工程塑料泵在酸站车间生产中的应用研究

2022-09-11

粘胶纤维生产过程中稀硫酸的使用主要在酸站工段或车间。酸站的任务是为粘胶纤维生产需用的纺丝浴等调配和回收的工段或车间。其任务是蒸发除去多余的水分及结晶析出多余的硫酸钠, 不断补正酸液的组分, 使其达到规定的指示范围;滤去浴液中的悬浮的硫及硫化物等杂质, 并加温到规定的温度, 保证浴液按需要量进行循环。

循环的主过程是纺丝机台回酸经混合槽进入到地位槽, 在混合槽中补加硫酸、硫酸锌。地位槽起缓冲储存作用, 地位槽的酸浴经泵送至过滤器、加热器到高位槽。高位槽的作用是以恒定的压力输送酸浴, 使酸浴从高位槽流至纺丝机台, 再回流至酸站。循环的另一分支是蒸发多余的水分, 以及结晶出多余的芒硝, 母液仍回到地位槽。

本文主要针对工程塑料泵 (卧式) 进行了解研究, 在实际生产中投入了使用, 从使用情况对工程塑料泵的耐腐蚀性、密封性、及耐磨性是决定其稳定性及使用寿命的三个关键因素进行分析:

一、耐腐蚀性

在粘胶纤维的生产过程中化工料:硫酸、碱用的比较多。其中除了一小部分为浓硫酸外, 其余大部分为稀硫酸, 因此, 能耐稀硫酸的腐蚀是作为硫酸法生产用泵选材的一个基本点, 几种常见泵用材质对硫酸 (0-80℃, 0%-75%) 的耐腐蚀性比较:不锈钢为差, 氟塑料和超高分子量聚乙烯为优[1]。

选择以超高分子量聚乙烯为材质的工程塑料泵完全可以满足硫酸法生产中介质的耐腐蚀要求, 具有优良的实用性、经济性。

二、密封性

密封形式的选择是泵选型中的一个重要组成部分, 合理的选型是确保生产正常运行、减少物料浪费、避免环境污染、降低维护成本的一个关键。在化纤粘胶生产中也是如此, 特别是在化工料的输送中, 以前采用一些普通的机械密封或填料密封, 结果使用寿命较短, 泵泄漏频繁, 有的刚运行几天甚至几小时就开始泄漏, 严重的影响了生产的正常运转, 也加剧了维修工的劳动, 加大了维修成本。

化纤粘胶纤维的生产中, 在粘胶与纺丝浴 (酸浴) 的反应过程中, 有一些胶块、结晶等杂质, 因此对于酸站所使用的纺丝浴 (酸浴) 循环泵的密封提出了较高的要求。

1.普通型机械密封是一种标准的机械密封, 它主要是靠弹簧及波纹管来平衡动、静环端面压力, 消除泵旋转时形成的端面跳动, 确保动、静环紧密接触面介质密封的。当介质中含有大量小胶块或其他杂质时, 由于波纹管与轴套间隙小而长、波纹管槽较窄, 轻则将使波纹管堵塞, 失去平衡作用, 加剧动、静环磨损;重则使动环堵死或或与轴套粘合在一起失去轴向补偿作用。在离心力及介质压力的作用下, 硬度胶块或其他杂质进入密封面, 加剧动、静环的磨损, 使泄漏愈演愈烈, 最终失效。

2.填料密封是一种充填式密封, 它是靠轴套与填料内表面的柱面来密封的, 随着泵运行时间的加长, 填充料的磨损及其回弹率的减小使密封因缺乏有效补偿而引进泄漏。因此填料密封一般须经常调整压盖来消除泄漏。而对于含有硬度颗粒的介质, 一旦有颗粒进入泵的轴套部位并嵌在填料上, 将加剧轴套的磨损, 破坏轴套的密封面, 造成密封的永久失效。

对于上面的情况, 工程塑料泵主要从以下几个方面来解决含稀酸、硬质颗粒及易结晶介质的输送问题:

(1) 泵运转时通过叶轮后面的副叶轮来阻止颗粒进入密封腔。

(2) 通过采用静环的弹簧补偿及动环的浮动式结构来消除动静环的端面跳动从而确保动静环不管是在泵运转状况下还是静止状态下始终保持紧密接触, 而不致有颗粒或介质进入密封端面。

(3) 由于采用了内流式结构, 一方面可以使介质进入密封端面, 另一方面也可以避免因介质阻塞静环的轴向补偿而引进的密封失效, 同时也避免了介质对轴套及弹簧的腐蚀, 延长了使用寿命。

(4) 在动静环的制作上由于采用了硬度较硬的Si C, 在保证其耐腐蚀性能的同时提高了耐磨性。在结构上则采用平衡型结构, 使动静环端面比压不致于随介质压力的波动而变化, 在确保不泄漏的同时, 减少了磨损。

通过酸站车间的使用, 十一效循环酸泵从更换到目前为止 (20个月) , 纺丝浴循环泵, 密封无任何滴漏, 一直运行正常, 保证生产的稳定运行, 同时也减低维修费用和维修工的劳动。

另, 十一效循环水泵是为十一效提供冷却水的, 所以采用不需加冷却水的C3型机械密封。

三、耐磨性

在粘胶纤维的生产工艺中, 酸循环中或多或少含有一些固体颗粒, 有胶块、塑料块、填料块等。这些都要求选用的泵体、叶轮材质具有较好的耐磨性能, 以延长泵的使用寿命、减少维修更换次数、降低维护成本。因此, 以超高分子量聚乙烯为过流部件材质的工程塑料泵以其优异的耐磨性能 (比钢铁耐磨8~9倍, 比尼龙耐磨5倍, 比黄铜耐磨27倍) 及良好的抗冲出性能。几种常见泵用材料耐磨性的比较:不锈钢为3.16%, 氟塑料为2.56%, 超高分子量聚乙烯为0.35% (该数据由上海化工研究院提供, 磨损条件:把试片制成60*40*3在砂浆中 (砂:水=1:1, 砂粒度:20-55目建筑用砂) 以1400r/min的转速旋转20h后测出的) 。

综上所述, 在粘胶纤维的生产中, 选用以超高分子量聚乙烯为材质的工程塑料泵, 选择合适的密封形式, 完全能够满足含稀硫酸的输送要求, 目前在车间已大量的使用, 且效果显著。

摘要：粘胶纤维生产过程中, 由于输送的化工厂料 (酸、碱) 等, 具有腐蚀性强、含有固体颗粒、易结晶等特性, 因此本文对工程塑料泵的耐腐蚀性、密封性、及耐磨性进行了分析。结果显示, 使用性能优异、耐腐蚀性优、密封性好、耐磨性优异, 维修成本低, 适合在粘胶纤维企业的应用。

关键词：工程塑料泵,酸站车间,应用研究