大型离心式真空泵在重碱过滤生产中的应用.pdf

大型离心式真空泵在重碱过滤生产中的应用王道勇,李国中(河南金山化工集团河南金大地化工有限责任公司,河南 舞阳 4 6 2 4 0 0)摘要:汽轮机拖动的大型离心式真空泵,采用智能化先进控制,代替联碱行业传统使用的水环式真空泵机组运行模式,实现单台长周期稳定运行,降低了能耗和运行费用,有利于带滤机的平稳运行。尾气进、出离心真空泵均设置高效净氨装置,大幅度降低了真空泵排气中的氨含量,不仅解决了环保问题,还可降低联碱装置的氨损失,实现真空泵尾气达标排放,开创制碱行业主要核心设备大型化之先河。关键词:离心式真空泵;汽轮机;联碱装置;真空带滤机;氨腐蚀中图分类号:T Q 1 1 4.1 5 文献标识码:B 文章编号:1 0 0 5-8 3 7 0(2 0 2 3)0 3-1 6-0 3 自二十世纪八十年代以来,水循环式真空泵一直是制碱行业真空转鼓过滤机及真空带式过滤机配套的制备真空的主要设备。因未能大型化,一般需多台设备并联运行。近十年来,随着制碱装置生产规模的不断扩大,需配置更多的水环式真空泵才能满足工艺需求。目前纯碱过滤系统所用水环真空泵单机最大抽气量为3 2 0 m3/m i n,如果按联碱1 2 0万t/a配置运行需要6台。多组水环式真空泵方案不仅占地面积大,而且配套的电气、仪表投资也相应增加。另外,在联碱行业,低品位蒸汽有大量需求,大型设备实现汽轮机拖动是良好的节能手段,对于真空泵来说,台数众多的水循环真空泵不利于实现汽轮机拖动。2 0 1 6年,河南金大地化工有限责任公司1 2 0万t/a联碱项目建设中,实现了联碱行业核心设备制碱塔、真空泵、吸氨器、轻灰煅烧炉、结晶器、液氨蒸发外冷器、冷盐析轴流泵、重灰流化床、干铵流化床等核心设备的大型化设计。特别是首次采用了大型离心式真空泵代替了多台水环式真空泵机组,并实现了汽轮机拖动。采用工艺汽拖动模式,配置两台大型离心式真空泵(一开一备)即可满足生产之需,仅真空机组一项,吨纯碱费用可下降4.55元。经过多年来的运行检验,汽轮机拖动的大型离心式真空泵达到了预期的运行效能。1 大型离心式真空泵介绍1.1 离心式真空泵结构说明离心式真空泵,亦可说是离心式压缩机。金大地采用的离心式压缩机组是为其1 2 0万t/a联碱工4.3 技术改造项目方面的建议1)为使碳化塔长期处于满负荷平稳运行,建议再上一台碳化塔,组成三塔制碱、两塔清洗的作业模式,增加碳化塔中和清洗时间,在不用清水煮洗的情况下,彻底消除碳化塔冷却列管壁结疤的复积,使碳化塔始终处于最佳状态。2)为根本上解决纯碱盐分波动、一级品率低下、洗水当量超标、系统母液膨胀的问题,建议对现有真空带式过滤机滤液段、洗涤段、干燥段进行真空间距调整,利用真空带式过滤机洗水阶梯重复使用的优点及各段真空度调整,降低纯碱盐分,减少洗水当量。3)原料对产品质量、碳化反应及重碱结晶粒度造成的影响前面已作了论述。建议在公司条件允许的情况下,适当采购水溶性杂质少(小于1.0%)的原料盐与现有的原盐掺配使用,以改善碳化反应条件。收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 7作者简介:孙庆刚(1 9 8 4),男,本科,化学工程助理工程师,政工师,金昌氨碱源化工有限公司行政综合办公室主任。61纯 碱 工 业程专门设计的,是一种多级离心压式缩机,机壳为水平剖分式,主要由定子(机壳、隔板、密封、平衡盘密封)、转子(主轴、叶轮、隔套、平衡盘、轴套、半联轴器等)及支撑轴承、推力轴承、轴端密封等组成。压缩机由一缸一段组成,一段压缩共有三级叶轮,气体进入缸体内经过三级压缩至出口状态。压缩机与原动机由膜片联轴器联接,压缩机和汽轮机安装在共用钢底座上,整个机组采用润滑联合油站供油,压缩机的轴端密封采用碳环密封,原动机采用汽轮机。1.2 产品规格及主要参数1.2.1 真空泵主要设计参数折标准进气量为7 5 2 Nm3/m i n,转速为5 1 1 3 r/m i n。理论上,在进口压力为0.1 0 1 3 MP a(A)、0 时,吸气量(干)为4 5 3 0 0 Nm3/h;在进口压力为0.0 3 5 MP a(A)、4 0 时,吸气量(干湿)为1 5 0 5 4 3 m3/h。图1 汽拖离心式真空泵(压缩机)示意图1.2.2 真空泵配套汽轮机参数额定工况转速5 1 1 2 r/m i n,功率2 3 5 8 kW正常工况转速5 1 1 3 r/m i n,功率2 5 9 4 kW调速范围 汽轮机转速的7 0%1 0 5%跳闸转速 5 4 3 8 r/m i n进汽压力 3.6 MP a(A)进汽温度 4 1 0 排汽压力 0.6 MP a(A)排汽温度 2 3 22 3 7 汽耗保证值 1 1.3 3 k g/(kWh)1.2.3 真空带式滤碱机参数金大地1 2 0万t/a联碱配套4台8 1 m2真空带滤机,单套能力3 5万t/a,单台滤碱机吸气量需要3 7 0 0 0 m3/h(真空状态)。工艺性能要求保证整体母液平衡及盐分指标,洗水当量小于0.6 3 m3/t(纯碱),滤饼含盐量小于0.2%。2 设备运行情况介绍真空泵主要配套重碱工序带滤机脱水。目前,单 台 汽 轮 机 拖 动 的 离 心 真 空 泵 运 行 已 经 实 现4 6 0 0 t/d以上轻质纯碱产能。表1 纯碱生产数据轻质纯碱,t/d真空泵转速,r/m i n真空度,k P a重碱水分,%蒸汽单耗,k g/t轻灰(进气3.5,背压0.5)3 3 0 03 8 0 3-3 91 5.51 6.01 3 23 6 0 0 4 0 0 0-3 91 6.01 6.51 4 04 6 0 04 1 0 0-3 91 6.51 7.01 4 7712 0 2 3年第3期 王道勇,等:大型离心式真空泵在重碱过滤生产中的应用真空带滤机带滤机母液真空分离罐高效净氨分离器净氨洗涤塔真空机组分离器缓冲器尾气降温塔高效尾气净氨塔汽拖离心真空机组放空图2 机组流程示意图3 大型离心式真空泵的运行优势运行几年来,在真空泵进气含氨、含氯、含水汽的环境下,离心真空泵主要过流部件因采用特殊耐腐蚀材质,未发现有腐蚀痕迹。振动量数据在控制之内,可实现长周期稳定运行。离心真空泵前后采用了高效净氨装置,大幅度降低了真空泵排气中氨的含量。不仅解决了环保问题,而且降低了联碱装置的氨损失。大型化联碱装置氨耗接近理论值,低于国内外制碱同行的氨损失。离心真空泵采用汽轮机拖动,可通过汽轮机转速来调整真空度,有利于真空带滤机的稳定运行,尤其是洗水当量和重碱水分可控制在较理想范围内,联碱生产系统母液实现了持续性收缩。此外,汽轮机拖动的离心真空泵转速可在7 5%1 0 5%范围内有效调节,不需防喘振副线调整。可实现经济运行。更重要的是,离心真空泵基本实现智能化操作,减轻员工劳动负荷,提高了劳动生产率。可以说,汽轮机拖动的大型化离心真空泵在河南金大地公司的成功运行,开创制碱行业核心设备大型化、智能化之先河。表2 水环机组与离心真空机组运行比较机型运行周期d振动m噪音d B操作人员能耗(等价折标)k g c e/k Wh备注水环机组(6台)1 8 05 08 0 1 3 0(室内)1人4.61 5.3 6 k Wh/t轻灰离心真空机组3 0 01 52 0 1 0 8(室内)自动化程度高1.41 3 9.6 k g蒸汽/t轻灰 *如果考虑背压蒸汽下游使用,该部分能耗成本可忽略。4 大型离心式真空泵运行存在的问题离心真空泵运行初期中存在一些问题。原因有叶轮结疤及气封室腐蚀造成的设备振动数据超标;真空泵进气中含氨量超标造成轴封相关部件腐蚀泄漏等。真空泵正常振动数据在2 0 m左右,运行六个月振动数据就会达到4 0 m,甚至有时振动数据会达到7 0 m左右,通过调整水洗后氨含量指标,以及对气封材质由合金铝改为P E后。设备目前运行稳定。5 结 语总之,大型化离心式真空泵与传统水环式真空泵机组相比,不仅可节省投资和占地,而且操作简单、节能效果明显,使得产品成本进一步降低,提高产品竞争力,在制碱行业具有广阔的推广前景。收稿日期:2 0 2 3-0 3-1 1作者简介:王道勇(1 9 8 3),现任河南金大地化工有限责任公司总经理。负责金大地三期联碱优化项目设计建设工作;负责配套联碱系统改造,采用自主专利技术碳化塔以及在联碱行业首次采用汽拖真空机组、制冷机组设备。取得8项专利。2 0 2 2年全国纯碱、氯化铵产量2 0 2 2年,全国纯碱产量2 8 7 3万吨,其中重质纯碱1 4 7 5万吨。联碱法、氨碱法、天然碱法纯碱产量占总产量的比例分别为4 8.1%、4 6.6%、5.3%。氯化铵产量1 4 7 0万吨,其中干铵9 3 6万吨。81纯 碱 工 业