PFA 内衬磁力泵在绝热硝化工艺过程中输送混合酸的应用
168
完成单位:上海联恒异氰酸酯有限公司
登记编号:-
登记年份:2021
发布时间:2021-06-25
成果主要完成人
杨景强、韩本玺、晋剑英、朱 峰、任红延
项目概况
公司的硝基苯生产装置采用绝热硝化工艺技术,由硝酸与苯进行反应生成,硫酸为吸热载体。硫酸与硝酸在进入反应器前由混合酸泵输送,此泵原设计采用耐腐蚀金属合金制泵,泵壳材质为耐腐蚀性能较好的超低碳高级奥氏体不锈钢,离心泵的密封采用带水冲洗的双端面机械密封。
混合酸泵自从2006年初试车运行开始,常因机封泄漏和泵壳泄漏而停车检修,对生产造成很大影响;在2008年泵壳因泄漏报废4个,泵厂商供应泵壳紧张,生产面临着随时可能停车的状态,并严重影响操作的安全,混合酸泵成为生产长周期稳定运行的拦路虎。
如何解决?与泵供应商技术交流:材料性能决定了铸造难度,泵壳的铸造质量不易保证;另外集团内没有类似情况出现,没有可参考的解决方法前例;且工艺技术决定了操作温度,降低操作温度就难以维系生产的运行。泵厂商虽可以免费供给泵壳,但总有限度,且不保证每个泵壳都是合格产品。维修团队压力很大,不知从何入手解决棘手的难题。
公司管理团队非常重视,积极组织维修团队,建立技术攻关小组,确定由维修部经理担任攻关小组组长,操作团队积极协作,小组成员认真讨论分析、收集资料、制定目标与计划。经过多次商讨,主要从下面几个方面开展工作:
(1)先对泵壳泄漏原因进行分析,确定此类型泵是否通过技术改进继续使用。
(2)收集文献资料,梳理对酸碱具有较强的耐腐蚀性能的金属和非金属材料,探讨这些材料对混合酸有耐腐蚀性能的耐腐蚀程度,并分析它们的可加工性能及作为制泵材料的可能性。
(3)同时与集团内同类装置的技术人员交流,了解混合酸泵的应用信息和存在的问题,并获得持术上支持。
(4)联系技术先进的制泵厂商,积极组织技术交流,一起研究可能的解决方案。
(5)分析、评估和优选方案并进行试用,找出解决混合酸泵泄漏问题方法。
经过对国内外硫酸腐蚀性能和耐硫酸腐蚀材料的研究成果分析:在95℃以上温度时对混合酸具有优异耐腐蚀性能的材料有钽、金、铂、高硅铸铁、玻璃和氟塑料PTFE与PFA等,铬镍钼合金也具有一定的耐腐蚀性能,但其腐蚀速率稍高。通过对原混合酸泵泵壳材质的失效分析:泵壳材料中有铸造缩孔和金属间析出物,它们是在高温铸造过程中产生的,这说明低碳铬镍钼合金的铸造性能较差,且助长了混合酸对合金的腐蚀。然后在现场对各种具有较好腐蚀性能的材料进行了挂件测试及性能分析对比:PFA与PTFE对混合酸具有卓越的耐腐蚀性能,因PFA力学性能较差,可利用PFA与金属结合制成PFA内衬泵。通过与泵制造商技术交流和对其提供泵设计选型方案的比较,选择Richter制造的PFA内衬磁力泵进行现场首次试用,经过两年运行后检查无腐蚀零部件。绝热硝化工艺是混合酸输送泵改进成功。
PFA内衬磁力泵的成功应用,不但解决了混合酸泵泵壳泄漏的难题,降低了维护费用,保证了装置的生产安全,而且成功地突破了金属泵对于绝热硝化法生产硝基苯工艺技术的限制,完善了绝热硝化法生产硝基苯的工艺技术,在同类装置创出首次应用PFA 内衬磁力泵输送混合酸的先例。