苯乙烯裝置P3003汽提塔釜液泵故障分析及對策

馬德文

(中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 東方 572600)

0 引言

本司苯乙烯裝置利用乙苯裝置生產(chǎn)的乙苯作為原料，在催化劑的作用下，發(fā)生脫氫反應(yīng)生成苯乙烯。P3003汽提塔釜液泵為T3001汽提塔塔底的工藝凝液輸送泵，該凝液部分輸送至蒸汽發(fā)生器產(chǎn)蒸汽，蒸汽再輸送至苯乙烯加熱爐加熱后，與乙苯混合后進(jìn)入反應(yīng)器。因此，P3003汽提塔釜液泵是苯乙烯裝置流程中的重要設(shè)備，該泵運行的穩(wěn)定性對裝置的平穩(wěn)運行具有較大影響。

1 P3003汽提塔釜液泵故障現(xiàn)象

自2015年苯乙烯裝置開工一段時間后，P3003汽提塔釜液泵運行一直不能長周期平穩(wěn)運行，最初的表現(xiàn)為入口過濾網(wǎng)經(jīng)常性堵塞，需要頻繁清理過濾網(wǎng)，維修量大；后來過濾網(wǎng)堵塞現(xiàn)象有所緩解，但是該泵電機(jī)卻頻繁出現(xiàn)超電流現(xiàn)象。

P3003汽提塔釜液泵在首次開工一段時間后，由于聚合物堵塞泵入口過濾網(wǎng)，導(dǎo)致入口量不足抽空，頻繁清理泵入口過濾器，嚴(yán)重時機(jī)泵運行30分鐘左右就需要清理過濾器，P3003AB兩臺泵在不停的切換和清理過濾器中，無法正常運行，最終導(dǎo)致裝置局部停工，對T3001塔塔釜及泵入口管線進(jìn)行了聚合物清理，情況有所好轉(zhuǎn)，但仍需定期清理過濾器。大約在2015年10月份，P3003汽提塔釜液泵開始出現(xiàn)電機(jī)超電流現(xiàn)象，對機(jī)泵進(jìn)行了幾次拆檢，均未發(fā)現(xiàn)問題，超電流現(xiàn)象依舊，在最后一次拆檢時，對葉輪上的鐵銹(薄薄的一層，前幾次檢修未注意)進(jìn)行了清理，檢修后運行該泵，電機(jī)電流恢復(fù)正常。之后，當(dāng)該泵電機(jī)電流接近額定值時就需要拆檢清理葉輪。每臺泵運行時長較短，有時運行15～20天左右清理葉輪一次，有時運行5～7天就需清理葉輪一次。清理下來的鐵銹見圖1。

圖1為P3003汽提塔釜液泵葉輪清理下來的鐵銹。

圖1 鐵銹樣本

2 原因探討

首先我們對樣本委托專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行化驗分析，確定樣本的成分組成。見圖2～圖5。

圖2 化驗分析委托

圖3 外觀和溶解性

結(jié)果分析：樣品為黑色粉末狀固體，不能被溶劑所溶解，初步分析為無機(jī)物。

圖4 鹽酸溶解性和導(dǎo)磁性

結(jié)果分析：樣品能被磁吸棒完全吸附，部分溶解于10%的鹽酸，溶液為淺綠色。樣品為無機(jī)物。

圖5 EDS元素分析

結(jié)果分析：樣品為無機(jī)物，且重要成分為氧化鐵(鐵銹)，沒有檢測到有機(jī)元素碳。

從以上報告可以看出工藝凝液中含有氧化鐵是主要原因。需要分析氧化鐵的主要來源。

在苯乙烯的工藝流程中，由脫氫反應(yīng)器R3001、R3002(催化劑在反應(yīng)器中)的脫氫產(chǎn)物經(jīng)過多個換熱器換熱后再進(jìn)入急冷器，被冷卻后的脫氫產(chǎn)物，再經(jīng)E3005、E3006冷卻，E3005、E3006排出的凝液進(jìn)入油水分離器D3005，D3005所分離出的水相工藝凝液進(jìn)入汽提塔T3001上部，T3001汽提塔塔釜的工藝凝液經(jīng)汽提塔釜液泵P3003A/B增壓后，進(jìn)入工藝凝液處理器加以處理。由此可知工藝凝液中含有氧化鐵物質(zhì)。與相關(guān)專業(yè)共同分析，最終確認(rèn)氧化鐵來源于反應(yīng)催化劑。

苯乙烯催化劑是以氧化鐵為主要活性組分、氧化鉀為主要助催化劑的鐵系催化劑，組成中還有Mg、Mo、Ce及Ca等近十種助劑，同時加入粘接劑以及擴(kuò)孔劑等，見表1。

表1 苯乙烯催化劑基本組成

從上述分析可以看出，氧化鐵主要是由催化劑中氧化鐵的流失，隨著工藝凝液進(jìn)入P3003，在葉輪表面吸附一層鐵銹，增加阻力，導(dǎo)致泵軸功率增大，電機(jī)超電流。

3 應(yīng)對措施

由于催化劑中氧化鐵的流失屬于正常現(xiàn)象，無法避免，因此，我們只能從設(shè)備角度采取措施，解決問題。我們采取了以下措施：

(1)首先升級葉輪材質(zhì)為316，防止對氧化鐵的吸附。但實際效果并不明顯。原因分析：不銹鋼的種類繁多，常溫下按組織結(jié)構(gòu)可分為幾類：1.奧氏體型：如304、321、316、310 等；2.馬氏體或鐵素體型：如430、420、410等。奧氏體型是無磁或弱磁性，馬氏體或鐵素體是有磁性的。在冶煉或熱處理過程中，奧氏體不銹鋼中會出現(xiàn)少量馬氏體或鐵素體組織。另外，316不銹鋼經(jīng)過冷加工，組織結(jié)構(gòu)也會向馬氏體轉(zhuǎn)化，馬氏體轉(zhuǎn)化越多，鋼的磁性也越大。

(2)將管道錐形過濾器改造為提籃式磁性過濾器，在過濾器中將氧化鐵吸附，避免機(jī)泵頻繁檢修。

(3) 增加機(jī)泵電機(jī)功率，升高電機(jī)額定電流上限，延長機(jī)泵運行時間。

4 結(jié)語

通過以上措施，延長了P3003泵的運行時間，保證了裝置的平穩(wěn)運行。但最好的措施還是催化劑的改進(jìn)，杜絕氧化鐵的流失。