高压甲铵泵入口增加甲铵升压泵简介

张青林

（国电赤峰化工有限公司，内蒙古 赤峰 024070）

国电赤峰化工有限公司30·52煤制尿素项目尿素系统采用传统的CO2汽提法生产工艺。由于低压循环吸收系统产生的甲铵液浓度低，致使高压甲铵泵出口压力低，进而造成高压系统合成反应紊乱而被迫停车。现将系统存在的问题及采取的措施介绍如下。

1 高压甲铵泵简介

我公司高压甲铵泵是由美国圣达因有限公司提供的HMP－3000型高压泵，为三轴两级离心泵，一个低速轴（2 960r／min），两个高速轴（9 997r／min）。轴套为滑动轴套，密封为动静环密封，低速轴与电机侧为迷宫式密封；密封形式，1级为双端面密封，2级为串联密封，密封介质为脱盐水（强制密封）。齿轮箱里低速轴为径向滑动轴承；高速轴轴向，1级为止推垫片，2级主推轴承为可倾瓦轴承，2级次推轴承为止推垫片。高速轴承油封为机械密封，叶片为8个开式叶片，呈90°；1级叶轮吸入口设有诱导轮，有利于吸入液体。高压甲铵泵技术参数见表1。

表1 高压甲铵泵技术参数

2 系统存在的问题

我公司高压甲铵泵共两台，原设计直接用高压甲铵泵抽取低压甲铵冷凝器内的液体，输送至高压洗涤器。在高压合成系统投料前，用脱盐水代替甲铵液，高压甲铵泵出口压力可达到12.5MPa；随着合成系统投料的不断进行，合成系统的压力逐渐增加，低压甲铵冷凝器溢流槽内的甲铵液逐渐增浓，高压甲铵泵出口压力也随之增加；当合成系统压力达到13.5MPa以上时，低压甲铵冷凝器溢流槽内的甲铵液密度增大至1.18g／cm3（设计值为1.26g／cm3）左右时，高压甲铵泵出口压力在13.5MPa，达不到设计值15.144MPa（对应的入口甲铵液密度为1.26g／cm3）。此时，高压甲铵泵打量出现波动，输送至高压洗涤器的甲铵液流量不稳定，导致合成反应不好，系统排放量增大，未反应的氨和二氧化碳不能回收到高压系统中，合成系统水碳比失调；最后，整个合成系统紊乱（系统状况见表2），系统超压，高压甲铵泵跳车，系统无法进一步开车而被迫停车。

表2 系统状况

3 改造方案

根据系统开车时高压甲铵泵的打量情况，以及高压合成系统的状况，只有提高高压甲铵泵出口压力才能解决上述问题。通过对生产实际的分析及与同类厂家的沟通，决定在高压甲铵泵入口增加一台升压泵，以此提高其出口压力，从而实现甲铵液流量稳定，保证高压系统的水碳比平衡，确保整个合成系统反应正常。具体改造方案为，在高压甲铵泵入口主管上增加一台75kW、出口压力3.0MPa、转数2 960r／min的升压泵，确保高压甲铵泵出口压力可提至15.0MPa以上；同时，升压泵设有副线，主、副管线可以通过切断阀实现切换，如图1所示。

图1 增设甲铵升压泵后系统流程示意

4 改造效果及存在的缺陷

4.1 改造后系统运行状态

2012年9月高压甲铵泵入口增加一台离心式甲铵升压泵。在合成系统投料前，关闭甲铵升压泵的副线阀，全开甲铵升压泵的出入口阀，先启动甲铵升压泵打循环，用变频器调节其转速在2 000r／min时，控制甲铵升压泵出口压力在1.5MPa之内，再启动高压甲铵泵打循环；当高压合成系统投料时，逐渐关小高压甲铵泵出口副线调节阀，当关至最小调节量2%时，高压甲铵泵出口压力为13.0MPa；随着高压系统压力的提高，逐渐用变频器调节甲铵升压泵的转速，当高压合成系统压力达到13.8～14.5MPa时，甲铵升压泵的转速为2 500r／min，甲铵升压泵出口压力为2.5MPa，高压甲铵泵出口压力为15.0MPa。如此一来，甲铵液流量稳定，系统排放量小，保证高压系统的水碳比平衡，确保整个高压合成系统反应正常。改造后系统运行参数见表3。

表3 增设升压泵后系统运行参数

4.2 改造后存在的缺陷

增加升压泵后，效果很好。而由于改变了原设计要求，高压甲铵泵的密封系统损坏大，不利于生产维护。增加升压泵后，短期内解决了系统压力、流量等工艺方面的问题，但操作、维修非常不便，维修成本和故障率也随之增高。此外，高压甲铵泵一、二级密封水压力提高，密封腔压力也随之提高，这与高压甲铵泵机械密封设计压力不符。机械密封长期在高负荷工况下运行，存在着巨大的安全隐患！机械密封寿命大大缩短，所以改造效果还有待于进一步观察。

通过在高压甲铵泵入口增加升压泵来提高高压甲铵泵出口压力，以此来满足高压系统所需甲铵液的量，从而实现了尿素合成系统的稳定操作。但从存在的缺陷来看，还没有彻底解决高压甲铵泵输液问题；或从高压甲铵泵本体寻求解决方法更好些，这还有待于进一步探讨和研究。