多泵头联动驱动装置技术改造

吴向红，杨广贤，李迎春*

( 1.平顶山市神马万里化工股份有限公司 ，河南 平顶山 467000；2.河南神马尼龙化工有限责任公司 ，河南 平顶山 467000 )

平顶山市神马万里化工股份有限公司环己醇装置是国外整套引进的生产线，采用了苯部分加氢的先进工艺技术，技术居国内前列。环己醇的核心生产工序是苯加氢生产系统，其中催化剂再生工段的关键设备为加氢催化剂再生移送泵，该工艺以恢复加氢催化剂活性为目的，也是整个生产装置的一个重要工序，它的运行好坏直接影响到后续工序的操作，且关系到环己醇产品的质量以及生产装置的长周期稳定运行，与企业经济效益密切相关。由于原装进口再生移送泵存在设备价格昂贵、维修困难、进口采购周期长等问题，考虑生产装置的国产化改造，选择国产的化工行业计量泵用于环己醇生产装置，在满足高负荷生产运行的情况下，针对国产加氢催化剂再生移送泵频繁出现隔膜破裂、单向阀磨损、安全阀内漏等问题，制定经济合理的技改方案，对国产加氢催化剂再生移送泵结构进行针对性改造，使之能够高负荷、长周期运行。

1 存在问题

公司引进的环己醇生产装置中，加氢催化剂再生系统移送泵为德国里瓦公司的高压隔膜计量泵，在生产工艺中用于苯加氢生产工序的再生工段，该工段也是保证之后工序正常运行的关键。公司环己醇生产装置经历多次扩产和技术改造，首次在苯加氢生产系统采用国产泵替代进口产品。由于是国产化改造，加之泵体设计的局限性和苯加氢再生系统的连续、高负荷运转，造成了该泵液压腔、驱动腔频繁出现设备故障，如：单向阀损坏、隔膜破裂、驱动腔的运动部件磨损、油封及外部的蛇形联轴器等关键运动部件，常常出现不同程度的损坏或频繁外漏润滑油，这一系列设备问题使得加氢催化剂再生移送泵的检修频率猛增，大幅增加了高额的检修维护费用和停车检修周期，严重影响了设备的长周期稳定运行，降低了环己醇生产装置的产能，影响了企业的经济效益。

2 技改方案

本次技改是在确保环己醇生产装置正常运行的前提下，在不改变原有公用工程和生产系统的基础上，对苯加氢再生系统加氢催化剂再生移送泵进行改造。设计方案采用一种用于多泵头联动的驱动装置，对该泵的液压腔、附属管线进行优化，该技术已获专利。该驱动装置依据往复式压缩机曲轴运行原理，由电机驱动推动曲轴，并使曲轴带动与之相连的三腔连杆运动，参照脉冲式输送方式，带动泵体三腔隔膜、单向阀做往复运动，达到液体输送的效果。

对加氢催化剂再生移送泵的驱动装置进行优化改造，所采用的新型联动式多泵头驱动装置，可以实现三腔泵头一体运动，其结构简单、技术成熟、维修方便，且稳定、安全、可靠，在再生系统设备流量与压力不变的条件下，增强了加氢催化剂再生移送泵的运行效率，可以满足装置高负荷生产的需要，实现了环己醇生产装置的长周期稳定运转。

2.1 改造前的设备运行情况

苯加氢再生系统的加氢催化剂再生移送泵是由三腔泵头联动进行往复式做功打量，改造前的每个泵腔可以隔断单独做功运动，如图1所示。

图1 改造前单腔泵体结构

该泵体主要由液压腔和驱动腔组成，工作原理：电机经联轴器与蜗杆直连，并带动蜗轮、N型轴运转和连杆做往复运动，连杆再带动柱塞也做往复运动。当柱塞向后止点移动时，吸入单向阀打开，液体被吸入；当柱塞向前止点运动时，吸入单向阀组关闭，排出单向阀组打开，液体被排出泵体外，使得泵体进行液体的吸入和排出，从而完成料液的移送。

前期技改选用了国产的加氢催化剂再生移送泵，其前驱动装置主要由N轴、蜗轮、蜗杆、连杆等构件组成，作为环己醇加氢催化剂再生移送泵使用时，内部设计存在结构缺陷，由于前驱动装置缺少联动性，且驱动部件N型轴、蜗轮、蜗杆等易损件较多，在长周期、高负荷运行状态下，移送泵处于疲劳运行状态，生产过程中极易发生配合不稳定、故障率较高的情况，造成频繁停车检修。

2.2 改造后的设备运行情况

在原有加氢催化剂再生移送泵三个泵头做功设计的基础上，拆除并联的三个驱动腔，增设了一根曲轴用以连接带动三腔连杆运动的新型结构，并以液体脉冲输送的方式，经由单向阀、隔膜做往复运动，使移送泵做功打量，该设计降低了驱动部件的损耗率，延长移送泵的使用周期；另外，将移送泵的行程调节器拆除，改用变频调节系统对泵进行运行控制；同时，为了使电机转速与现有的计量泵性能参数相匹配，设计增加一个减速机，在保证原有设备变速比的运行状况下，解决电机与加氢催化剂再生移送泵的速度匹配问题，确保再生移送设备的长周期运行的稳定性，改造后驱动装置见图2。

图2 改造后驱动装置结构

2.3 改造后的设备优点

针对环己醇生产装置的特点，改造后的加氢催化剂再生移送泵，对原有的驱动系统进行了优化改造，将其中的驱动部件N型轴、蜗轮、蜗杆等易损件拆除，避免了因驱动部件频繁损坏造成的设备停机情况；增加曲轴连接带动三腔连杆设计，将原有的三腔独立泵头运动改为联动式三腔泵头驱动，使三腔泵头同时做功打量，能够有效地满足生产工艺过程的稳定性要求；将行程调节系统改为变频调节系统，从人工现场手动调节变为远程DCS自动调节，减少了不必要的人力操作误差，增强了设备的运行稳定性；利用原有的电机设备，并增设一个与之匹配的减速机，起到了节能的效果。

3 技改效果

多泵头联动的驱动装置应用于加氢催化剂再生移送泵，经多年实际应用表明，改进后的多泵头联动驱动装置运行工况稳定，完全满足环己醇装置高负荷、长周期生产要求。通过技术改造，因驱动装置故障造成的停机频次由原来的每年6次减少至无需停车；原有泵体三腔驱动部件维修费用每次约7.77万元，每年需要46.62万；按公司环己醇产量180 t/d，环己醇市场价格8 600元/t，加氢催化剂再生移送泵维修时间为6 h，每年损失为232.2万元。改造后的电机轴功率降低一半，每年节约电费4.5万元，加氢催化剂再生移送泵技术改造项目每年产生的经济效益为283.32万元。

4 结论

采用曲轴、连杆、十字头等主要零部件组成的多泵头联动的驱动装置进行技术改造，经实际应用表明，多泵头联动的驱动装置高负荷运行稳定，增强了苯加氢工序长周期运行的可靠性，不仅为公司带来了显著经济效益，也为国内同类型化工企业提供了可以借鉴的成功经验。