化工生产工艺流程中的典型用泵有进料泵、回流泵、循环泵、塔底泵、产品泵、输出泵、注入泵、燃料油泵、冲洗泵、补充泵、排污泵、润滑油泵和封液泵等。对于这些工艺用泵的特点,分述如下。
(1)进料泵
进料泵指装置中输送原料或中间加料的泵,前者称之为原料(进料)泵,后者称之为给料(加料)泵。一般采用高压柱塞泵和多级或单级离心泵。
①泵的流量要求稳定,以满足产品方案的要求。原料泵的流量一般较大,而中间加料或其他装置进料的泵流量不如原料泵大。
②原料泵的输送介质黏度较大,采取热进料则输送介质的黏度降低。对于黏度达20×10-3Pa.S的泵,要考虑黏度的影响。
③一般进料泵的排出压力较高,具体取决于工艺进程(反应过程压力要求zui高,而罐、槽输送压力zui低)和泵后设备的反压和阻力。
由于工作条件苛刻,泵的扬程要求有裕量(一般为5%)。通常,希望采用关死扬程Hs0=1.1倍额定扬程HD的离心泵。
一般采用入口压力不低于常压的进料泵。
④进料泵的吸入温度大都是常温,只有某些中间进料(或来自其他装置未经冷却)的泵或接力泵的吸人温度高于100℃。
⑤进料泵的工作重要,一般备用率为100%。
⑥当泵的压力高或距装置较远时,可采用两台泵串联工作(也即采用接力泵),接力泵的吸人压力和温度较一般进料泵高,应注意泵体、轴封能否承受和使用中的操作问题。
(2)循环泵
循环泵是指装置中输送反应、吸收、分离、吸收液再生的循环液用泵。一般采用单级离心泵。
①泵的流量中等大小,在稳定工作条件下,泵的流量变化较小。宜稳定在泵设计点附近工作,较经济。
②泵的扬程较低,只是用来克服循环系统的压力降。可采用低扬程泵。
③一般工作条件较缓和,但反应和吸收系统的循环量控制要求较苛刻。此外,有些在高温下工作的循环泵的工作条件较苛刻,不仅高温而且还含有催化剂的浆液(如油浆泵、回炼油泵等),冲蚀和磨损问题较特殊。处于高温操作的循环泵应采用高温泵(如热油泵等)。
④由于循环泵的输送介质较多,应根据介质的性质使用耐久的材料。
(3)回流泵
回流泵指装置中打塔顶、中段及塔底冷、热回流用的泵。通常用于液体分离过程(如精馏、解吸和抽提等)打回流,以控制产品的纯度。一般采用单级或两级离心泵。
①泵的流量变化范围大(回流量取决于装置的热平衡和产品要求的纯度),驱动机功率应富裕些。
回流量与产品量的比值往往由几倍到20倍(如铂重整苯精馏塔中回流量为十几倍)。回流量与进料量的比值为1.1~1.4。
②泵的扬程较低(只是克服冷凝器、容器与塔之间的压力差),但要求压力稳定。不宜选用具有驼峰的不稳定特性的离心泵。为此,宜用Hs0/HD≥1.1的离心泵。
③泵所输送介质的温度不高,一般为30~60℃(经冷凝一冷却器后的冷回流,多半是塔顶回流),还有高于100℃的热回流(多半是精馏塔的中段回流)和达一98℃的低温回流(如乙烯装置的脱甲烷塔回流泵)。
回流量通常用温度控制。
④泵的工作可靠性要求高,一般备用率为50%~100%。
(4)塔底泵(釜底泵)
装置中输送塔底的残油泵或热漏与塔底之间的液体循环泵。一般采用吸人性能好的离心泵(如双吸式离心泵)或蒸汽泵。
①流量变化较大,一般用液面控制流量。炼油装置中所用的塔底泵的流量较大。
②泵输送的液体温度一般较高,需要采取冷却措施,采用热油泵和热载体泵(低温泵如脱甲烷塔底泵除外)。
③塔底泵多半处于饱和状态(汽液两相平衡状态)下抽吸液体。通常要较高的灌注头,特别是减压塔底泵(处于负压下工作),漏入空气容易使泵抽空。对于泵来说,应具有较好的吸人性能。一般使装置有效净正吸入压头(也称为有效汽蚀余量)为泵所需要的净正吸入压头的1.3~1.4倍。
④泵的工作条件较苛刻,如塔底液体脏,有污垢,又处于高温下工作。
(6)输出泵
装置中往产品罐直接输送用泵,如管路混合调和用的泵。其要求与进料泵相同,但要求不如进料泵高。
(5)注入泵
装置中注入高压水、溶液和药剂用的泵。在反应系统注入高压水较多,而蒸馏及分离系统注入药剂较多(如抑制剂、缓蚀剂、防泡剂、阻聚剂、抗氧化剂、破乳化剂等)。一般采用柱塞式的计量泵或比例泵。
①泵的流量小,要求计量。因此采用容积式泵较为合适。注水泵中计量要求不高的情况下可采用离心泵。
②一般注入泵均在常温下操作。泵的排出压力较高,具体视注入处的压力而定。
③由于计量要求严格,泵本身要求计量的流量调节装置。
④对于注入化学药品的泵,要考虑介质的腐蚀性。
(6)产品泵
装置中输送塔顶、塔底产品和中间产品用的自吸泵。一般采用单级离心泵。
①流量较小,往往随原料和产品的方案不同而变化。
②泵的扬程较低,一般抽送到成品或中间产品罐或送到其他装置,只是用来克服输送管路的阻力损失。
③一般产品泵在常温、常压下工作,工作条件缓和,问题较少。一般泵的压力不高,而低温液化气的压力较高。通常塔顶产品的温度较低,而中间抽出产品或塔底抽出产品的温度较高。
④一般产品泵的备用率,仅为50%,对于某些纯度要求高的泵的备用率为100%(不能兼用)。
⑤液体一般处于泡点状态抽吸,但塔顶产品处于过冷状态。对于纯度要求高的产品泵,应避免空气起反应或污染的作用,到储罐中进行再处理。欲避免与空气接触,可采用屏蔽泵。
⑥一般用控制泵的流量来控制塔器和罐的液面,应避免采用驼峰特性的离心泵,以保证工作稳定。
⑦塔顶及侧线产品泵与塔顶及侧线回流泵可共用备用泵或相互替用。
(7)燃料油泵
装置中加热炉或锅炉输送燃料油用的泵。一般采用齿轮泵或离心泵。
①流量较小,泵出口压力稳定(一般为1MPa左右)。
②输送温度不高,一般低于100℃。
③燃料油的黏度较高,需要加温输送。
(9)冲洗泵
装置中输送冲洗或洗涤用液的多级泵,如催化裂化的冲洗油泵、乙烯装置的冲洗油泵和化肥厂的高低压冲洗泵和尿素装置C02洗涤液下泵等。一般采用离心泵或旋涡泵。
①泵的流量小、扬程不高(高压冲洗泵除外)。
②连续输送时要求流量控制,以保证完成冲洗和洗涤作用。
③一般均在常温下工作。
(10)补充泵(补给泵)
装置中补充溶剂或溶液用泵,如迭合新溶剂补充泵、化肥厂的氨回收液补充泵、本菲尔溶液补给泵和乙烯装置的初充碱液泵等。一般采用单级离心泵或旋涡泵。
①泵的流量不大,扬程不高,排出压力应与补充处相符。
②一般在常温下工作。
③连续抽送时要求流量控制。
(11)润滑油泵和封油泵
装置中给重要机泵输送润滑油和封油用的泵。一般采用容积式齿轮泵或螺杆泵,流量较大时在集中输送系统中可采用离心泵。
①流量小,油必须经过过滤和冷却后,循环使用。
②润滑油压力一般恒定在100~200kPa左右,机械密封的封油压力比被密封介质压力高50~150kPa;油膜密封的封油压力应比被密封介质压力高出约35~50kPa。
③润滑油和封油的润滑性较好,宜选用转子泵。
④油箱容量与高位槽容量应保证泵维持足够的时间(一般要维持5~1Omin)运转,以便在发生事故时采取措施。
此外,还有废热锅炉用锅炉给水泵、凝水泵,焦化装置的切焦水泵,乙烯喷射除焦泵,减压装置的真空泵等特殊用途的辅助用泵。