1.3 泵的要求
在石油化工的生产工艺装置中广泛采用离心泵。根据所输送介质的不同,工艺用离心泵大致有以下几类。这些泵的结构特点和要求分述如下。
(一)离心油泵
1)由于某些油品及溶剂的易燃、易爆,要求密封可靠,电动机防爆或隔爆。
2)由于工艺设备中油品大多数处于泡点状态,要求泵的吸人性能好,并且采取相应的灌注措施。
3)由于某些油品和化学介质具有腐蚀性和磨蚀性,泵的材料要求耐磨蚀和耐磨损。
4)为了使栗能连续可靠地运转,应采取专门的冷却、密封、润滑等措施。
对于各种不同的离心油泵,相应地又有其特点和特殊要求.
(1)冷油泵
在输送粘性液体时还应考虑介质粘度对泵性能的影响(一般粘度达20xlO^Pa*S时需要考虑).
(2)热油泵
由于介质温度高,还应满足下列要求:
1)保证各部分零件的温度膨张均匀,使泵的中心线两侧和上下的温度膨胀对称或均匀,不致产生偏心、歪斜或卡住。必要时采用保温措施,使泵内外受热均勻并减少热损失a
2)泵的过流部分必须采用耐高温材料。
3)要求第一级叶轮吸人性能好。
4)保证必要部分(如轴承、轴封等处)的冷却,改善零件的工作条件。
5)开泵前必须均匀预热(用热油循环升温来暖泵八一般泵体温度不应低于人口油温40丈,其预热速度通常为50X/hD开车预热时应将泵体支脚螺母松幵一些。
(3)液态炫泵
由于介质重度小,饱和蒸汽压和吸人压力较高,还应满足下列要求:
1)保证轴封防漏(因为液态烃容易渗漏而引起结冰>,并且使填料箱内压力髙于其饱和蒸汽压f以免汽化引起轴封损坏。
2)泵内防止汽化,保证能分离出气体。
3)由于吸人压力髙,应保证泵体的强度足够和密封柱好(通常不采用铸铁泵体,而采用铸钢泵体)。
4)注意轴向推力的大小,采取平衡轴向力或减小不平衡轴向力的措施,以防轴的弯曲和轴承损坏等事故。
5)由于介质饱和蒸汽压高,要求第一级叶轮吸人性能好或采取相应提髙泵吸人性能的措施(提髙灌注头、加诱导轮或采用双吸式叶轮等)。
6)所选电动机的功率应考虑装置开工用水试运时的需要(因水的密度比液态烃大)或采取限制泵拭运时流量的措施(水运时,泵的流量不能小于泵允许的最小流量,以免由于温 升造成汽化而发生抽空)。
(4)油浆泵
在催化裂化装置中由于输送含有固体颗粒的油浆泵。输送的油浆中含有粒度<40f«n、 含量为5~20g/L的微球催化剂Q
由于油泵中含有固体颗粒,故要求泵在结构和材料上考虑耐冲蚀、耐磨损的要求,还要防止固体颗粒侵人轴封,填料中注人清洁油进行冷却和润滑(同时叶轮背面加叶片依靠离心 力将固体颗粒摔至蜗室防止进入轴封一悬臂式单级单吸式油浆泵)。同时由于油浆温度髙 (达400弋),要求在结构上、材料和操作方面考虑耐髙温的要求。
(5)筒袋式离心油泵
用在加氢精制、迭合装置,其特点如下:
1)泵的流董较小(10〜lOOmVh),而扬程较高(400~1500m液柱)。
2)泵体为双层壳体,内筒承压,外筒密封,可以保证高压下耐压和密封。
3)泵安装在地下,电动机在地面上,形成自然的灌注头,且第一级叶轮装在杲的下部,泵的吸人条件较好,相应地使塔或容器的安装髙度可以低一些。
4)转子立放,占地面积小,且适于露天安装。
5)转子叶轮上下对称布置(如多级泵,上部8级,下部14级),可以平衡绝大部分的轴向力;各级采用双蜗壳,可以使径向力达到平衡。
6)泵中仅一端安装轴封,密封较可靠D.
7)泵拆装工作量大,必须有吊装E具。此外,泵轴较长,要求采取措施防止装配前轴发生弯曲;叶轮数目多,要求每个叶轮单独定位并作质董平衡。
(6)管道荥
用于油品输送。它的特点是:
1)整个泵的外形像一个电动阀门,可以直接安装在管线上,适于露天安装。
2)泵体、机座、底座合为一体,并且尤轴承箝,结构简单,尺寸小。
3)轴向力直接由电动机承受,在选用电动机时必须考虑此力的影响。
4)电动机拆装不便。
(二)耐腐蚀泵
耐酸、碱和其他化学药品腐蚀的耐腐蚀泵、液下泵、塑料泵和屏蔽泵等。
这些泵的共同特点和要求是:
1)叶轮、泵体和轴套等与液体接触部分采用耐腐蚀的材料制成。
2)在结构上也应考虑到防止零件(托架、泵轴等)受介质腐蚀的影响,如填料压盖下方采用承酸盘以防腐蚀介质漏到托架上使托架腐蚀,轴套加耐腐蚀垫圈,以免介质漏到轴套中使泵轴遭到腐蚀损坏。
3)口环间隙应比水泵大c
4)在机械密封中采用大弹簧(涂四氟乙烯或其他塑料),以免因弹簧腐蚀而引起漏损。
5)配用电动机应根据分质的重度来选择。対于粘度大的酸还应考虑粘度对泵性能的影响。
6)避免在小流董下操作,以免液体温度升高使腐蚀加剧,停车时应关闭吸人阀,以防介质漏出泵外(在某些轴封中采用停车密封)。
这些泵的各自用途和特点分述如下。
(1)液下泵
用于输送液态硫磺、本菲溶液加料泵等^它具有下列特点:
1)泵体浸没在有液体的容器中,电动机露在容器上面,使上部零件不受介质侵浊,可以采用普通的材料,
2)密封性好,由于泵浸没在液体中采用软填料已能保证不漏。
3)只要液面髙出泵体,即可不灌泵或不设底阀而启动。
4)泵体在容器内,占地面积小。
5)泵体结构简单,使用寿命长。
(2)屏蔽泵
用于输送剧毒、易燃及不允许混人空气、泵和润滑油的髙纯度液体。它的特点是:
1)泵与屏蔽电动机联成一整体,无轴封,绝对不漏(故又称为无填料泵)。
2) 电动机的转子和定子(有时仅定子)用非磁性的耐腐蚀薄壁圆筒(屏蔽套)与介质 隔绝(屏蔽套厚度要求薄,否则电动机效率低),材料为〗Crl8Ni9Ti、Crl8Nil2Mo2Ti等不锈 钢,厚度为0.3〜0.8mm,用氩弧焊焊接成,以保护转子和定子不受输送介质的侵蚀。
3)轴承由介质自身润滑和冷却(如输送髙温液体,则泵与电动机之间设有隔热屏和配
冷却器)。
(3)各种材料的耐腐蚀泵
各种材料的耐腐蚀泵特点:
1)髙硅铸铁泵:多ffl于输送硫酸、盐酸等介质。其特点是:材料特硬加工切削困难、 性脆易碎、异热率小、铸件收缩率大。
2)不锈钢泵:主要用于强腐蚀性液体的输送,如稀硫酸、亚硫酸、硝酸和苛性钠等。 其特点是:强度大、耐蚀性好但铸造后热处理容易变形。由于易咬合故nr环间隙比铸铁大; 材料贵,可采用松套(碳钢)法兰,以节省材料3
3)衬里泵:其特点是泵的与液体接触部分的基体金属表面衬耐腐蚀材料。泵的内压和 管线的负荷由基体金属承受,而衬里材料用来耐腐蚀和磨损。衬里的材料有天然和合成橡 胶、不镑钢、钛、塑料(乙烯树脂、环氧树脂、聚脂、聚乙烯等h由于开式叶轮容易衬里, 通常采用立剖泵体和开式叶轮的结构。
4)陶瓷泵:其特点是表面光滑,耐磨性好,伹强度差、性脆、经不起局部过热和温度 急剧变化,釆用铸铁法兰作外部保护,应均勻地夹紧。
5)塑料泵.•其特点是耐腐蚀性好、体积小,重量轻、便于检修,但其强度较差并且使 用温度受到限制。
(三)杂质泵
在石油化工厂中采用含有固体颗粒的浆液泵和料浆泵均属于杂质泵。在工艺装置中,采用灰渣泵和污水泵排除污水,在一般化工厂中还采用纸浆泵(油浆泵也属此类)。
这些泵的共同特点是:
1)介质中具有固体颗粒,要求与液体接触部分采用耐磨的材料(往往也要求耐腐蚀)。
2>为了防止堵塞,采用宽的泵体流道,叶轮的叶片数少。
3>轴封处应防止固体颗粒侵人,采用注人比工作压力髙的清液冲洗并进行冷却和润滑,也有采用叶轮背面加叶片,依靠离心力来防止介质中固体颗粒侵人。
4)为了防止空气漏人,轴封处采用清液作为液封。
(四)水泵
除了一般清水泵以外,石柚化工厂中的工艺装置和锅炉车间中采用锅炉给水泵、凝水泵和其他水泵。
这些泵的特点和要求如下:
(1)锅炉给水泵
用于废热锅炉、快装锅炉或一般锅炉房中。其特点和要求是:
])泵的压力较高,要求保证法兰连接的紧密性。
2)防止在进口任何点产生汽蚀,过流部分零件应采用抗腐蚀性和抗电化腐蚀的材料„
3)防止由于温度膨胀不均匀而产生歪曲和变形。
(2)热水循环泵
1)吸人侧压力和温度髙,泵体受压和温度较高,要求强度上可靠。
2)填料处于高压和髙温下,必须考虑减压降温的措施。
3)在采用单吸悬臂式泵的结构时,由于吸入压力高,轴向推力大,轴的支承应保证可靠。
〔3)凝水泵
1)吸人侧真空度高,装置的有效汽蚀余量低(否则要求建筑物较髙),要求泵需要的汽 蚀余量较小,并且具有抗汽蚀稳定件(加诱导轮或加大叶轮人口直径和宽度)的措施。
2)栗运转中时常会发生汽蚀,要求泵的材料耐汽蚀侵蚀,以确保泵的寿命。
3)填料函处于负压下,应防止空气侵人,
(4)切焦水泵
1)扬程高(1200~1400mH2O),流量变化范围较大并具有陡降的流量一扬程特性。
2)泵应适应于间歇地改变操作条件(不是连续操作)。
(五}高温泵和低溫泵
(1)高温栗
在石油化工厂采用的高温泵,除了上述的工艺用高温泵(如热油泵、油浆杲等)、锅炉 用高温泵(如锅炉给水泵,热水循环泵等)以外,还有热载体用高温泵„工艺用髙温泵所输 送的液体的性质和温度随工艺过程的不同而不同,而热载体用髙温泵,在髙温下热载体的性 质比较稳定,蒸汽压也较低,容易精确地控制温度将热量传送给其他液体(传热用媒介用 作为热载你的液体有:重柴油(芳烃抽提用)、有机溶剂(如异热姆等)和熔盐(钠盐和评 盐的混合物)。
高温泵的结构特点如下:
1)泵的热膨胀:由于泵体和转子采用不同材料制成,由于膨胀系数和温度的不同,它 们之间的间隙在热态下会变小,因此,首先应考虑在冷态下的间隙比一般泵大一些。此外, 轴套和轴(径向和轴向)的间隙配合要适当,而且要考虑热态下的对中心^
2)泵的支承:由于不可避免的热膨胀会使泵体歪曲变形。通常采用中心支承的结构, 以保证泵体自由地均匀膨胀,避免发生泵体变形造成轴弯曲而抱轴。
3)泵体的耐压强度:一般高温泵均处于较高的压力下工作,因此,必须考虑泵在髙温 下的耐压强度。此外还必须考虑由于配管热膨胀而施加在泵体的负荷作用。
4)泵体和轴封的密封;泵体采用适用于高温下密封的垫片(如缠绕式垫片> 和轴封采 用高温下工作可靠的机械密封与浮环密封并相应地采取冷却和冲洗等措施。
5)机座和轴封等相应地采取冷却措施3
此外,在使用方面应采取适当的预热和升温措施。为了不使泵体内外温差过大,可采用 保温措施,
(2)低温泵
在石油化J:厂中低温泵用来抽送液化气,主要是液态烃。液化气在常温下为气体,只是 在高压和低温下力液体。炼油厂的液态烃泵多在常温高压下,而化工厂的液化气栗多在低温 下工作。
低温泵在结构上具有下列特点:
1)在结构上对称布置,使泵在低温下均匀收缩。为了保持低温和防止介质拽漏,采用 双层壳体的结构。
2)为了防止摩擦发热而导致液化气汽化而烧坏摩擦面,多采用平衡孔,对称布置和止 推轴承,很少采用平衡盘来平衡轴向推力(必要时采用平衡鼓
3)为丫改善吸人条件、气体分离、不受气温的影响和轴向伸缩,采用立式筒袋泵结构
较为有利。
1)在结构上还应避免低温脆性的影响。
2)轴承应注意低温的影响,如间隙大小并适当选取摩擦性能好的材料(如四氟乙烯、
石墨等h
3)轴封应考虑干摩擦的可能并采取防止冻结的措施和启动的预冷的措施。
4)选用材料时应注意材料的低温脆性5
5)在使用时应采取保冷、除湿、预冷、防冻等措施。
(六)高速泵
1.在石油化工厂中最近采用高速切线泵(转速高达2400〇r/min,单级接程达1760m),其结 构恃点是:
2.叶轮采用直叶开式叶轮,无前、后盖板和口环,在高速下无不平衡的轴向推力n
3. 叶轮与泵体的间瞭大,可用来抽送粘液(达0.5Pa*s)。
4.人口装诱导轮,在很广的使用范围内具有良好的吸入性能。
2.根据需要增速齿轮可采用一级或两级增速,采用袖泵和喷嘴,喷雾润滑。
3.泵体为环形室,出口为扩散锥管,对泵性能有很大的影响。
4.泵内装有旋凤分离器,净化输送液体作为机械密封的冲洗液,防止固体颗粒侵入和 冷却轴封。
5.由于转速高,泵的体积小,重童轻。
(七)高粘度泵
高粘度泵多用于化纤厂作为抽丝用,结构型式多半是容积式泵(通常把输送介质粘度大 于1P^S的泵称为高粘度泵),如螺杆泵、齿轮泵、罗茨泵等转子泵和柱塞泵。