DMO脱轻塔釜液泵汽蚀现象的原因分析与改进措施

唐辰，赵子辉

（东华工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024）

某公司年产20 万吨煤制乙二醇是以O2、CO、H2为原料，甲醇、NO、亚硝酸甲酯（MN）为反应-再生的中间物质，经过硝酸还原补充MN、NO 氧化酯化制MN、MN与CO 羰化偶联制DMO（同时再生NO）、草酸二甲酯（DMO）精制、DMO 加氢制乙二醇及乙二醇精制等步骤得到聚酯级乙二醇。

在煤制乙二醇中间环节中，作为中间产物DMO 介质的输送设备，DMO 脱轻塔釜液泵是装置稳定运行的关键枢纽。而在某公司年产20万吨煤制乙二醇装置的运行过程中，其DMO脱轻塔釜液泵在投料生产后，经常出现噪声和振动增大的情况，控制系统中的数据显示也表明泵的流量、扬程、效率均有波动和下降，经初步判断，该DMO脱轻塔釜液泵存在汽蚀现象[1]。

本文针对该DMO脱轻塔釜液泵的设计选型和实际汽蚀情况，对其可能发生汽蚀现象的原因进行分析，并针对性地提出改进措施。

1 DMO脱轻塔釜液泵的设计选型情况

本装置中，进入DMO 脱轻塔釜液泵的介质为DMO混合液，组分含甲醇、DMO、DMC、H2O，密度1 041 kg/m3，泵送温度75.6℃，入口介质压力为0.2 MPa·A。

考虑介质的易燃易爆和有毒性，本装置选用磁力泵输送易气化介质的单级离心泵，其材质等级为A-7，内循环方案为plan 1-SD，Q=38 m3/h，H=55 m，泵体蜗壳和磁力耦合器分别带保温夹套。

2 DMO脱轻塔釜液泵汽蚀现象原因的初步判断

DMO（草酸二甲酯）是一种有机化合物，溶于甲醇、乙醇等，易结晶，常压下结晶温度54℃，因此，在大规模工业生产装置的管道中流动有容易固化的特点[2]，管路需伴热。在煤制乙二醇工艺包中，DMO 溶解于甲醇输送，甲醇在常压下的沸点为64.7℃，在工作压力下（0.2 MPa·A）的沸点温度为82.8℃。如泵内介质温度过高，DMO溶液（甲醇）超过其沸点温度，则会发生汽化现象。在泵运行时，系统内积聚气体，会导致泵的汽蚀。

3 DMO脱轻塔釜液泵汽蚀的原因分析及改进措施

3.1 工艺设计方面

原因分析：考虑DMO介质容易凝固，其脱轻塔釜液泵均配夹套。本装置工艺系统中的伴热介质为蒸汽（P=0.5 MPa，T=159℃），夹套进口管路配有手动阀门，在罐泵前，需要打开伴热管路入口阀门通入伴热蒸汽，充分预热泵，避免介质发生凝固或结晶现象；当泵稳定运行后，停止通入蒸汽。如泵运行前，泵内介质温度过高，开泵后短期内无法将热量带走，也会引起DMO 脱轻塔釜液泵的汽蚀。

改进措施：①对蒸汽伴热管路进行调整，加装限流孔板，控制流量；②降低伴热蒸汽温度上限，因蒸汽为全场集中供应，需要加装调节阀降低蒸汽压力以减小蒸汽温度；③将蒸汽伴热改为热水伴热，热水伴热温度约90℃，满足防止DMO凝固的要求，同时防止甲醇温度过高引起汽化;④适当提高泵送介质压力，提高甲醇挥发的温度值。

3.2 泵体结构方面

原因分析：泵体内部结构存在相对流动死区，即泵体流道部分区域间隙过小，虽能满足整体流通要求，但该区域流通速度慢，介质在流道内流通因摩擦等原因产生的热量无法及时带出，长期运行时，泵内介质会有温度提升，可能造成甲醇等易挥发介质的汽化，从而导致泵的汽蚀。

改进措施：因泵的流量较小，制造厂商可能为提高效率，在设计时设置较小的装配间隙，可在制造时即通知厂家重视这种泵型，预留充足的装配间隙值，提高流道表面光洁度，对流道进行打磨和清理[3]；将泵解体，按照厂家安装说明书重新安装，核实各装配间隙值，并尽量取高值。如间隙值过小，达不到安装要求，或在低值附近，可与厂家协商，将部件重新加工，调整间隙值至符合要求。

3.3 生产操作方面

原因分析：当泵送介质为易汽化的流体时，为避免汽蚀，泵需要一个最小吸入压头，计算如下[4]：

emin（m）=NPSHr（m）+入口管路损失（m）+安全裕量（m）（安全裕量通常为0.5 m）

实际生产操作过程中，可能因操作失误或流程不稳定，导致泵入口设备液位降低，造成泵的吸入压头降低，引起泵的汽蚀。

改进措施：在生产操作中，需要对DMO脱轻塔釜液泵入口设备液位进行实时监控，避免因液位降低造成泵的汽蚀；泵运行前，应打开排气阀充分排气；泵运行后，建议停止通入伴热介质；煤制乙二醇工艺系统中对于DMO的输送通常采取并联式泵的配置，1开1备。在实际操作过程中，为防止单台DMO 泵长时间在大流量下工作导致泵内介质升温，可定时切换备用泵来降低泵体内的温度。

4 其他原因及措施

如介质在泵的入口管路流速大，摩擦产生热量较快，可通过降低流速减少摩擦生热。当输送易汽化介质或液化气时，应保证泵入口管路流体流速不超过1 m/s[5]。

泵入口阻力较大引起汽蚀，对于入口和出口管路中的弯头和不规则的过渡管段应尽量避免使用，因为它们将增加管路阻力，尤其对泵入口处，过大的管路阻力可能会引起汽蚀的发生[6]。

泵入口介质组分发生变化，如甲醇含量升高，且有温升时，也容易引起泵的汽蚀，因此，应尽量保证泵入口介质组分的稳定，控制甲醇含量。

为保证泵的稳定运行，往往需要在泵出口设置一个最小流量回路，而输送对于DMO 这种其溶液处于或临界于沸点的介质时，更需要保证泵的最小热控制流量，以防止泵在小流量运行时发生喘振[7]，同时因为汽蚀影响，加深对泵的伤害。如图1 所示，该最小流量回路在泵出口控制阀或止逆阀之前分流而出经一个最小流量孔板回到入口容器的气相位置，该管路布置也应自动排气。

图1

5 结论

煤制乙二醇装置中，DMO 脱轻塔釜液泵因其介质的特殊性，受到多种因素影响，可能出现运行时的汽蚀现象，导致设备非正常运转，影响设备寿命和生产质量。本文从工艺设计、泵体结构、生产操作等方面对这一现象进行分析并提出改进建议，同类型生产装置可根据实际装置情况和经济性进行参考比选，确保DMO 脱轻塔釜液泵稳定运行。