MTBE 装置P-303A 屏蔽泵跳闸原因分析及对策

2020-06-01张杰良

设备管理与维修 2020年9期

张杰良，邓渊

（中石油兰州石化公司合成橡胶厂，甘肃兰州 730060）

0 引言

兰州石化橡胶厂MTBE 装置采用屏蔽泵作为脱异丁烷回流泵，脱轻单元在循环降温过程中，回流泵P-303A 频繁跳闸。此时V-302 回流罐液面正常，未出现空罐现象。重新启动机泵，发现机泵运行振动大并有噪声、温度升高，直至机泵损坏。解体机泵发现机泵叶轮、泵腔包覆铁锈粉末层，后轴承爆裂，轴套、推力盘磨损；前轴承破裂，轴套、推力盘损坏。测试定子三相正常，定子、转子表面轻度磨损，打开机泵过滤器，滤芯滤网被铁锈粉末包覆。

1 屏蔽泵结构原理

如图1 所示，屏蔽泵是电机与泵构成一体，定子内表面和转子外表面装有非磁性的耐腐蚀金属薄板做成的屏蔽套，电机的转子和泵的叶轮固定在一个转子上，由一个电线绕组提供旋转磁场并驱动转子。

图1 屏蔽泵结构

2 跳闸原因分析

2.1 系统腐蚀

MTBE 装置原料为碳四和甲醇，经一定比例混合后通过醚化反应器与催化剂反应产出成品，由于装置所用的催化剂是强酸性阳离子催化树脂，在使用过程中会因其活性的降低而造成催化剂磺酸基的脱落，从而造成系统酸性腐蚀。这些酸性物质在水中溶解后会产生电解质溶液，电解质溶液在塔、罐、管线内发生电化学腐蚀，内表面会吸附水而形成一层薄薄的水膜，随着水里的氢离子增多，构成无数个以酸性水膜为电解质溶液的微小原电池，属于电化学腐蚀[1]。

负极：铁被氧化 Fe-3e=Fe3+；

正极：溶液中的H+被还原2H+2e=H2↑

联系研究院对腐蚀产物进行取样分析，分析结果见表1。由表1 可知，腐蚀产物的化学成分为C、O、Fe，主要成分以Fe2O3为主。

表1 腐蚀产物的化学成分

对T-204 塔加料萃取水pH 值和Fe 离子浓度（mg/L）进行取样分析，分析结果见表2，由表2 可知，T-204 塔萃取水基本呈弱酸性，同时通过分析萃取水中Fe 离子含量，说明已经存在腐蚀。

表2 甲醇萃取水pH 值及铁离子含量

2019年检修时，T-204 甲醇回收塔降液板、凹受液盘腐蚀严重，见图2。

因MTBE 装置系统腐蚀,造成大量铁锈在V-302 罐及管道内聚集（图3）。系统腐蚀造成机泵进出口阀门阀板密封口呈现孔状腐蚀（图4），密封面的破坏及铁锈在阀口的卡涩造成阀门无法关闭，导致泵无法单台交出，腐蚀物越积越多。

图2 塔内件腐蚀穿孔情况

图3 系统腐蚀V-302 罐及管道内铁锈堆积情况

图4 阀门闸板密封面腐蚀情况

2.2 过滤器腐蚀物堆积

机泵进出口阀门关闭不严，机泵无法彻底切出系统，导致过滤器无法及时打开定期清理。腐蚀物铁屑物质等堆积在滤芯处，导致滤芯通过性极差，造成泵吸入量不足（图5）。此时泵内循环不足，轴承摩擦升温，轴承开始损坏。

图5 过滤器腐蚀物聚集及滤网腐蚀情况

2.3 系统腐蚀物粘覆在泵叶轮表面（图6）

过滤器过滤网不严或过滤网目数不够，不能有效阻止铁屑杂质进入泵内，同时因装置腐蚀物铁锈（通过40 目滤网后呈粉末状）进入泵内，因屏蔽泵定子与转子运行时的磁场效应使得铁绣（含铁质）磁化并吸附在转子和定子之间，影响磁力线切割，从而影响泵功率[2]，使泵随着时间的推移而电流增高，最终导致跳闸。

3 改进措施

3.1 降低系统腐蚀速率

醚化系统尽量控制温度在60～65 ℃，避免因反应温度过高导致磺酸根脱落加速。加强对原料碳四的脱水，控制外购原料甲醇质量，定期更换催化剂，降低原料中夹带的金属阳离子（Na+、Fe3+）、碱性物质等。将甲醇萃取水作为日常监控措施，定期定量添加NaOH，中和系统酸性，控制pH 值在6～8。

3.2 升级系统材料

2016年，对部分T-204 塔盘材料升级为0Cr18Ni9，经过3年运行情况良好，未发生明显腐蚀。2019年将第1-15 层降液板、凹受液盘进行更换，材料升级为0Cr18Ni9。更换P-303泵进出口阀门，升级阀门材料，增强腐蚀防护，避免因阀门关闭不严导致的机泵无法交出。进而保证机泵及时切出，定期清理过滤器与机泵。