乙烯装置低温泵的选型与操作问题探讨

摘要：作為我国石化工业的重点，乙烯工业生产丁二烯、丙烯、乙烯等非常重要的原料。因此，在石油化工产品中，许多国家都非常重视乙烯工业的发展，并把乙烯总产量作为衡量一个国家经济发展的重要指标之一。根据目前的情况，轻柴油和石脑油裂解制乙烯的主要工艺是采用顺序分离工艺。其原理是利用不同的温度将轻、重裂解气中的含碳量分离出来，并在不同的温度下蒸馏分离出来，生产出不同的产品。在正常条件下，在室温和适当的压力下，可以分离出三种或三种以上的碳组分。分离是在低温下进行的。此外，乙烯的储存也需要低温。此时，能适应低温介质的泵必须循环加压，这种介质的装载、储存和卸载也需要低温泵送。低温泵的工作条件非常苛刻，因此对低温泵的选择和运行也提出了更高的要求。本文主要讨论低温泵在选型和运行中可能遇到的问题。

关键词：乙烯装置;低温泵;选型;运行

前言

乙烯装置中的低温介质多采用离心泵输送，由于介质多为易燃易爆介质，且温度很低，易汽化。因此，这些低温泵的使用必须非常严格，因此对如何选择和操作低温泵也提出了更高的要求。本文主要介绍了乙烯装置低温泵选型和运行中需要考虑的问题，研究了相关的关键技术，为相关工程人员提供了理论参考。

一、低温泵的选择

1.1基本结构选型

为了应对低温泵恶劣的工作条件，乙烯装置通常选用立式双套管泵，即aip610中的vs6或vs7离心泵。这主要是为了保证卧式泵在输送低温流体时，在冷态下难以进行机械密封的情况下，其密封性能。氢气或部分气化的气体介质中的不溶性气体很难去除，泵体也很难冷却。因此，使用立式插装泵时，可适当增大机械密封与低温介质的距离，排气也十分方便。泵体部分埋置，不受电机的热风、气温和阳光的影响，易于保持低温。泵体结构非常对称，温度变化时变形较大。由于结构垂直，最适合于空化边缘小的设备。第一级叶轮位于第一级叶轮和泵中心线之间的最低位置。势能差增大了液体灌注压头，使一级叶轮组的汽蚀余量大大增加;双壳体的内壳完全浸入介质中，壳体只承受吸入压力，可以减小内壳与壳体的相对压差，有助于提高综合实力。

1.2材料选择

为了确保低温泵的长期稳定运行，在低温条件下选择合适的材料非常重要。一般选择奥氏体不锈钢作为与介质接触的金属材料。低温泵中的非金属材料主要用于轴封，通常选择使用石墨，玻璃纤维增强的聚四氟乙烯等材料。

1.3轴承与润滑选择

对于具有垂直多级结构的低温泵，上轴承通常是滚动轴承，位于机械密封上端的特殊轴承箱中，并用稀油润滑。如有必要，应为储物箱添加其他辅助冷却管。下轴承是一个滑动导向轴承，浸入在低温介质中并由该介质润滑。下轴承主要用作限制泵轴同心度的中间支撑。根据泵轴的长度，可以设置不同数量的轴承。

二、低温泵的操作问题

2.1操作特点

2.1.1低温高压的工作条件

乙烯装置的低温泵通常处于十分恶劣的低温高压的工作条件。根据乙烯装置中低温泵的主要运行参数，可以看出泵送介质的温度非常低，均低于40°C，其中脱甲烷塔回流泵的温度甚至低于负的一百三十摄氏度。泵体在低温条件下易发生冷脆，这对泵体材料的选择和加工提出了更严格的要求。另外，不管乙烯，丙烯或甲烷塔锅炉的液体在常温下均处于气态，以确保它们处于液态，泵的吸入压力都相对较高，乙烯工厂中的低温泵通常必须满足较高的要求，出口处的压力也很高。因此，泵体应该能够承受高压，并且密封结构也应该适合于密封高压条件。

2.1.2特殊的低温介质

大量裂解气的冷凝液在常压下为轻质的气态。与普通的液化蒸汽相比，它更容易汽化，更易燃易爆。通常，介质的渗透性都较强。对于脱甲烷塔的回流泵，其渗透性比普通气体如氧气和氮气要强得多。因此，无论是静态密封还是动态密封，都要求低温泵不得泄漏。

低温泵所输送的介质基本上处于饱和状态，或有轻微的温度过低。这种状态下的介质对温度非常敏感。如果温度变化25%，则汽化压力通常可以变化100%甚至200%。同时，介质的物理性质也会发生变化，例如密度和比热值。介质的这种特性对泵的密封，气蚀性能以及是否可以顺利切断的问题提出了新的要求。

对于每种低温液化的气体，都有一定的温度，无论施加多大的压力，都无法将其液化。该温度称为气体的临界温度。在临界温度下液化气体的最小压力称为气体的临界压力。如果由低温泵输送的低温泵的温度由于某些原因而升高，例如轴承摩擦，密封端面上的摩擦等，并且其温度接近或高于临界温度，则必定会将介质转换为气态。此时如果不及时采取措施，操作必定会异常，这是许多低温泵无法正常运行且密封失效的重要原因之一。

2.2具体操作

2.2.1辅助管路

低温泵的辅助管路系统除密封辅助系统和轴承冷却管路外，还应在泵的入口和出口管路上有一个出口孔。其中，应特别注意确保气路接口。由于介质包含少量不溶性气体或由于运行过程中局部温度变化而导致的少量蒸发，因此应排除这部分气体，否则它将积聚在泵的入口和出口以及用于振动或气蚀的泵。通常，气体管线出口位于泵入口和出口部分的最高端。当泵运行时，该管线与塔或罐的上部气相始终保持连通。为了便于清洁和冲洗空气以及更换空气，有时使用冲洗喷嘴的方法。

2.2.2开车

与其他设备相比，低温泵的开车过程较复杂，而且循环时间很长，主要过程包括清洁，冲洗，干燥，预冷和开车。

（1）清洁。在低温泵的制造和使用过程中，其泵体内有许多有害物质。因此，内部物质应在原始使用前进行处理，以防止由于低温冻结而导致泵的使用和稳定性。在特定的清洁过程中，可使用汽油填充泵体内部以溶解内容物，然后进行清洗。至于干燥，可以先使用干燥氮气，然后使用无水甲醇吸收其中包含的水分，然后冲洗并清洁。

（2）冲洗并更换。清洁后，用干燥的氮气吹扫彻底冲洗1小时以上，清洁效果会更好。通过将干燥的氮气吹入泵体内，可以替换内部的易燃易爆空气，从而确保安全运行。通过在开车前使用低温氮气变化也具有初步的预冷却效果。

（3）预冷却泵体。必须考虑泵体的预冷却，因为这是低温泵的独特启动过程。一方面，由于在直接操作中泵体的工作温度非常低，因此当泵体受到低温影响时会在泵体中产生变形和弯曲的不利影响。因此，可以通过预冷却来避免上述效果，以确保泵的平稳运行。再者，由于乙烯是一种相对易蒸发的物质，温度对其影响很大，因此必须在首次使用之前预冷之后再使用低温泵，以防止在检查和维修中出现大量的气体。这样，通过科学的预冷却可以确保开车的顺利进行。

（4）开车

预冷完成后，如果启动时没有问题，就可以开车。在开车之前，需要确保已调试所有密封辅助系统，并且所有压力和温度参数均正常。开车后，需要密切注意密封辅助系统的状况。通常，启动低温泵后，务必确保在2小时内所有运行参数和工作条件满足正常开车的要求，直到系统稳定。

三、结语

综上，乙烯工业在当前化工行业中占据重要地位。而乙烯装置中的低温泵通常处于低温高温的严苛的工作条件，而其输送的介质又十分特殊，具有渗透性强、易燃易爆、汽化压力容易受温度影响等特性。因此，低温泵在运行过程中尤其是在进行开车时容易发生故障，阻碍正常运作。对此，本文主要对乙烯装置中低温泵的选型和操作问题进行了探讨，以期对设计和操作低温泵的相关工作人员提供理论参考，推动乙烯工业的蓬勃发展。

参考文献：

[1]李金波，陈亚林.乙烯装置低温泵的选型与操作问题探讨[J].石油化工设备技术，2010，31（04）：24-26+29+26.

作者简介：徐可军性别：男，出生曰期：1964年07月09日。民族：汉。籍贯：黑龙江省青冈县。在大庆石化公司化工一厂乙烯车间，操作工作。联系地址：大庆石化公司化工一厂乙烯车间。邮编：163714

大庆石化公司化工一厂 黑龙江省大庆市 163000