大型尿素装置高压甲铵泵的特点及国产化研究

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1、.第４８卷第６期２０１１年１２月化　工　设　备　与　管　道ＰＲＯＣＥＳＳＥＱＵＩＭＥＮＴ＆ＰＩＩＧＶｏｌ４８　Ｎｏ６Ｄｅｃ２０１１　..大型尿素装置高压甲铵泵的特点及国产化研究邢桂坤，　范吉全，　杨永光，　邵晨（中国寰球工程公司，北京　１０００２９）摘　要：根据尿素装置高压甲铵泵的特点及结构形式，并结合国内装备制造业的基本情况，论证了高压甲铵泵国产化需要攻关的技术难点以及可行性，对高压甲铵泵的国产化具有一定的指导意义。关键词：甲铵泵；　尿素；　国产化中图分类号：ＴＱ０５１．２；ＴＨ３１１文献标识码：Ａ文章编号：１００９２８１（２０１１）０６０３４４Ｃｈａｒａｃ

2、ｔｒｉｔｃｓｏｆＨｉｈＰｒｅｓｕｒｅＡｍｍｏｎｉｍＣａｒｂａｍａｔＰｕｍｐＵｓｄｉＬａｒｇｅＵｒｅａＰｌｎｔａｎｄＳｔｄｙｏｆＩｓＭａｎｕｆｃｔｒｅａｔＨｏｍｅＸＩＧＧｕｉｋｕｎ，　ＦＡＮＪｉｑｕａｎ，　ＹＡＮＧＹｏｎｇｕａｎｇ，　ＳＨＡＯＣｈｅｎ（ＣｈｉａＨｕａｎｑｉＥｎｇｉｅｒｎｇＣｏ．，Ｂｅｎｇ　１０００２９，Ｃｈｉａ）Ａｂｓｒａｃｔ　Ｂａｓｄｏｎｔｅｆａｔｒｓａｎｄｓｒｃｔｒｏｆｈｉｈｐｒｓｕｒｃａｒａｍａｔｐｕｍｐ，ａｎｄｃｏｍｂｉｅｄｗｉｈｔｅｆｎｄａｍｅｎｔｌｍａｎｕｆｃｔｒｓｔｕａｔｏｎｉＣｈｉａｔｅｆａｓｂｉｉｙａｎｄｄｉｆｃｕｌｉｓｉｌｃａｌｚｄｍａｎ

3、ｕｆｃｔｒｏｆｈｉｈｐｒｓｕｒｃａｒａｍａｔｐｕｍｐｗｅｒｓａｔｄｉｔｉａｒｉｌ，ｗｈｉｈｍａｙｂｅｕｓｄａｓｇｕｉａｎｃｅｉｔｉｆｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｃａｒａｍａｔｐｕｍｐ；　ｕｒａ　ｌｃａｌｚｄｐｒｄｕｃｔｏｎ热反应，且反应速度很快，几乎所有氨和二氧化碳都１　高压甲铵泵在尿素装置中的作用能转换成甲铵；第二步反应是吸热反应，反应速度很自２０世纪６０年代尿素生产工业化以来，各种工慢，是需要控制反应速度的过程，这一步只有６５％艺日臻成熟，设备的结构和选材不断的改进，生产规～７０％的甲铵脱水生成尿素。尿素合成塔排出的反模也向大型化方向发展。典型的尿素工艺有二氧化应液实际上是

4、尿素和甲铵的混合液。在后续的工艺碳汽提法工艺和氨汽提法工艺。但是不论是那一种流程中大部分甲铵液通过汽提塔被分离出来，经甲尿素工艺都包含以下六个基本单元，即原料供应、尿铵冷凝器返回尿素合成塔循环利用。还有小部分甲素合成、分离、氨及二氧化碳回收利用、尿素浓缩、造铵液随尿液排出，这部分甲铵液经过进一步分解和..粒及产品输送。尿素生产工艺方块流程图见图１。图１　尿素生产工艺方块流程示意在上述尿素生产工段中，最主要的是尿素合成工段。在尿素合成条件下，氨与二氧化碳在液相中合成尿素的反应通常分两步完成：２ＮＨ３＋ＣＯ２＝ＮＨ４ＣＯＯＮＨ２（氨基甲酸氨）（１）ＮＨ４ＣＯＯＮＨ２＝ＣＯ（ＮＨ

5、２）＋Ｈ２Ｏ（２）氨基甲酸氨简称甲铵。第一步反应是强烈的放..吸收后用高压甲铵泵将来自中压吸收塔底回收的甲铵液升压至大约１５．４ＭＰａ，送回尿素合成塔。２　高压甲铵泵操作工况分析高压甲铵泵主要有以下几个方面的工况特点：（１）输送介质为甲铵溶液，不同工艺流程的组分不同。对氨汽提法工艺来说，甲铵液的组分是：ＮＨ３为４８．５％，ＣＯ２为１９％，Ｈ２Ｏ为３２．５％，温度收稿日期：２０１１８４作者简介：邢桂坤（１９６３—），女，山东潍坊市人，教授级高级工程师。成套设备室副主任、全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会副主任委员和中石化机械技术中心站技术委员。Ｎ３ｅｓｉｇｅｅｎ

6、ｕｔｕＮｎｉｊｉｉｎｔ：ｅｈｕｅｔｕｕｅｇｅｅｂｅｔｕｕｅｉｉｎ，ｈｉｌｔｆｉｔｅｎｏｉｅｕｅｇｅｅｂｅｔｅｎｈｓｔｃｅｃｈｓｉｄ：ｂｅ；ｅｏｉｅｏｉ２０..２０１１年１２月　邢桂坤，等．大型尿素装置高压甲铵泵的特点及国产化研究·３５·..７５～１００℃，溶液密度（０．９～１）×１０ｋｇ／３，粘度小于３ｍＰａ·ｓ，甲铵溶液的蒸汽压力（Ｇ）高，８０℃时达到１．５７ＭＰａ，对泵的汽蚀性能和机械密封的选型有很大影响。（２）甲铵溶液对大多数金属材料具有很强的腐蚀能力，与介质接触的泵过流部件需采用具有优良抗疲劳腐蚀性能和机械强度的材质。一般国外制造商都采用双相不锈钢或ＣＤ４

7、ＭＣｕ等材料。（３）属小流量高扬程高压泵，流量决定于装置生产能力和工艺流程。８００ｋｔ／规模的尿素装置，压，以提高高压甲铵泵主泵的入口压力，防止汽蚀现象发生。目前国内大型氮肥装置高压甲铵泵多采用ＡＰ１６１０标准ＢＢ５的结构形式，也有少数泵制造商采用ＡＰ１６１０标准ＢＢ４结构形式，但ＢＢ４结构是单壳体节段式结构，用于高压泵体安全性较差。而ＡＰＩ６１０标准ＢＢ５结构形式是卧式多级筒形结构，是双壳体结构，分内外筒体。外筒体为锻造的圆筒体，一端为螺栓联接的端盖，用以承受高压流体。内筒体可设计成轴向剖分式结构或节段式结构，