胺液温度对磁力泵的影响及解决方法

赵金荣，樊江海，乔 轲

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

目前，石油化工过程中泵的轴密封主要是机械密封，尽管对机械密封的构造与要求不断进行完善，但还是不能避免完全无泄漏的难题。由于磁力泵的问世，又开辟了动密封力传动工艺发展的另一个崭新方向。磁力泵相比于其他一般泵具有完全杜绝液体泄漏的优点，主要应用在石油化工行业用来输送有毒有害、易燃易爆和具有强腐蚀性的液体，能够解决泄漏污染问题，同时能够满足环境保护的要求。由于溶剂再生装置介质中含有硫化氢，具有很强的毒性和腐蚀性，因此溶剂再生装置采用磁力泵。但是在磁力泵运行过程中，由于回流罐液位低或介质温度高的原因，导致回流泵自停次数过多，造成尾气排放超标且磁力泵的损坏，增加了设备的检修费用，影响溶剂回收装置系统稳定运行。

1 磁力泵原理及结构

磁力泵采用磁力扭矩传动技术，通过隔离罩实现内外磁缸无接触密封，解决了运输过程中介质泄漏的问题，它的机械结构见图1，主电机带动外部磁缸旋转，由于磁场的作用内磁缸则同步旋转，内外磁缸间有隔离套，隔离套与内磁缸间形成封闭腔，部分液体由于压力差的原理，流向封闭腔对内外磁缸进行冷却后流入叶轮进口。由于不存在机械密封，内部接触介质的零件被泵体、泵盖及隔离套等完全封闭，从而实现无泄漏，消除了有毒物质通过泵密封泄漏的安全隐患[1]。

图1 磁力泵的结构示意图

磁力泵经过很长时间的技术改进提升，机泵制造水平日渐提高，不同的工艺介质对磁力泵的性能提出了新的需求。本装置中的磁力泵由丹东克隆集团有限公司生产，输送介质为酸性水（主要成分是0.16%H2S，有毒且具有腐蚀性），泵体及叶轮材料均为不锈钢；壳体垫片材料为聚四氟乙烯；磁力泵磁缸的永磁材料主要为稀土材料钕铁硼。泵的性能参数见表1。

表1 磁力泵性能参数表

2 溶剂再生工艺

溶剂再生装置工艺见图2，来自重油催化裂化装置、柴油加氢精制装置、汽油加氢、312 瓦斯脱硫和硫磺回收装置的富胺液，经过换热后，进入溶剂再生塔上部第3 层塔板。塔底重沸器由0.35 MPa 蒸汽提供热量，使再生塔底部温度控制在125 ℃左右，塔内液体中的H2S 和部分CO2被解析出来，经塔顶空冷换热器冷却至40 ℃后进入塔顶回流罐，罐顶的酸性气排放至硫磺回收装置，罐底的酸性水经塔顶回流泵加压后返回再生塔顶部控制塔顶温度。

图2 溶剂再生装置工艺图

在日常操作过程中，当再生塔回流量出现波动，会导致塔的压力过高；或空冷器的冷却效果不佳，致使回流罐液位过低，其液位过低会使回流量较小或者中断，影响塔内的气液相平衡，需要通过补水来控制回流罐液位，使塔内气液相达到平衡维持塔的操作。系统操作不稳定对泵也造成了影响。

据统计，2018 年至2020 年装置运行期间机泵共自停56 次，计划停机检修12 次，非计划停机42 次，占比过高；非计划停机中，泵抽空导致自停占比在7%，机泵温度高导致自停占比在93%。通过现场对机泵的检查分析和数据收集，当泵的隔离套温度达到140 ℃左右的时候，泵内部会传出异常的杂音，导致机泵振动值偏高，造成机泵停机，检修打开发现磁力泵出现内磁缸消磁和卡死现象。

3 磁力泵故障及改进方法

3.1 磁力泵抽空故障分析

当运行中的泵开始抽空时，会突然发出噪声、振动，伴随着压力、流量和电流的降低；当泵抽空严重时，泵会强烈振动，压力表显示为零，泵中无介质送出。通过对以上现象分析，泵的抽空主要有以下三点原因：

（1）塔顶冷却器冷却效果不好，造成回流罐液位过低，回流罐的液位与泵入口的高度差较小，导致有效气蚀余量偏小，发生气蚀现象。

（2）泵出口流量不满足最小流量。磁力泵在抽空或低流量下运行时，造成石墨轴承没有得到及时冷却、润滑，使轴承温度升高，酸性水急剧汽化，进而发生气蚀现象，造成石墨轴承破碎[2]。

（3）再生塔内压力不稳。当再生系统波动较大或负荷调整过大，引起回流泵入口压力突然下降，流量减少，容易发生泵体抽空[2]。

改进措施：（1）定时对现场玻璃板液位计进行检查，与内操DCS 液位进行对比确认，防止因仪表失灵导致回流罐液位过低。造成磁力泵因为流量过低，液体汽化，导致机泵消磁损坏。（2）稳定操作，介质进塔的负荷调整应在溶剂再生塔允许的范围内，适当提高溶剂再生塔压力，使其稍远离相同温度下的酸性水饱和蒸汽压力。

3.2 高温引起的磁力泵故障原因及改进措施

为维持回流罐液位，需要将凝结水加入回流罐内，由于加入的凝结水温度在140 ℃左右，导致泵的入口介质温度过高，造成磁力泵内磁缸消磁。在结构上，磁力泵的外磁缸采用低碳钢作为外部密封壳体，内磁缸的材料为钕铁硼，内磁缸在内部工作，与介质直接接触，当介质温度超出允许范围易发生消磁现象，这样导致材料消磁的现象不可逆转。钕铁硼永磁体具有很高的磁积能，从温度性能上（图3）可以看出，钕铁硼的居里温度为300 ℃，但是，当温度在140 ℃左右时，钕铁硼的可变扭曲强度下降较快，不可逆损失较大。输送的介质温度过高会使磁力泵空负荷运转导致内磁缸和隔离套间干摩擦使介质温度升高，轴承磁性体失磁；机泵机体振动，导致机泵自停回流中断，影响生产。

图3 钕铁硼温度性能图

最终确定净化水为最适合补水介质，其温度适宜，介质纯净，属于装置内现有产品且能耗低。补水后经过短期对泵入介质口温度数据进行收集，将补水介质由凝结水改为净化水后介质温度始终处于可操作范围内，避免了在补水后由于输送介质温度过高导致磁力泵消磁。

改进措施：回流罐流量及介质温度控制在操作范围内，当回流罐液位低于设定值时，可以通过补水线对回流罐进行补液来提高回流罐液位，对装置中现有的四种介质从温度、所含杂质、节能降耗等方面进行对比研究分析，见表2。

表2 补水介质对比分析表

4 结论

对溶剂再生装置中磁力泵在运输酸性水介质时，时常发生抽空、消磁的现象进行研究分析，通过调整溶剂再生塔的工艺操作参数和更改补水介质，降低了磁力泵因故障停机所造成的经济损失,确保了溶剂再生装置的稳定运行。