王义峰

(昊华鸿鹤化工有限责任公司，四川 自贡 643000)

国产磁力泵在HCFC-22水碱洗系统中的应用

王义峰

(昊华鸿鹤化工有限责任公司，四川 自贡 643000)

针对HCFC-22装置工艺特点对混合泵在系统中的作用进行了简述，并结合昊华鸿鹤精细分公司1.2万t/a HCFC-22装置实际生产情况对影响混合泵长周期稳定运行的因素进行了较为详细的分析；同时，针对分析结果提出了具体改进、维护和操作措施，使国产磁力泵在HCFC-22装置上达到了最佳的经济运行效果。

磁力泵；HCFC-22；水碱洗；应用

0 前言

混合磁力泵是二氟一氯甲烷(HCFC-22)装置中的重要设备，也是水碱洗系统中的关键设备，其使用状况将直接影响装置的开工率及生产成本，国内相同装置均采用进口或合资企业生产的设备，不仅投资大，而且损坏频率较高，维修成本偏大，昊华鸿鹤精细分公司经摸索和改进国内厂家生产的磁力泵后达到了满意的效果。

1 混合磁力泵在HCFC-22水碱洗系统中的作用

昊华鸿鹤化工有限责任公司精细化工分公司1.2万t/a二氟一氯甲烷(HCFC-22)装置是国内具有独特技术特点的HCFC-22生产工艺，生产过程采用液相中压反应、干法分离副产氯化氢，液相水洗、碱洗，直接精馏得到产品。该生产工艺技术是在国内已有几套工业化生产装置的基础经过进一步优化完善的，成熟度相对较高，具有诸多优点：1)完全液相中压反应，液相水碱洗，主流程有机物料均无相变，压差自动力推动，无气柜、压缩和中间冷凝单元；2)整个生产流程短，设备少，一次投资少；3)采用液相萃取法水洗，循环混合碱洗，因而装置运转设备少，能耗低；4)干法分离的氯化氢纯度高，可用于合成氯乙烯单体，也可吸收为高质量浓度(31%以上)的商品盐酸，减少了大量含氟稀酸的产生；5)产品质量好，水分含量极低，可达2×10-6；6)三废排放少。

在HCFC-22的生产过程中，液相水碱洗是一个特别重要的工序，是鸿鹤精细分公司消化吸收国外先进技术而获得的关键技术点。液相水碱洗技术的采用使得整个工艺过程成为一个相对密闭的过程，减少了过程损失，降低了消耗；这样不仅省去了传统HCFC-22生产中水碱洗在气相下进行所需的庞大的气柜和压缩机及附属设备，而且使整个装置的生产能力得到大幅度提高；又大大地简化了设备配置，降低了投资和消耗。

混合磁力泵是HCFC-22液相水碱洗工序的关键设备，其作用是将粗HCFC-22与碱液充分混合，推动碱液循环的作用。其工艺过程如图1所示。

图1 HCFC-22水碱洗系统示意图

在装置运行过程中，约80%的酸性杂质通常在水洗塔中被逆流洗涤，剩余的酸和卤素随HCFC-22一起进入高速混合泵的吸入侧；泵同时推动规定浓度的NaOH、Na2SO3和Na2CO3溶液，经静态混合，周而复始，闭路循环。

在两相混合过程中，发生如下反应：

HF/HCl+NaOH=NaF/NaCl+H2O

COCl2+4NaOH=Na2CO3+2NaCl+2H2O

Cl2/Br2+Na2SO3+2NaOH=

2NaCl/NaBr+Na2SO4+H2O

其中，NaOH为主要的pH调整物质；

Na2CO3为缓冲物，使系统pH处于9.0～11.5范围，以防HCFC-22过度水解；Na2SO3的作用是最终去掉痕量的氯和光气。

HCFC-22碱性水解生成钠盐，其反应式为：

CHClF2+4NaOH=HCOONa+2NaF+NaCl+2H2O

混合物料经混合泵送至较大的分离容器。在分离容器内，混合液中的HCFC-22与中和液因密度不同，在低流速条件下进行分离，分离后的有机相(HCFC-22)经过流量控制连续送至精馏塔，而中和液则继续循环至混合泵，同时补加少量新配的NaOH、Na2CO3和Na2SO3溶液维持洗涤功效。

为防止HCFC-22形成固态水合物以及确保混合液不在泵内发生汽化，通过碱液冷却器使循环液操作温度保持在17～23 ℃之间。

由此可见，该工序的主要作用包括两个方面：1)除去并破坏微量残余酸性杂质和游离卤素；2)在选定的pH=9.5～10.5范围内，提供缓冲作用，减少HCFC-22水解物。

2 水碱洗系统对混合磁力泵的特殊要求

经过混合磁力泵的介质在正常操作条件下主要是含有少量NaF的NaOH、Na2CO3和Na2SO3溶液与粗HCFC-22高度混合的碱性混合液。由于HCFC-22极易汽化，且汽化时吸收大量热量，很快使混合液形成固态水合物，因此，该混合液在长时间静置后容易在小间隙或孔中形成固溶胶状体。而在异常操作条件下也会因前系统带入的HF/HCl/Cl2量过大变为含游离氯的酸性混合液。

因此，为了保证水洗正常进行，需要控制合适的工艺参数，整个水洗塔的操作压力一般控制在1.3 MPa，碱分离器的操作压为1.82 MPa，碱液循环流量为(9.4±0.4) m3。同时，对混合泵的选型也有特殊的要求：1)泵在运转时不能有泄漏，即必须选用无泄漏泵；2)要求泵体、隔离套能承受的压力必须大于1.3 MPa；3)要求泵的过流部件必须能耐氢氟酸等的腐蚀，且需具备较好耐冲刷能力和抗有机溶涨能力；4)有足够的磁力驱动能力、磁过载能力和磁稳定性[1]。

3 国产磁力泵的特点

目前，国内HCFC-22装置混合磁力泵都选用进口磁力泵，但由于进口设备采购价格很高，一般都为国产设备的4～5倍，甚至更高，并且采购周期长；根据国内其他HCFC-22装置混合磁力泵的使用情况反馈来看，进口磁力泵的运行情况并不理想，存在着寿命短、备件供应或配套困难等难以克服的问题，经常造成不得已的停车。与此同时，国内磁力泵经过近几年来的不断改进，已完全满足使用要求，同时价格较低，备件供应和售后服务及时，厂家还能根据用户的使用情况及时改进结构、材料设计等。因此，昊华鸿鹤精细分公司1.2万t/a HCFC-22装置混合泵选用了江苏太仓磁力泵厂生产的IMC50-32-200P型国产磁力泵。其性能曲线如图2所示。

图2 IMC50-32-200P型国产磁力泵性能曲线

IMC50-32-200P型国产磁力泵具有以下特点：

1)没有动密封，保证无泄漏；

2)采用了外磁钢独立支承开放式安装，既可最大限度地增强外磁钢的运行稳定性，又摆脱了封闭式安装造成内、外磁钢体积的限制，可通过适当地增加其体积来提高磁驱动能力；

3)内、外磁钢体积的增加，使得其间的隔离套可根据承压、耐蚀需要而适当增加壁厚或采用复合结构；

4)磁体采用稀土类磁钢和新型磁路结构，传动力矩较大；

5)轴承为隔板双支承结构，泵的进口不设轴承，使泵的耐气蚀性能优良；

6)特殊设计的润滑冷却回路可以引导高压液体自身循环润滑滑动轴承和止推轴承，并带走摩擦热和磁涡流热。

7)采用后开门结构形式，检修叶轮和轴承时不必拆动泵体、吸入管路、排出管路和电机，只需拆下爪型中间联轴节即可退出转子部件进行检修，实现了检修方便。

4 国产磁力泵在使用过程中应注意的问题

1)在检修时必须保证合适的装配间隙，特别是轴向装配间隙，必要时可加PTFE调整垫圈，确保泵轴、内磁钢和叶轮合理的轴向窜动量，若间隙太小，轴向推力轴承磨损较快，易造成内循环润滑沟槽堵塞，使发热量不能及时被带走，很快损坏轴系零件；若间隙太大，则轴向窜动会造成泵的振动大，工作不稳定，也易造成泵的重大损坏事故。

2)在不断掌握设备运行、损坏规律的基础上，对泵的易损件进行定期更换，以防止泵的重大损坏，这些易损件主要是滑动轴承、推力轴承、轴套，一般情况下累计运行2 400 h必须更换。

3)由于泵轴内孔是泵内循环润滑、散热的关健通道之一，因此，要求每次更换泵轴时，一定要检查其中孔内衬管有无变形或管内有无异物堵塞，否则将造成整个轴系零部件的快速损坏。

4)由于循环中和碱液在静置一段时间后易生成凝胶物质，这些凝胶物质容易堵塞泵的内循环通道，因此，在每次停泵前必须用新鲜中和液对泵内和相关管道进行充分置换；每次开车前必须对泵进行充分盘车。

5)托架轴承及电机轴承必须使用D级以上精度的轴承，精度太低易造成内、外磁钢及隔离套严重损坏。

6)在备件采购回厂后必须严格仔细检查其加工误差，特别是叶轮的背压平衡孔的直径、分度圆直径及均匀度；检测泵轴内孔直径的尺寸、内衬管的变形量；观测内外磁钢黏接及塑封质量等[2]。

5 国产磁力泵的优化改进

1)第一次使用时，由于泵入口压力较高，造成内外磁钢间的隔离套变形，在运转时很快磨穿，产生泄漏。为此，提出在设备订货时要求设备制造厂家充分考虑泵的入口压力较高的特殊条件，对隔离套采用特殊的加强设计，以保证隔离套有足够的刚度，从而使泵能正常工作。

2)由于设计方所推荐泵型的设计流量比系统的实际流量大得多，并且与所设计的管路系统根本不匹配，需要靠出口关掉近2/3的 阀门，这时泵的出口压力就相当高了，造成泵在工作时稳定性较差，损坏频繁，稳定运行周期短等问题。针对该情况，在其他结构不变的情况下，根据实际运行所需要的流量，由制作厂家有针对性地改变叶轮和泵壳设计尺寸，从而降低泵的工作流量，使其不再靠大范围的控制阀门来调整流量，使泵的出口压力稳定，实现了长周期稳定运行，整个系统也平稳了。

3)泵的泵壳及泵盖原设计采用钢衬PTFE件，由于混合料液温度变化和混合料液对PTFE的弱溶胀性，使得泵壳及泵盖的衬里层常产生鼓泡而损坏。将泵的泵壳及泵盖的材质改为316 L的全金属件则解决了该问题。

6 国产磁力泵的使用效果及运行情况总结

鸿鹤精细分公司1.2万t/a HCFC-22装置近几年长期稳定运行与该改进使用的效果密不可分，更关键是替代了进口装置，值得同行借鉴；同时通过优化也使得国产磁力泵单台年维护检修费用仅为1.5万元左右(国内其他使用进口设备的1.2万t/a HCFC-22装置中，该混合泵的单台年维护检修费用一般在9万元左右)，其经济及社会效益显著。

[1] 1.2万吨/年HCFC-22生产装置试车方案规程检修规程汇编. 自贡鸿鹤化工(集团)有限责任公司1.2万吨/年HCFC-22装置工程生产准备办公室, 2005, 3.

[2] 磁力驱动泵使用维护说明书. 太仓磁力驱动泵有限公司编写.

Application of Domestic-Made Magnetic Pump in the HCFC-22Alkali Washing System

Wang Yifeng

(Haohua Honghe Chemical Co., Ltd., Zigong 643000,China )

Based on the process feature of HCFC-22 plant, the article described the functions of mixing pump in system briefly. According to the actual production situation of 12 000 tons per year in HCFC-22 device of Haohua Honghe fine chemical branch company, the affecting factors of long-term stable operation were analyzed in detail. Meanwhile, concrete improvement, maintenance and operation methods were afforded due to analysis results, which effectively attributed to the best economic performance of domestic magnetic pump in the HCFC-22 plant.

magnetic pump; HCFC-22; alkali washing; application

王义峰(1967—)，男，本科，高级工程师，现任昊华鸿鹤化工有限责任公司特种工程塑料分公司副经理，曾任昊华鸿鹤公司精细分公司氟化厂副厂长、PCE厂厂长，研究方向为机电工程。