高齊龍

（福海創(chuàng)石油化工有限公司，福建漳浦，361026）

精對苯二甲酸（PTA）生產裝置是以對二甲苯為原料，液相氧化生成粗對苯二甲酸，再經加氫精制，結晶、分離、干燥后制得精對苯二甲酸。精對苯二甲酸為白色針狀結晶或粉末，低毒、易燃，是生產聚酯切片、長短滌綸纖維等化纖產品的重要原料，廣泛用于與化學纖維、輕工、電子、建筑等國民經濟的方方面面。亞洲是全球精對苯二甲酸（PTA）最主要的生產地和需求地，而近年全球新建的精對苯二甲酸（PTA）產能主要集中在中國，隨著各龍頭企業(yè)大產能裝置的陸續(xù)投產，行業(yè)暴利狀態(tài)一去不返，高成本生產企業(yè)已經進入虧損狀態(tài)甚至長期停產。隨著市場競爭的日益激烈，安全低耗正在逐漸成為各精對苯二甲酸（PTA）生產企業(yè)的主戰(zhàn)場。

1 裝置物料排放回收泵運行狀況

精對苯二甲酸（PTA）生產裝置的物料多為漿料，腐蝕性強且容易堵塞，裝置內的設備類型多樣、結構復雜，設備運行的穩(wěn)定性較低，經常需要進行堿洗、清堵以及清洗過濾器等工作，進行此類作業(yè)時需要大量排放，而這些帶有物料的混合液體一般都是通過地溝集中排入深度4.35米的廢液回收池，回收池上安裝有4臺185KW觸液材質為316L的立式長軸泵將混合液體送至污水處理系統(tǒng)進一步回收利用。

立式長軸泵投用以來，經常發(fā)生泵吸入口濾網堵塞、振動大、填料泄漏等故障，甚至還出現過多次中間軸斷裂事件。此外裝置設計時將長軸液下泵安裝于裝置區(qū)內部，泵的上方有混凝土平臺，邊上則是管廊，導致無法用吊車配合檢修，只能采用手拉葫蘆進行拆裝，檢修耗時費力，且維修成本居高不下。

2 原因分析

立式長軸泵安裝投用后故障頻繁，主要從設計選型、設備結構、運行維護及檢修裝配等方面進行原因分析。

2.1 立式長軸泵的設計選型

泵的設計要求直接明確為長軸液下泵，泵的選型就是根據泵的工作環(huán)境、條件，泵正常運行必需的性能參數，所輸送介質的物理、化學性質，全面考慮泵的性能指標、材質選用、密封可靠性、節(jié)能以及使用維護等綜合經濟指標，選取最適用的泵型和規(guī)格型號。立式長軸泵數據表見表1。

表1 立式長軸泵數據表

根據數據表，設計最初要求選用單端面機械密封、開式葉輪，實際供應商配套的立式長軸泵采用填料密封、閉式葉輪，所輸送液體中的固體主要為精對苯二甲酸（PTA）粉末,含量僅6%,在考慮節(jié)能的前提下可以選用閉式葉輪；而含有固定顆粒、非易燃易爆且介質不會污染環(huán)境的工況，選用填料密封其日常維修成本則明顯低于機械密封。因此立式長軸泵的設計選型能夠符合廢液回收系統(tǒng)的實際需求。

2.2 立式長軸泵的設計結構

按設計最初要求，應當選用長軸液下泵，長軸液下泵設備結構見圖1。

圖1 長軸液下泵結構圖

立式長軸泵同長軸液下泵都是立式離心泵，結構差異不大，而立式長軸泵是由液下泵改進而成，性能高于液下泵，運行也更加平穩(wěn)。立式長軸泵設備結構見圖2。

圖2 立式長軸泵結構圖

為防止大顆粒雜物被葉輪（件1）吸入泵內，立式長軸泵吸入口（件25）處裝有濾網，泵主軸（件5、14）、外接管（件7、22、23）等為多節(jié)，分段主軸采用套筒聯接并安裝有導軸承（件2、21），導軸承材料采用賽龍，不外接潤滑液，泵的軸封采用填料密封（件17）。

不論是立式長軸泵還是長軸液下泵，由于其主軸很長，輸送介質又含有固定顆粒，因此軸的下端一般不會設計滾動軸承而采用滑動軸承，滑動軸承同軸套在運行中必然會產生磨損，這將導致泵在運行中擺動幅度逐漸增大，泵的振動、軸封泄漏問題也就接踵而來。

2.3 泵的運行維護

廢液回收池上設計安裝有高、低液位聯鎖報警裝置，低液位導致立式長軸泵抽空汽蝕的可能性很小，而在泵檢修過程將泵從池中吊出時，經常會發(fā)現吸入口過濾網上吸附著大量的塑料袋等雜物，這表明裝置區(qū)域內有大量的非生產性物資進入地溝內，需要加強運行維護。

2.4 泵的檢修裝配

立式長軸泵經過反復多次的汽蝕損害，主軸、軸套以及泵的裝配精度均有不同程度的下降，填料泄漏、振動大也成了立式長軸泵運行的常態(tài)。同臥式離心泵相比，立式長軸泵安裝檢修比較麻煩，為了控制維修成本，主軸、滑動軸承、軸承等磨損不是太嚴重一般不會更換，多段主軸的同軸度無法確保，轉子的動平衡也很難檢測，因此正常生產期間立式長軸泵的檢修裝配很難達到恢復設備技術性能和精度的要求，立式長軸泵基本處于帶“病”運行的狀況且積重難返。

3 改進措施

首先生產部門在各個地溝通往廢液回收池的入口處增設了數道攔污網，安排人員定期進行巡查和清撈，裝置大修期間還安排對回收池以及各個地溝進行徹底清理。然而針對立式長軸泵存在的諸多問題，不進行根本性的改變將很難降低設備故障率及維修成本，經研討后確定在廢液回收池附近新安裝了兩臺110KW臥式自吸泵，原四臺立式長軸泵保留運行狀況相對較好的兩臺作為備臺。

3.1 自吸泵結構原理

自吸泵設備結構見圖3。

自吸泵啟動前先在泵體（件號6）內灌滿液體（或泵殼內自身存有液體）。啟動后葉輪（件號8）高速旋轉使葉輪槽道中的水流向渦殼，這時入口形成真空，使進水止回閥（件號2）打開，吸入管內的空氣進入泵內，在離心力的作用，液體夾帶著氣體向外緣流動并排到氣液分離管（件號5）中，此時，由于流速突然降低，較輕的氣體從混合氣液中被分離出來，氣體通過泵體出口（件號4）繼續(xù)上升排出，脫氣后的液體由回流孔再次流回到葉輪外緣。隨著這個過程周而復始的進行下去，吸入管路中的空氣不斷減少，直到吸盡氣體，完成自吸過程，自吸泵便投入正常作業(yè)。

3.2 自吸泵投用后的效果

立式長軸泵設計為懸臂結構，主軸長度大，葉輪在轉動時的不平衡徑向力會使葉輪端產生很大的撓度，軸越長，撓度越大，因而同結構簡單的自吸泵相比故障率較高；此外同樣的工況條件，立式長軸泵電機185KW，自吸泵110KW，自吸泵的采購成本及運行電耗明顯低于立式長軸泵；自吸泵主要部件均在地面上，故障檢修同離心泵檢修類同，一般不需要拆卸電機，也不需要吊車配合，檢修施工同立式長軸泵相比更加簡捷、高效，泵的易損件更少，價格更便宜，檢修質量也更容易控制。

兩臺自吸泵安裝投用后，各項技術性能指標均達標，泵的振動、噪音、故障率等明顯降低，節(jié)支降耗效果顯著。

4 結語

石化生產裝置中，污油、污水的提升泵普遍設計選型采用長軸液下泵或立式長軸泵，此類提升泵作為裝置的附屬或輔助單元設備，企業(yè)的重視程度往往不夠，沒有識別出作業(yè)過程中污油、污水池中可能散發(fā)可燃氣體的危害性，此類泵的主要轉動部件浸沒在介質中，轉動零件之間的摩擦若產生火花，就有可能引起爆炸事故。

2010年11月遼陽石化公司加氫三車間在長軸液下泵單機試運過程發(fā)生閃爆事故，導致5死1傷；2012年3月，大港石化儲運車間火炬污水泵（長軸液下泵）閃燃事件，所幸及時發(fā)現并撲滅，未發(fā)生惡性事故。為了杜絕長軸液下泵類似事故的發(fā)生，2012年中石油專門下發(fā)了油煉化［2012］53號文件《關于停用長軸液下泵的通知》，各大煉廠及地方煉油企業(yè)開始逐漸改用自吸泵取代長軸液下泵［1］。

自吸泵的研究是我國氣液綜合能力的主要成果，尤其到20世紀80年代中期，隨著回流孔的開發(fā)與使用，自吸泵才真正得到發(fā)展和創(chuàng)新，自吸泵是近幾十年來才開始推廣應用的，我國以自吸泵為實例所進行的氣液相流研究，也處于較為領先的地位，隨著人們在使用過程中越來越關注和接受自吸泵的發(fā)展應用［2］，強烈呼吁各設計院以及各企業(yè)，從基礎設計開始重視，為確保企業(yè)“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”并保有競爭優(yōu)勢，在有爆炸風險的場合推廣選用自吸泵，逐漸全面取代長軸液下泵。