磁力泵配置内外循环冷却方案处理聚合物应用

唐宏志¹， 吴金松²

(1.福陆(中国)工程建设有限公司，上海 201103;  2.巴斯夫(中国)有限公司，上海 201103)

摘  要：本文结合了磁力泵在丙烯酸叔丁酯(TBA)装置中的应用，阐述了磁力泵在处理化工聚合物时所遇到的问题，介绍了磁力泵配置内循环冷却与外循环冷却两种方案的使用情况，分析了采用内循环冷却方案的局限性及原因，提出了配置外循环冷却方案在处理化工聚合物流体时的优势。本文为磁力泵在处理化工聚合物的选型设计提供参考。

关键词：磁力泵；内循环冷却；外循环冷却；化工聚合物；TBA；

Application of magnetic driven pumps equipped with internal and external circulation cooling solution for handling polymers

Tang Hongzhi 1), Wu Jinsong 2)

1. Fluor (China) Engineering & Construction Co., Ltd, Shanghai 201103

2. BASF (China) Co., Ltd, Shanghai 201103

Abstract: This paper combines the application of magnetic driven pump in tert-butyl acrylate (TBA) plant, describes the problems encountered by magnetic driven pump in handling chemical polymers, introduces the use of magnetic driven pump with internal and external circulation cooling, analyzes the limitations and reasons for using internal circulation cooling, and proposes the advantages of external circulation cooling in handling chemical polymer fluids. This paper can provide reference for selection design of magnetic driven pumps in handling chemical polymers.

前言

在石化装置中，由于工艺介质大多具备有毒有害，易燃易爆的性质，普通的化工泵难以解决普遍存在的跑、冒、滴、漏的问题，而且随着人们环保意识的增强，无泄漏离心泵的使用将越来越受到行业的认可。然而对于输送含有聚合性质的物料时，屏蔽泵由于其内部结构的特性而使用受到限制，故通常选用磁力泵。

为满足部件的强度要求，磁力泵大多采用金属隔离套，从而不可避免由涡流损失而带来的发热问题，如不能将此热量及时冷却、转移，待温度达到磁缸的居里温度时，则可能引起磁缸退磁失效、隔离套过热变形至破裂而发生泄露的风险；另外，由于滑动轴承与泵轴间的相对运动作用，若得不到及时润滑，滑动轴承则会很快损坏，产生的摩擦热若不冷却或转移，则会引发介质的汽蚀现象，因此，磁力泵需要设置有效的冷却循环回路[1,2]。

现阶段对磁力泵的研究主要集中在联轴器磁力性能，内部流动特性及有效的监控措施等方面[3~7]。然而，对输送聚合性的物料的磁力泵配置外循环冲洗方案的研究及实际应用还比较少。对于在TBA装置中，工艺流体中含有的丙烯酸叔丁酯, 因其具有独特而又活性强的极性分子、不饱和双键及羧酸酯(－COOR)结构，易于与原料中的丙烯酸反应生成聚合物，其可能发生聚合反应的温度为30~45℃[8]，且含有磨蚀性颗粒，故在处理这样的泵送介质时给磁力泵带来较大困难，特别是国内的磁力泵厂商面临巨大的挑战。本文结合了磁力泵在TBA装置中的应用，介绍了内循环冷却与外循环冲洗方案在泵选型设计中运用的情况，为磁力泵在处理化工聚合物的选型设计提供一定的选型设计参考。

1.磁力泵的原理及设计

1.1 工作原理

磁力泵主要由泵头、磁力联轴器（内、外磁缸及隔离套）和电机等几个部分组成。叶轮与內磁缸相连，电机与外磁缸相连，隔离套位于内磁缸与外磁缸之间，从而将内、外磁缸完全隔开，只使内磁缸处于流体介质之中；当电机旋转时，带动外磁缸同步旋转，由于磁极之间的磁场作用力，驱动叶轮同步转动，从而实现转矩传递的功能，最后达到输送流体介质的目的。

1.2 循环冷却方案设计

磁力泵的循环冷却方案主要分为两种：一种为内循环冷却方案，即通过在泵腔内高压部位设置导流孔，迫使液体在隔离腔内循环流动来进行冷却和润滑，流程如图1-a 所示；另外一种是在靠近泵出口位置开设引管，将泵送流体通过外循环管路接入泵后盖上开设的导流孔道，强迫液体循环的方式来进行冷却和润滑，即称为外循环冷却方案，流程如图1-b所示。

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