呂 洋 , 王瑋琦 , 張 栓

(1.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 , 河南 平頂山 467000 ; 2.河南省科技創(chuàng)新促進(jìn)中心 , 河南 鄭州 450000 ; 3.河南晉開化工投資控股集團(tuán)有限責(zé)任公司 , 河南 開封 475100)

河南神馬尼龍化工公司的環(huán)己醇生產(chǎn)裝置,以苯和氫氣為主要原料,采用苯催化加氫工藝制備環(huán)己烯,再經(jīng)水合反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)己醇,裝置產(chǎn)能200 t/d。在環(huán)己醇工業(yè)化生產(chǎn)裝置中,集管回收物料系統(tǒng)主要用于收集環(huán)己醇生產(chǎn)過程中不定期排出的反應(yīng)物料。集管回收系統(tǒng)主要包括苯加氫生產(chǎn)系統(tǒng)排出的萃取劑DMAC及苯、環(huán)己烯等輕質(zhì)油回收裝置和環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)排出的環(huán)己醇及水回收裝置。每套回收裝置均設(shè)置有各自的集管管線、物料儲(chǔ)罐、抽料泵,在生產(chǎn)過程中為便于收集地面設(shè)備及工藝管線排料,集管管線需要與地面平行,且置于專用的地溝內(nèi)鋪設(shè)。因而要求回收物料儲(chǔ)罐位置低于地面,這樣才能使集管管線內(nèi)物料靠位差流入儲(chǔ)罐內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)中回收物料儲(chǔ)罐是位于地面以下5 m處的封閉地坑內(nèi),罐內(nèi)物料的抽料泵采用的是與儲(chǔ)罐一體化法蘭固定連接的液下泵,泵軸及葉輪插入物料儲(chǔ)罐內(nèi)部進(jìn)行工作。

1 存在問題

在環(huán)己醇生產(chǎn)過程中,工藝流程長,生產(chǎn)單元多。各生產(chǎn)工序的設(shè)備檢修、工藝處置、間歇排料等操作通常不會(huì)同時(shí)進(jìn)行,產(chǎn)生外排物料的組分也不同,須及時(shí)集中回收儲(chǔ)存和分類處理,集管回收處理系統(tǒng)與控制環(huán)己醇的生產(chǎn)成本和工藝穩(wěn)定性關(guān)聯(lián)度很大。如果集管回收系統(tǒng)不穩(wěn)定,會(huì)出現(xiàn)主生產(chǎn)流程運(yùn)行受阻,造成局部降負(fù)荷或停車。因此環(huán)己醇生產(chǎn)裝置工藝集管回收物料處理系統(tǒng)設(shè)置多套集管回收物料裝置。由于集管回收物料系統(tǒng)的物料儲(chǔ)罐位于地面以下5 m的地坑內(nèi),泵體安裝位置較低,作業(yè)空間較小。若液下抽料泵出現(xiàn)問題,需要檢修人員下入地坑內(nèi)部在較小空間進(jìn)行設(shè)備拆解、抽液泵體檢修等操作,這給檢維修護(hù)工作帶來較大難度,使得檢修時(shí)間較長,檢修成本增加,安全風(fēng)險(xiǎn)提高。另外,在操作人員進(jìn)行常規(guī)巡檢時(shí),只能打開地坑上部覆蓋的格柵板,用手電筒觀察儲(chǔ)罐是否泄漏和液下抽料泵運(yùn)行情況;同時(shí),還要對(duì)收集液儲(chǔ)罐進(jìn)行關(guān)閉和清空處理,環(huán)己醇生產(chǎn)裝置外排料過多且無法儲(chǔ)存問題,只能調(diào)降生產(chǎn)負(fù)荷。本次技改的目的是采用合理、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì),制定可行的技改方案,解決上述問題。

2 技改方案

根據(jù)集管回收物料系統(tǒng)液下抽料泵的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)(包括輸送的介質(zhì)特性、溫度、密度、黏度、流量),選用離心泵代替液下抽料泵。通過優(yōu)化安裝和配管設(shè)計(jì),對(duì)現(xiàn)場管線進(jìn)行改造,把原來儲(chǔ)罐在坑內(nèi)連接的液下抽料泵改為地面上安裝的離心泵;并對(duì)抽料泵入口的汽蝕余量參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以滿足抽料泵移位到地面上產(chǎn)生高度差對(duì)汽蝕余量的需求數(shù)值,達(dá)到縮短抽料泵檢修時(shí)間,減少維修工作量,提高作業(yè)安全性,降低工藝處置費(fèi)用,降低了巡檢難度,保障環(huán)己醇生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

地坑內(nèi)儲(chǔ)罐的工作壓力為980.6 Pa,是整個(gè)生產(chǎn)裝置儲(chǔ)料罐的平衡壓力。將儲(chǔ)罐壓力數(shù)據(jù)提供給設(shè)備生產(chǎn)廠家,同時(shí)明確抽料泵位置上移,吸入口高度調(diào)整為-4 m的要求,且在此條件下抽料泵的壓力0.25 MPa和揚(yáng)程20 m的設(shè)計(jì)參數(shù)不能改變。抽料泵進(jìn)、出口的管口法蘭標(biāo)準(zhǔn)和壓力等級(jí)要與現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)管道保持一致。

在滿足性能參數(shù)的同時(shí),泵的選擇也要考慮生產(chǎn)過程中檢修維保方便,工藝操作簡便,密封型式可靠性強(qiáng),輸送物料不易泄漏等條件。采用磁力式離心泵能很好地解決上述問題,磁力式離心泵的工作原理是當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí),磁場穿透金屬隔離套,使與葉輪連接的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子也跟著外磁轉(zhuǎn)子一起運(yùn)動(dòng),從而達(dá)到二者同步同轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在內(nèi)外磁鋼之間設(shè)有全密封的隔離套,將內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子完全分隔開,使內(nèi)磁轉(zhuǎn)子處于介質(zhì)之中,將容易泄漏的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)變?yōu)榱阈孤┑撵o密封結(jié)構(gòu)。磁力式離心泵較原有的屏蔽式離心泵有以下優(yōu)點(diǎn):①磁力泵由于傳動(dòng)軸不需穿入泵殼,而是利用磁場透過空氣隙和隔離套薄壁傳動(dòng)扭矩,帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子,因此從根本上消除了軸封的泄漏通道,實(shí)現(xiàn)了完全密封。 ②磁力泵除磁路設(shè)計(jì)時(shí)有較高要求外,其余部分技術(shù)要求不高。其維護(hù)和檢修工作量小,檢修時(shí)不需要拆卸進(jìn)出口法蘭,泵與電機(jī)是分體結(jié)構(gòu),檢修也不需要移動(dòng)電機(jī),裝置現(xiàn)場即可以更換所有備件,極大地縮短了檢修時(shí)間。③傳統(tǒng)離心泵是專用電機(jī),定子和轉(zhuǎn)子都有屏蔽套,定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙大,傳統(tǒng)離心泵的電機(jī)效率比磁力式離心泵的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)要低約25%,因此在能耗方面,磁力式離心泵優(yōu)勢明顯。

3 技改前后工藝對(duì)比

技改前后工藝對(duì)比如圖1所示。

圖1 技改前后布置圖

3.1 技改前設(shè)備情況

集管回收物料系統(tǒng)主要包括布置于裝置各處的集管管線、物料儲(chǔ)罐、抽料泵,根據(jù)集管回收系統(tǒng)的工藝要求,物料抽送泵必須隨時(shí)保證運(yùn)行。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)物料液位達(dá)到50%時(shí),抽料泵自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行,將物料送至處理系統(tǒng),液位降至10%時(shí)泵自動(dòng)停止工作。原設(shè)計(jì)所采用的物料抽送泵為液下泵,直接安裝于儲(chǔ)罐上,用于物料抽送至目標(biāo)系統(tǒng)。由于物料儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)和坑內(nèi)空間所限,只能安裝一臺(tái)液下抽料泵,當(dāng)液下抽料泵需要檢維修時(shí),就會(huì)出現(xiàn)很多問題,直接影響到環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 改造后設(shè)備情況

如圖1所示,改造后集管回收系統(tǒng),改變了儲(chǔ)罐一體化固定法蘭連接液下抽料泵的設(shè)計(jì),在物料儲(chǔ)罐罐體下部優(yōu)化設(shè)置配管管線,通過地面上設(shè)置的兩臺(tái)磁力式離心泵抽提物料到目標(biāo)系統(tǒng)。將動(dòng)設(shè)備布置于地面的技改方案,既便于巡檢人員直觀觀察到運(yùn)行狀態(tài),又能夠在需要檢維修時(shí),避免人員進(jìn)入地坑內(nèi)的危險(xiǎn)受限作業(yè)空間。實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全、檢修方便、省時(shí)省力、降低成本的技改目標(biāo);而且磁力式離心泵需要檢修時(shí),只需關(guān)閉離心泵閥門即可進(jìn)行維保檢修操作,物料儲(chǔ)罐仍可繼續(xù)接收集管料液,保證了環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)排液及受料的工藝要求。

4 技改效果

4.1 集管回收物料系統(tǒng)運(yùn)行

根據(jù)環(huán)己醇生產(chǎn)中集管回收物料系統(tǒng)工藝的工作特性,通過對(duì)物料儲(chǔ)罐上的液下抽料泵進(jìn)行磁力式離心泵替代技術(shù)改造,降低了危險(xiǎn)受限作業(yè)空間對(duì)檢維修人員帶來的安全隱患,減少工藝處理帶來的物料損失和環(huán)境污染,且檢修期間集管回收系統(tǒng)可以正常接收裝置外排料液,為環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

①實(shí)施后,避免了在拆集管儲(chǔ)液罐的液下抽料泵時(shí),儲(chǔ)液罐內(nèi)的殘余物料從罐口法蘭溢出,減少了對(duì)職工健康以及環(huán)境的損害。同時(shí)減少了處理殘余物料所需費(fèi)用,每年此項(xiàng)可節(jié)約9 000元。②蒸汽驅(qū)油的物料損失按照集管儲(chǔ)液罐的容積計(jì)算,按照每次100 kg的環(huán)己醇損失,環(huán)己醇市場價(jià)格9 000元/t,兩套集管輸液系統(tǒng)液下泵檢修每年2次,可減少損失3 600元。③傳統(tǒng)液下抽料泵的檢修,屬于受限空間作業(yè),風(fēng)險(xiǎn)較大。由地坑內(nèi)改為地上檢修,降低了檢修的安全風(fēng)險(xiǎn)及操作的復(fù)雜程度。以往液下抽料泵從檢修到恢復(fù)需要1天時(shí)間,目前僅需1 h,提高了檢修效率;同時(shí)也規(guī)避了環(huán)己醇裝置生產(chǎn)負(fù)荷的下降。河南神馬尼龍化工公司環(huán)己醇生產(chǎn)裝置的產(chǎn)能200 t/d,每年因集管回收物料系統(tǒng)兩臺(tái)抽料泵檢修引起的反應(yīng)系統(tǒng)降負(fù)荷、檢修、更換備件、拆裝各2次,以往檢修停用儲(chǔ)罐不能受料時(shí),水合反應(yīng)系統(tǒng)降負(fù)荷至90%,時(shí)間約16 h,環(huán)己醇產(chǎn)能損失為48萬元。

本次技改首次在環(huán)己醇行業(yè)采用無泄漏磁力式離心泵代替液下長軸泵,并對(duì)安裝、配管進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),使檢修作業(yè)能夠安全便捷,大幅縮短了儲(chǔ)液罐抽料泵的檢修時(shí)間;滿足了無需關(guān)閉物料儲(chǔ)罐和降低環(huán)己醇生產(chǎn)負(fù)荷的技改要求,技改后的集管回收物料系統(tǒng)運(yùn)行工況穩(wěn)定。