氟塑料泵与钛泵在输送氯碱盐水的比较

目前氯碱企业大部分使用钛泵输送盐水介质,使用氟塑料泵输送任意浓度的硫酸、盐酸、次氯酸钠、强碱等强腐蚀性介质。长沙中联泵业打破机泵选型常规思路,大胆创新,采用氟塑料合金离心泵来替代钛泵进行盐水介质的输送。

一、氟塑料泵代替钛泵的可行性

1.1 氟塑料的特性

氯碱工业电解装置通过电解槽电解氯化钠溶液,生产烧碱、氢气及氯气。阳极循环淡盐水溶液经脱氯处理后,盐水温度可达86℃,且具有密度大、易结晶的物理特性。氟塑料具有耐热、耐寒、耐候、耐溶剂性,绝缘性能及高频电性能优异,并具有不枯性、自润滑性、低摩擦系数等特点,可大大满足盐水输送所需的客观条件。

（1）热性能。氟塑料具有难燃性和优异的耐热性。连续使用温度可达260℃,短期可在300℃下使用。

（2）耐药品性。氟塑料具有卓越的耐药品性和耐溶剂性,酸、碱、溶剂对其均无浸蚀

（3）电性能。氟塑料的电性能尤其是高频电性能是其他材料无法比拟的。

（4）力学性能。氟塑料分子中含氢、氯原子增加,则其拉伸强度也有所提高;脆化温度极低,显示出极好的低温性能

（5）不黏性。氟塑料因分子中氟含量高,表面接触角非常大,氟塑料制品表面上的液体成球状,具有特异的不黏性。

（6）耐候性。各品种的氟塑料均具有优异的耐候性,即使在苛刻的温度下长期曝晒,其各种性能也无变化。

（7）憎水性。氟塑料吸水率低,尤以PTFE为甚。

1.2 氟塑料泵价格

氯碱行业使用的氟塑料泵为氟塑料合金小型耐腐蚀离心泵,因氟材料的广泛易得及易加工特点,氟塑料泵较钛泵的成本要低许多。

1.3 维修费用

与相同流量、扬程及功率的离心式氟塑料泵相比,钛泵的配件成本较高。CⅨX系列钛泵的后盖约需9000元,而IHF系列氟塑料泵的后盖仅需2000元左右;更换一套机械密封,氟塑料离心泵约需700元,而钛泵约需1400元。

二、氟塑料泵代替钛泵存在的问题及解决措施

饱和盐水密度为1.33g/m3,且易结晶,针对盐水介质的物理特性,若选用普通的氟塑料离心泵,存在诸多问题。

2.1密封问题

普通氟塑料离心泵均采用外装式波纹管机械密封的单密封结构形式。静环选用99.9%氧化铝陶瓷或碳化硅,动环采用聚四氟乙烯填充材料或碳化硅。

1)密封端面的磨损严重。密封面之间因颗粒泄漏进入端面,加速了密封面的磨损。若采用氧化铝陶瓷静环配套聚四氟乙烯填充材料的动环硬对软)的机械密封结构形式,因盐水易结晶,在机械密封运转过程中结晶颗粒进入密封端面,摩擦副中氧化铝陶瓷端面容易划伤或加快密封端面的磨损,且由于聚四氟乙烯材质软,结晶颗粒易嵌入材料,造成密封面的损伤。若采用碳化硅静环配套碳化硅动环(硬对硬)的机械密封结构形式,在盐水介质中,因盐水密度大,碳化硅摩擦副升温较快,若热量不及时带走,易造成机械密封动静环炸裂,且碳化硅摩擦副形式的机械密封成本较高。

2)介质侧颗粒堵塞。由于颗粒的堆积、架桥,阻碍了弹簧、销和辅助密封圈的运动,因此补偿环的追随性和浮动性变差。

3)大气侧颗粒堵塞。常规设计中,密封面内径和轴或轴套)之间的间隙较小,因此泄漏的固体颗粒不能及时排出,易堆积、阻塞,阻碍了辅助密封圈的运动,导致密封失效

4)磨蚀。磨蚀是指密封元件表面由于受到磨蚀性颗粒的作用而产生的局部咬蚀、撕裂。通常在使用较软的钢材或石墨材料时,由于冲洗水或封液的冲击而造成磨蚀。在有颗粒介质的情况下,磨蚀更加严重。

5)传动元件的磨损。由于传动销等元件处于颗粒介质中,运动时颗粒的研磨作用加剧了元件本身的磨损。

2.2强度问题

普通氟塑料离心泵泵体、后盖及叶轮结构强度无法完全满足输送盐水介质的工艺要求。

2.3解决办法

1)结合一次盐水工艺输送淡盐水介质,且流量大、扬程高的现状,将氟塑料离心泵的泵体采用金属外壳,内衬氟塑料形式进行加强,叶轮及泵盖均采用金属嵌件外包氟塑料合金压制成型,改后的机泵配件强度提高,叶轮及泵体的使用寿命得到了延长。

2)针对输送盐水介质有微量的结晶,将原静环氧化铝陶瓷、动环聚四氟乙烯填充材料改为动环和静环均为硬质合金材质的机封,以提高耐腐蚀、耐磨性能。