王義峰

(昊華鴻鶴化工有限責任公司，四川 自貢 643000)

國產磁力泵在HCFC-22水堿洗系統(tǒng)中的應用

王義峰

(昊華鴻鶴化工有限責任公司，四川 自貢 643000)

針對HCFC-22裝置工藝特點對混合泵在系統(tǒng)中的作用進行了簡述，并結合昊華鴻鶴精細分公司1.2萬t/a HCFC-22裝置實際生產情況對影響混合泵長周期穩(wěn)定運行的因素進行了較為詳細的分析；同時，針對分析結果提出了具體改進、維護和操作措施，使國產磁力泵在HCFC-22裝置上達到了最佳的經濟運行效果。

磁力泵；HCFC-22；水堿洗；應用

0 前言

混合磁力泵是二氟一氯甲烷(HCFC-22)裝置中的重要設備，也是水堿洗系統(tǒng)中的關鍵設備，其使用狀況將直接影響裝置的開工率及生產成本，國內相同裝置均采用進口或合資企業(yè)生產的設備，不僅投資大，而且損壞頻率較高，維修成本偏大，昊華鴻鶴精細分公司經摸索和改進國內廠家生產的磁力泵后達到了滿意的效果。

1 混合磁力泵在HCFC-22水堿洗系統(tǒng)中的作用

昊華鴻鶴化工有限責任公司精細化工分公司1.2萬t/a二氟一氯甲烷(HCFC-22)裝置是國內具有獨特技術特點的HCFC-22生產工藝，生產過程采用液相中壓反應、干法分離副產氯化氫，液相水洗、堿洗，直接精餾得到產品。該生產工藝技術是在國內已有幾套工業(yè)化生產裝置的基礎經過進一步優(yōu)化完善的，成熟度相對較高，具有諸多優(yōu)點：1)完全液相中壓反應，液相水堿洗，主流程有機物料均無相變，壓差自動力推動，無氣柜、壓縮和中間冷凝單元；2)整個生產流程短，設備少，一次投資少；3)采用液相萃取法水洗，循環(huán)混合堿洗，因而裝置運轉設備少，能耗低；4)干法分離的氯化氫純度高，可用于合成氯乙烯單體，也可吸收為高質量濃度(31%以上)的商品鹽酸，減少了大量含氟稀酸的產生；5)產品質量好，水分含量極低，可達2×10-6；6)三廢排放少。

在HCFC-22的生產過程中，液相水堿洗是一個特別重要的工序，是鴻鶴精細分公司消化吸收國外先進技術而獲得的關鍵技術點。液相水堿洗技術的采用使得整個工藝過程成為一個相對密閉的過程，減少了過程損失，降低了消耗；這樣不僅省去了傳統(tǒng)HCFC-22生產中水堿洗在氣相下進行所需的龐大的氣柜和壓縮機及附屬設備，而且使整個裝置的生產能力得到大幅度提高；又大大地簡化了設備配置，降低了投資和消耗。

混合磁力泵是HCFC-22液相水堿洗工序的關鍵設備，其作用是將粗HCFC-22與堿液充分混合，推動堿液循環(huán)的作用。其工藝過程如圖1所示。

圖1 HCFC-22水堿洗系統(tǒng)示意圖

在裝置運行過程中，約80%的酸性雜質通常在水洗塔中被逆流洗滌，剩余的酸和鹵素隨HCFC-22一起進入高速混合泵的吸入側；泵同時推動規(guī)定濃度的NaOH、Na2SO3和Na2CO3溶液，經靜態(tài)混合，周而復始，閉路循環(huán)。

在兩相混合過程中，發(fā)生如下反應：

HF/HCl+NaOH=NaF/NaCl+H2O

COCl2+4NaOH=Na2CO3+2NaCl+2H2O

Cl2/Br2+Na2SO3+2NaOH=

2NaCl/NaBr+Na2SO4+H2O

其中，NaOH為主要的pH調整物質；

Na2CO3為緩沖物，使系統(tǒng)pH處于9.0～11.5范圍，以防HCFC-22過度水解；Na2SO3的作用是最終去掉痕量的氯和光氣。

HCFC-22堿性水解生成鈉鹽，其反應式為：

CHClF2+4NaOH=HCOONa+2NaF+NaCl+2H2O

混合物料經混合泵送至較大的分離容器。在分離容器內，混合液中的HCFC-22與中和液因密度不同，在低流速條件下進行分離，分離后的有機相(HCFC-22)經過流量控制連續(xù)送至精餾塔，而中和液則繼續(xù)循環(huán)至混合泵，同時補加少量新配的NaOH、Na2CO3和Na2SO3溶液維持洗滌功效。

為防止HCFC-22形成固態(tài)水合物以及確?；旌弦翰辉诒脙劝l(fā)生汽化，通過堿液冷卻器使循環(huán)液操作溫度保持在17～23 ℃之間。

由此可見，該工序的主要作用包括兩個方面：1)除去并破壞微量殘余酸性雜質和游離鹵素；2)在選定的pH=9.5～10.5范圍內，提供緩沖作用，減少HCFC-22水解物。

2 水堿洗系統(tǒng)對混合磁力泵的特殊要求

經過混合磁力泵的介質在正常操作條件下主要是含有少量NaF的NaOH、Na2CO3和Na2SO3溶液與粗HCFC-22高度混合的堿性混合液。由于HCFC-22極易汽化，且汽化時吸收大量熱量，很快使混合液形成固態(tài)水合物，因此，該混合液在長時間靜置后容易在小間隙或孔中形成固溶膠狀體。而在異常操作條件下也會因前系統(tǒng)帶入的HF/HCl/Cl2量過大變?yōu)楹坞x氯的酸性混合液。

因此，為了保證水洗正常進行，需要控制合適的工藝參數，整個水洗塔的操作壓力一般控制在1.3 MPa，堿分離器的操作壓為1.82 MPa，堿液循環(huán)流量為(9.4±0.4) m3。同時，對混合泵的選型也有特殊的要求：1)泵在運轉時不能有泄漏，即必須選用無泄漏泵；2)要求泵體、隔離套能承受的壓力必須大于1.3 MPa；3)要求泵的過流部件必須能耐氫氟酸等的腐蝕，且需具備較好耐沖刷能力和抗有機溶漲能力；4)有足夠的磁力驅動能力、磁過載能力和磁穩(wěn)定性[1]。

3 國產磁力泵的特點

目前，國內HCFC-22裝置混合磁力泵都選用進口磁力泵，但由于進口設備采購價格很高，一般都為國產設備的4～5倍，甚至更高，并且采購周期長；根據國內其他HCFC-22裝置混合磁力泵的使用情況反饋來看，進口磁力泵的運行情況并不理想，存在著壽命短、備件供應或配套困難等難以克服的問題，經常造成不得已的停車。與此同時，國內磁力泵經過近幾年來的不斷改進，已完全滿足使用要求，同時價格較低，備件供應和售后服務及時，廠家還能根據用戶的使用情況及時改進結構、材料設計等。因此，昊華鴻鶴精細分公司1.2萬t/a HCFC-22裝置混合泵選用了江蘇太倉磁力泵廠生產的IMC50-32-200P型國產磁力泵。其性能曲線如圖2所示。

圖2 IMC50-32-200P型國產磁力泵性能曲線

IMC50-32-200P型國產磁力泵具有以下特點：

1)沒有動密封，保證無泄漏；

2)采用了外磁鋼獨立支承開放式安裝，既可最大限度地增強外磁鋼的運行穩(wěn)定性，又擺脫了封閉式安裝造成內、外磁鋼體積的限制，可通過適當地增加其體積來提高磁驅動能力；

3)內、外磁鋼體積的增加，使得其間的隔離套可根據承壓、耐蝕需要而適當增加壁厚或采用復合結構；

4)磁體采用稀土類磁鋼和新型磁路結構，傳動力矩較大；

5)軸承為隔板雙支承結構，泵的進口不設軸承，使泵的耐氣蝕性能優(yōu)良；

6)特殊設計的潤滑冷卻回路可以引導高壓液體自身循環(huán)潤滑滑動軸承和止推軸承，并帶走摩擦熱和磁渦流熱。

7)采用后開門結構形式，檢修葉輪和軸承時不必拆動泵體、吸入管路、排出管路和電機，只需拆下爪型中間聯軸節(jié)即可退出轉子部件進行檢修，實現了檢修方便。

4 國產磁力泵在使用過程中應注意的問題

1)在檢修時必須保證合適的裝配間隙，特別是軸向裝配間隙，必要時可加PTFE調整墊圈，確保泵軸、內磁鋼和葉輪合理的軸向竄動量，若間隙太小，軸向推力軸承磨損較快，易造成內循環(huán)潤滑溝槽堵塞，使發(fā)熱量不能及時被帶走，很快損壞軸系零件；若間隙太大，則軸向竄動會造成泵的振動大，工作不穩(wěn)定，也易造成泵的重大損壞事故。

2)在不斷掌握設備運行、損壞規(guī)律的基礎上，對泵的易損件進行定期更換，以防止泵的重大損壞，這些易損件主要是滑動軸承、推力軸承、軸套，一般情況下累計運行2 400 h必須更換。

3)由于泵軸內孔是泵內循環(huán)潤滑、散熱的關健通道之一，因此，要求每次更換泵軸時，一定要檢查其中孔內襯管有無變形或管內有無異物堵塞，否則將造成整個軸系零部件的快速損壞。

4)由于循環(huán)中和堿液在靜置一段時間后易生成凝膠物質，這些凝膠物質容易堵塞泵的內循環(huán)通道，因此，在每次停泵前必須用新鮮中和液對泵內和相關管道進行充分置換；每次開車前必須對泵進行充分盤車。

5)托架軸承及電機軸承必須使用D級以上精度的軸承，精度太低易造成內、外磁鋼及隔離套嚴重損壞。

6)在備件采購回廠后必須嚴格仔細檢查其加工誤差，特別是葉輪的背壓平衡孔的直徑、分度圓直徑及均勻度；檢測泵軸內孔直徑的尺寸、內襯管的變形量；觀測內外磁鋼黏接及塑封質量等[2]。

5 國產磁力泵的優(yōu)化改進

1)第一次使用時，由于泵入口壓力較高，造成內外磁鋼間的隔離套變形，在運轉時很快磨穿，產生泄漏。為此，提出在設備訂貨時要求設備制造廠家充分考慮泵的入口壓力較高的特殊條件，對隔離套采用特殊的加強設計，以保證隔離套有足夠的剛度，從而使泵能正常工作。

2)由于設計方所推薦泵型的設計流量比系統(tǒng)的實際流量大得多，并且與所設計的管路系統(tǒng)根本不匹配，需要靠出口關掉近2/3的 閥門，這時泵的出口壓力就相當高了，造成泵在工作時穩(wěn)定性較差，損壞頻繁，穩(wěn)定運行周期短等問題。針對該情況，在其他結構不變的情況下，根據實際運行所需要的流量，由制作廠家有針對性地改變葉輪和泵殼設計尺寸，從而降低泵的工作流量，使其不再靠大范圍的控制閥門來調整流量，使泵的出口壓力穩(wěn)定，實現了長周期穩(wěn)定運行，整個系統(tǒng)也平穩(wěn)了。

3)泵的泵殼及泵蓋原設計采用鋼襯PTFE件，由于混合料液溫度變化和混合料液對PTFE的弱溶脹性，使得泵殼及泵蓋的襯里層常產生鼓泡而損壞。將泵的泵殼及泵蓋的材質改為316 L的全金屬件則解決了該問題。

6 國產磁力泵的使用效果及運行情況總結

鴻鶴精細分公司1.2萬t/a HCFC-22裝置近幾年長期穩(wěn)定運行與該改進使用的效果密不可分，更關鍵是替代了進口裝置，值得同行借鑒；同時通過優(yōu)化也使得國產磁力泵單臺年維護檢修費用僅為1.5萬元左右(國內其他使用進口設備的1.2萬t/a HCFC-22裝置中，該混合泵的單臺年維護檢修費用一般在9萬元左右)，其經濟及社會效益顯著。

[1] 1.2萬噸/年HCFC-22生產裝置試車方案規(guī)程檢修規(guī)程匯編. 自貢鴻鶴化工(集團)有限責任公司1.2萬噸/年HCFC-22裝置工程生產準備辦公室, 2005, 3.

[2] 磁力驅動泵使用維護說明書. 太倉磁力驅動泵有限公司編寫.

Application of Domestic-Made Magnetic Pump in the HCFC-22Alkali Washing System

Wang Yifeng

(Haohua Honghe Chemical Co., Ltd., Zigong 643000,China )

Based on the process feature of HCFC-22 plant, the article described the functions of mixing pump in system briefly. According to the actual production situation of 12 000 tons per year in HCFC-22 device of Haohua Honghe fine chemical branch company, the affecting factors of long-term stable operation were analyzed in detail. Meanwhile, concrete improvement, maintenance and operation methods were afforded due to analysis results, which effectively attributed to the best economic performance of domestic magnetic pump in the HCFC-22 plant.

magnetic pump; HCFC-22; alkali washing; application

王義峰(1967—)，男，本科，高級工程師，現任昊華鴻鶴化工有限責任公司特種工程塑料分公司副經理，曾任昊華鴻鶴公司精細分公司氟化廠副廠長、PCE廠廠長，研究方向為機電工程。