吳向紅，楊廣賢，李迎春*

( 1.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司 ，河南 平頂山 467000；2.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 ，河南 平頂山 467000 )

平頂山市神馬萬里化工股份有限公司環(huán)己醇裝置是國外整套引進(jìn)的生產(chǎn)線，采用了苯部分加氫的先進(jìn)工藝技術(shù)，技術(shù)居國內(nèi)前列。環(huán)己醇的核心生產(chǎn)工序是苯加氫生產(chǎn)系統(tǒng)，其中催化劑再生工段的關(guān)鍵設(shè)備為加氫催化劑再生移送泵，該工藝以恢復(fù)加氫催化劑活性為目的，也是整個生產(chǎn)裝置的一個重要工序，它的運行好壞直接影響到后續(xù)工序的操作，且關(guān)系到環(huán)己醇產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)裝置的長周期穩(wěn)定運行，與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。由于原裝進(jìn)口再生移送泵存在設(shè)備價格昂貴、維修困難、進(jìn)口采購周期長等問題，考慮生產(chǎn)裝置的國產(chǎn)化改造，選擇國產(chǎn)的化工行業(yè)計量泵用于環(huán)己醇生產(chǎn)裝置，在滿足高負(fù)荷生產(chǎn)運行的情況下，針對國產(chǎn)加氫催化劑再生移送泵頻繁出現(xiàn)隔膜破裂、單向閥磨損、安全閥內(nèi)漏等問題，制定經(jīng)濟(jì)合理的技改方案，對國產(chǎn)加氫催化劑再生移送泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對性改造，使之能夠高負(fù)荷、長周期運行。

1 存在問題

公司引進(jìn)的環(huán)己醇生產(chǎn)裝置中，加氫催化劑再生系統(tǒng)移送泵為德國里瓦公司的高壓隔膜計量泵，在生產(chǎn)工藝中用于苯加氫生產(chǎn)工序的再生工段，該工段也是保證之后工序正常運行的關(guān)鍵。公司環(huán)己醇生產(chǎn)裝置經(jīng)歷多次擴(kuò)產(chǎn)和技術(shù)改造，首次在苯加氫生產(chǎn)系統(tǒng)采用國產(chǎn)泵替代進(jìn)口產(chǎn)品。由于是國產(chǎn)化改造，加之泵體設(shè)計的局限性和苯加氫再生系統(tǒng)的連續(xù)、高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，造成了該泵液壓腔、驅(qū)動腔頻繁出現(xiàn)設(shè)備故障，如：單向閥損壞、隔膜破裂、驅(qū)動腔的運動部件磨損、油封及外部的蛇形聯(lián)軸器等關(guān)鍵運動部件，常常出現(xiàn)不同程度的損壞或頻繁外漏潤滑油，這一系列設(shè)備問題使得加氫催化劑再生移送泵的檢修頻率猛增，大幅增加了高額的檢修維護(hù)費用和停車檢修周期，嚴(yán)重影響了設(shè)備的長周期穩(wěn)定運行，降低了環(huán)己醇生產(chǎn)裝置的產(chǎn)能，影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 技改方案

本次技改是在確保環(huán)己醇生產(chǎn)裝置正常運行的前提下，在不改變原有公用工程和生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對苯加氫再生系統(tǒng)加氫催化劑再生移送泵進(jìn)行改造。設(shè)計方案采用一種用于多泵頭聯(lián)動的驅(qū)動裝置，對該泵的液壓腔、附屬管線進(jìn)行優(yōu)化，該技術(shù)已獲專利。該驅(qū)動裝置依據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)曲軸運行原理，由電機(jī)驅(qū)動推動曲軸，并使曲軸帶動與之相連的三腔連桿運動，參照脈沖式輸送方式，帶動泵體三腔隔膜、單向閥做往復(fù)運動，達(dá)到液體輸送的效果。

對加氫催化劑再生移送泵的驅(qū)動裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，所采用的新型聯(lián)動式多泵頭驅(qū)動裝置，可以實現(xiàn)三腔泵頭一體運動，其結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、維修方便，且穩(wěn)定、安全、可靠，在再生系統(tǒng)設(shè)備流量與壓力不變的條件下，增強(qiáng)了加氫催化劑再生移送泵的運行效率，可以滿足裝置高負(fù)荷生產(chǎn)的需要，實現(xiàn)了環(huán)己醇生產(chǎn)裝置的長周期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

2.1 改造前的設(shè)備運行情況

苯加氫再生系統(tǒng)的加氫催化劑再生移送泵是由三腔泵頭聯(lián)動進(jìn)行往復(fù)式做功打量，改造前的每個泵腔可以隔斷單獨做功運動，如圖1所示。

圖1 改造前單腔泵體結(jié)構(gòu)

該泵體主要由液壓腔和驅(qū)動腔組成，工作原理：電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器與蝸桿直連，并帶動蝸輪、N型軸運轉(zhuǎn)和連桿做往復(fù)運動，連桿再帶動柱塞也做往復(fù)運動。當(dāng)柱塞向后止點移動時，吸入單向閥打開，液體被吸入；當(dāng)柱塞向前止點運動時，吸入單向閥組關(guān)閉，排出單向閥組打開，液體被排出泵體外，使得泵體進(jìn)行液體的吸入和排出，從而完成料液的移送。

前期技改選用了國產(chǎn)的加氫催化劑再生移送泵，其前驅(qū)動裝置主要由N軸、蝸輪、蝸桿、連桿等構(gòu)件組成，作為環(huán)己醇加氫催化劑再生移送泵使用時，內(nèi)部設(shè)計存在結(jié)構(gòu)缺陷，由于前驅(qū)動裝置缺少聯(lián)動性，且驅(qū)動部件N型軸、蝸輪、蝸桿等易損件較多，在長周期、高負(fù)荷運行狀態(tài)下，移送泵處于疲勞運行狀態(tài)，生產(chǎn)過程中極易發(fā)生配合不穩(wěn)定、故障率較高的情況，造成頻繁停車檢修。

2.2 改造后的設(shè)備運行情況

在原有加氫催化劑再生移送泵三個泵頭做功設(shè)計的基礎(chǔ)上，拆除并聯(lián)的三個驅(qū)動腔，增設(shè)了一根曲軸用以連接帶動三腔連桿運動的新型結(jié)構(gòu)，并以液體脈沖輸送的方式，經(jīng)由單向閥、隔膜做往復(fù)運動，使移送泵做功打量，該設(shè)計降低了驅(qū)動部件的損耗率，延長移送泵的使用周期；另外，將移送泵的行程調(diào)節(jié)器拆除，改用變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)對泵進(jìn)行運行控制；同時，為了使電機(jī)轉(zhuǎn)速與現(xiàn)有的計量泵性能參數(shù)相匹配，設(shè)計增加一個減速機(jī)，在保證原有設(shè)備變速比的運行狀況下，解決電機(jī)與加氫催化劑再生移送泵的速度匹配問題，確保再生移送設(shè)備的長周期運行的穩(wěn)定性，改造后驅(qū)動裝置見圖2。

圖2 改造后驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)

2.3 改造后的設(shè)備優(yōu)點

針對環(huán)己醇生產(chǎn)裝置的特點，改造后的加氫催化劑再生移送泵，對原有的驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，將其中的驅(qū)動部件N型軸、蝸輪、蝸桿等易損件拆除，避免了因驅(qū)動部件頻繁損壞造成的設(shè)備停機(jī)情況；增加曲軸連接帶動三腔連桿設(shè)計，將原有的三腔獨立泵頭運動改為聯(lián)動式三腔泵頭驅(qū)動，使三腔泵頭同時做功打量，能夠有效地滿足生產(chǎn)工藝過程的穩(wěn)定性要求；將行程調(diào)節(jié)系統(tǒng)改為變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從人工現(xiàn)場手動調(diào)節(jié)變?yōu)檫h(yuǎn)程DCS自動調(diào)節(jié)，減少了不必要的人力操作誤差，增強(qiáng)了設(shè)備的運行穩(wěn)定性；利用原有的電機(jī)設(shè)備，并增設(shè)一個與之匹配的減速機(jī)，起到了節(jié)能的效果。

3 技改效果

多泵頭聯(lián)動的驅(qū)動裝置應(yīng)用于加氫催化劑再生移送泵，經(jīng)多年實際應(yīng)用表明，改進(jìn)后的多泵頭聯(lián)動驅(qū)動裝置運行工況穩(wěn)定，完全滿足環(huán)己醇裝置高負(fù)荷、長周期生產(chǎn)要求。通過技術(shù)改造，因驅(qū)動裝置故障造成的停機(jī)頻次由原來的每年6次減少至無需停車；原有泵體三腔驅(qū)動部件維修費用每次約7.77萬元，每年需要46.62萬；按公司環(huán)己醇產(chǎn)量180 t/d，環(huán)己醇市場價格8 600元/t，加氫催化劑再生移送泵維修時間為6 h，每年損失為232.2萬元。改造后的電機(jī)軸功率降低一半，每年節(jié)約電費4.5萬元，加氫催化劑再生移送泵技術(shù)改造項目每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為283.32萬元。

4 結(jié)論

采用曲軸、連桿、十字頭等主要零部件組成的多泵頭聯(lián)動的驅(qū)動裝置進(jìn)行技術(shù)改造，經(jīng)實際應(yīng)用表明，多泵頭聯(lián)動的驅(qū)動裝置高負(fù)荷運行穩(wěn)定，增強(qiáng)了苯加氫工序長周期運行的可靠性，不僅為公司帶來了顯著經(jīng)濟(jì)效益，也為國內(nèi)同類型化工企業(yè)提供了可以借鑒的成功經(jīng)驗。