擴孔后，A泵從（2～3）mm擴到6 mm，擴孔后泵出口壓力變低，由1.5 kPa到1.1 kPa；S泵從（2～3）mm擴到4 mm，擴孔后泵出口壓力變低，由1.5 kPa到1.3 kPa；B泵未擴孔。因為導流口使泵體AB腔形成一個獨立的回流系統，導流口變大就相當于開大了泵的回流閥，所以泵出口壓力變低。

3.2 硫酸泵備用泵啟動不成功的原因分析

當年10月12日，車間根據公司轉動設備管理制度進行切換后，入口閥全開、出口閥全關，處于備用狀態。11月14日，維修人員解體該泵后對電機單獨盤車，靈活，但發現外磁轉子與隔離套被酸泥粘合在一起，判斷是由隔離套被硫酸腐蝕泄漏造成。更換外磁轉子、隔離套、葉輪和墊片后回裝，泵運行正常。

隔離套由哈氏B-2合金（Hastelloy B-2 alloy）材料做成，主要成份為鎳鉻鐵鉬合金，是一種有極低含碳量和含硅量的Ni-Mo合金。哈氏B-2合金在各種還原性介質中有優良的耐腐蝕性能，能耐常壓下任何溫度、任何濃度鹽酸的腐蝕。哈氏B-2合金的密度為 9.2 g/cm3，熔點（1330～1380）℃，磁導率≤1.001（℃，RT），其他成分見表1。

表1 哈氏B-2合金成分

分析可知：

（1）硫酸泵隔離套本身可能存在缺陷。由哈氏合金B-2的理化性質、力學性能可知，隔離套在加工、使用過程中極易產生缺陷，造成耐腐蝕性降低。2007年5月、6月，該備用泵分別更換2次隔離套，加上11月份隔離套泄漏這次，共計更換3次。大慶煉化公司沒有哈氏合金檢測的條件，所以無法檢測隔離套質量，但是對其加工質量表示懷疑。

（2）介質中的雜質可能堵塞泵腔內的冷卻孔或減小流通面積，從而降低介質對隔離套的冷卻作用。

（3）在內外磁力套相對切割磁力線產生的局部較高溫作用下，哈氏合金易吸收雜質的有害元素，使其力學性能和耐腐蝕性能下降，即中溫熱穩定性下降，易發生隔離套腐蝕。

4 整改措施

（1）原硫酸泵根據公司轉動設備管理制度要求，由每2個月切換1次現更改為每15 d切換1次，以便及時發現備用泵備用的使用情況，也可以消除泵內可能積累的氣泡。

（2）要求機電儀分廠嚴格對備件把關，對隔離套等易損件要求供貨廠家出具質量合格文件。

（3）申請對酸堿站的硫酸進行化驗并提高硫酸濃度，減少硫酸中雜質對設備的危害。

（4）加強培訓員工，使其在設備出現問題時要判斷及時準確、處理得當。

5 運行效果

維修后，經重負荷運轉考核，硫酸泵運轉平穩、正常，無異常情況出現，各項運行參數顯示值符合設計要求。至此，硫酸泵的分析、維修、處理過程結束，驗收合格，達到設計要求，消除了生產隱患。