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化工用泵需求方面谈化工泵的发展
摘要：以原油、炼厂馏份、废气和天然气等为原料制造各种产品的工业称为石油化工行业，应用于该行业的泵类产品，称之为石油化工用泵。石油化工工业属于能源工业，在我国国民经济建设中起着非常重要的作用。
关键词：石油化工泵技术
前 言
在化工生产过程中泵是整套生产装置的一部分，是一个有机的整体。化工工业用泵是石化生产装置中用量最大的转动设备，它像人的心脏输送血液那样把各种液体介质如原油、成品油、化工原料、中间产品和成品输送到其他地方。
一、化工生产中使用泵的基本情况
据统计，一个中型炼油厂有1000多台泵，其中离心泵占83%，往复泵占6%，齿轮泵占3%，其余为螺杆泵和真空泵等。一个石化厂有2000多台泵，其中离心泵占45%，齿轮泵占23%，往复泵和螺杆泵各占12%，屏蔽泵占6%。这些泵一般由电机驱动。石化泵输送的介质压力负压到300MPa，温度由零下140℃到将近500℃，有的介质粘稠，有的还带有固体颗粒，输送介质大部分有腐蚀性。石化泵又是耗能最多的设备，用电约占全厂用电的50%左右[1]。
我国石化用泵通过多年来的发展，品种比较齐全，特别是改革开放以来引进不少国外先进技术，技术性能和产品质量有了很大提高。但总的来看，国内泵产品同国外相比，还有不少差距：一是泵的标准化、系列化和通用化程度差。由于各生产厂家自成系列，零部件标准化和互换性低，缺乏统一的标准，产品规格型号还满足不了石化行业发展的需要。二是质量和可靠性较差。这主要是因为国内耐腐蚀材料品种少或者选材不当，以及加工精度不高；另外泵的密封寿命低，品种少。国外机械密封寿命一般能达两年左右，国内石化泵尚未达到这个水平。三是泵效率低。由于国内泵设计模型较差，加工精度不高，泵效率一般比国外低2%~3%，因此还有不少化工流程泵不得不从国外进口。
二、化工生产中对泵的要求
输送介质：化工生产中使用泵输送清洁介质如水、油或其他非有害物质，在这方面设计和使用时比较简单。但，机械产品的性能、要求随着被输送化学介质的种类和性质而变化。大多数情况下化工介质指的是一些有着严重危害性的介质，特别是一些易产生化学反应的、有腐蚀、糜烂作用的介质或者含有上述成分的固体或者气体介质。多元化工介质中化学成分变化、化学元素配比的变化都会导致化工介质性质上的改变；由化工介质的多样性派生出了对化工泵要求的多样性。
化工生产过程中工艺参数变化对泵的要求：任何化工生产过程中的过程控制都不可能是在一个稳定不变的过程中完成的，化工生产过程中由于天气、原料等等条件的改变都将会影响系统的稳定，调节是化工生产的手段在不断调节中找到相对平衡的点达到系统的“稳定”。在所有的调节过程中，不可或缺的就是化工泵。在调节的过程中化工用泵要经受流量、压力、电流、温度……不断改变的要求，这就需要在生产的过程中在关键位置安装可变转速的电动驱动装置，根据不同化工泵的特性曲线调节泵的工作状态，使之与工艺要求的输送介质需求相匹配，达到很好的化工生产的参数控制的稳定状态。
泵的质量、环境保护的要求：安全第一、环保先行，化工生产是个连续的过程，其中泵输送有毒有害介质的占到大部分；一旦在生产的过程中出现使用机泵经常出问题，不但会影响生产，更加会影响工人的身体健康和环境的保护，根据这样的要求在选择机泵时，这就需要选择耐腐蚀材料、加工精度高、密封寿命高、泵效率高的机泵。
三、我国化工石油用泵的发展方向
目前我国国产罗茨泵按现行标准合格率在70%左右，如果与国际先进水平相比，综合性能差距更大些。主要表现在：轴封漏油严重，国产轴封经不起长期运转，漏油现象比较普遍；振动、噪声大。有的产品动平衡不好，也有的齿轮、轴承精度不够；依据行业标准，一些产品的零流量压缩比以及最大允许压差达不到标准要求，有的企业生产工艺装备落后，不能保证零部件的加工精度和装配精度。
旋片泵产品的总体质量水平能够达到现行行业标准要求的，皮带泵(普速泵)约为80%，直联泵(高速泵)约为50%。达不到行业标准要求的主要问题表现在：
一是2Pa时的抽速过低，致使抽气效率达不到标准要求。按照标准规定，旋片泵在入口压力为2Pa时的抽气效率应达到45%以上，该项指标保证了泵的抽气能力。在旋片泵的不合格产品中，80%是由于该项指标低。其中部分原因是由于某些产品的入口直径没有执行标准，造成通导不足；部分原因是由于零部件加工和装配问题，引起泵的返流、泄漏及管阻加大。一些企业由于缺少抽气效率指标的检测条件，产品出厂没有很好地检测监控，使该项指标长期得不到改善和解决。
二是喷油和漏油。近几年国内主要生产厂对旋片泵的喷油、漏油问题下了很大的力气加以解决，成效显著。如安装油雾分离装置、挡油装置，提高传动轴的加工精度，更换进口轴封等，但是仍有约20%的旋片泵喷油、漏油。
三是泵的噪声不符合标准要求。旋片泵生产的老企业对泵的噪声控制的比较好，而一些新的生产企业对泵的噪声问题没有很好解决，目前在旋片泵不合格产品中有20%的产品噪声不合格。
虽然有以上问题但总体来说，我国旋片泵的生产从设计水平到加工制造到性能质量都已趋向成熟。主要企业生产的产品质量比较稳定，外观质量有了明显的提高。过去长期存在的喷油、漏油问题近几年得到一定的控制，旋片材料性能得到改善，一定程度上增加了旋片泵的可靠性。
我国真空泵设备品种齐全，质量水平稳步提高，基本上满足了国内市场的需求。中国入世后国际市场竞争日趋激烈，而我国的真空泵设备产品质量水平仍存在着很大的差距，亟待我们冷静思考，研究对策，争取在尽可能短的时间内赶上国际先进水平[2]。
总的来说，我国化工泵产业不能制造的设备一般有两种情况：一是专利设备，由国外的专门制造厂制造，国内开发此项专利技术在技术上得不偿失；二是批量不足，大多是单机，国内从头研制，无利可图。对以上两种情况，建议用户引进国外产品。而我国泵行业应该在发展价格优势的同时多研发新的产品，在技术上也有所创新。
今后随着石化工业技术和规模的不断发展，对石化用泵的要求越来越高，除了继续提高常规泵的质量、扩大规格品种外，特别是对输送腐蚀性物料的泵需要量越来越大，如乙烯生产中的乙烯裂解装置、聚乙烯装置和聚丙烯装置，化纤生产中的PTA装置(精对苯二甲酸)、聚酯装置和涤纶纺丝装置等，因此要努力开发耐腐蚀的技术。目前耐腐蚀泵的材料仍然是大量采用黑色金属材料、高镍合金材料，今后要求更多采用钛、锆、钽等优良的耐腐蚀材料，还有发展非金属材料如陶瓷、玻璃钢和石墨等材料[3]。
小结：
石油化工生产过程使用大量的机泵，输送的介质变化多样，这就要求生产企业在选择化工用泵时要考虑生产过程的实际情况选择机泵；机泵生产厂家再学习国外先进技术的同时更要深入生产实际，了解化工企业的生产用泵的需求，了解需求有方向的进行研究，这样不仅能提高国内企业的效益，也可以节省化工企业的生产成本。另外，在一些专项化工用泵方面要加大投入如：高温高压、超低温、高封闭、变频泵……提高我国化工用泵的整体水平。使化工生产在一个强大动力的心脏下活力四射。
参考文献：
[1]—化工用泵 化工工业出版社 1996.12 化工人事部教育司
[2]—石油化工用泵吉林科学技术出版社 刘醇厚
作者简介：
李金鑫(1980-)，男，2004年7月毕业于齐齐哈尔大学化学工程与工艺专业；本科；2004年10月进入润滑油厂酮苯脱蜡脱油装置担任操作工，装置工艺技术员。2008年9月始至今担任润滑油厂工艺工程师。
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1化学工程与工艺的新兴技术
1.1绿色化学工程
绿色化学这个词汇已被人们所熟知。绿色化学是通过化学工程与工艺实现的。研究化学工程与工艺不仅能够使人们获得最大的利益，而且减少消耗资源和环境的污染。许多国内外的公司运用化学工程与工艺，研发符合公司要求的绿色产品。化学工程与工艺促进了化学的发展。运用化学工程与化学工艺能够减少催化剂等有害的原料的使用。绿色化学的技术就是在源头上阻止环境污染的产生，从根本上杜绝产生环境污染，并且回收再利用一些废弃物品。
1.2分离工程
物质在一些重力、压力还有温度和电的影响下，通过外力的作用，将物质自发的从无序转变成有序的过程被称为分离工程。化学工程与化学工艺的分离工程是一个消耗能量的过程，分离工程是化学工程与化学工艺研究的重点之一。目前使用最多的分离工程方法就是蒸馏法，虽然我国在蒸馏分离法方面的研究已经有深厚的理论依据和实践经验，但是蒸馏分离方法在蒸馏速度方面需要进一步改善。除了改进蒸馏速度外，还要采用最先进的蒸馏设备，采用新型的材料才会获取更好的经济效益。采用新型的吸收剂不仅能够影响蒸馏时间的长短，而且能够提高蒸馏吸收的效率。膜分离技术因其具有节能、高效、易于清理等特点，成为现如今比较流行的分离技术，备受各个国家的科学家关注。膜分离的吸附分离法在气体干燥、废水等污染物的处理等方面得到了广泛的运用。膜分离重点开发新型吸附剂和实现膜的高效的使用寿命，但是膜分离存在着膜的污染和防治。
1.3SupereriticalFluid,SCF(超临界流体)
超临界流体是一种具有液体和气体的性质的一种流体，在温度和压力临界点之上的无气体液体的相界面。这项技术广泛应用在化工、食品加工、生物医药工程中。对质量和工艺的要求较高。开发超临界流体有着广泛的发展前景，并且会为企业带来丰富的发展利润。近几年来，超临界水氧化法在环境治疗保护方面的研究较多，但是在化学工程与工艺方面的研究较少，现如今处于研究试验期。
2结语
化学工程与工艺的发展不仅影响着现代社会的发展，而且有助于环境友好型社会的构建。当前世界面临着资源和能源的短缺，社会经济的发展不能以牺牲环境为代价，这就需要化学工程与化学工艺共同发展，满足我国资源节约和环境保护的需要。化学工程与工艺的行业领域需要积极配合国家提出的可持续发展战略。转变可持续发展的概念。重视化学工程与工艺发展的环保性，转变传统的化学工程与工艺，减少环境的污染，积极开发新能源，走环境友好型道路。
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1发酵过程中的化学工程问题
1.1动力学与放大问题
乙醇发酵过程前期主要的活动内容是乙醇原料的液化、糖化等，在初期阶段结束以后进入到乙醇的应用特性控制阶段。这一阶段解决的主要问题是其发酵反应的动力学问题，也就是发酵反应能否继续下去的关键问题，主要包括有两个层次，一是本征动力学，主要是指从一种物质形式的本质属性出发对发酵生物反应固有速率的研究；二是宏观动力学，主要是从乙醇制备的反应器整体角度出发，充分考虑反应器中原料物质之间的能量传递情况的动力学研究。其中酶催化反应是应用最广泛的一种动力学模型。
1.2发酵罐多场问题
在具体的乙醇发酵过程中发酵罐是发酵功能实现的主要设备，而乙醇的发酵过程是一个复杂的过程，发酵过程中受各种因素的影响，温度、浓度等各种反应特性的传递会受到限制，从而在罐内形成不同的反应场，这种不规则分布的反应场会对反应的正常进行产生影响，例如对氧在发酵液中的传递速度、固定化酶传播等反应应有的过程产生影响，进而影响发酵反应的质量。但是正是发酵罐中的这种多场现象，为研究人员提供了干预发酵罐中发酵反应的契机，通过对反应罐中多场化现象的研究和有效利用，可以实现对乙醇发酵过程的人工干预，为乙醇质量的提升奠定了基础。
2提纯过程中的化学工程问题
使用发酵方法制作乙醇制得的发酵液中，乙醇的含量较低，通常情况下只有5%到12%之间，这种浓度的乙醇是无法用作燃料的，所以在乙醇发酵工作完成后对乙醇溶液进行提纯是一个必要的环节。当前应用最广泛的乙醇提纯技术是蒸馏技术，通过精蒸馏的方法将乙醇中的水分有效排出，通常情况下使用这种提纯技术只能将乙醇的含量提升到90%左右，在这种纯度基础上再使用蒸馏技术进行提纯，其提纯效率已经极低。所以为了保证乙醇溶液实现有效的工业应用，应该使用综合提纯方法对其进行提纯，提纯活动中首先以精蒸技术对乙醇溶液进行粗提纯，在提纯形成的90%乙醇溶液基础上再应用萃取、共沸和吸附等精提纯工艺做进一步提纯，形成工业应用需求的相应浓度乙醇产品。
3生物发酵反应与分离过程的耦合
从乙醇发酵工艺角度来看，现代乙醇制作工艺研究的内容还是一些基础性的内容，涉及到乙醇制作的具体工艺步骤，而生物发酵反应与分离的耦合并不是一种单纯的乙醇发酵制作工艺的完善，而是从乙醇制造整体角度出发对乙醇制造过程中的能量传递和化学反应的优化。从当前的乙醇制备角度来看乙醇制造存在着一个乙醇分离和提纯的过程，这两个过程的分离导致了整个制备过程制备资源和能量的浪费，如果能够将乙醇的分离过程和提纯过程结合在一起，也就是说提升发酵分离过程产生的乙醇溶液浓度，就能够减少乙醇提纯过程的负担，甚至可以实现化学反应结束以后直接制得符合浓度要求乙醇的目标。这种生物发酵反应与分离过程的耦合极大的提升了乙醇制备的效率，是乙醇制备工艺发展的未来技术。
4结语
燃料乙醇是当前实用性崔强的清洁能源技术形式，其制备工艺的发展对我国能源危机的化解、能源结构的优化具有鲜明的现实意义。本文从发酵过程中的化学工程问题、提纯过程中的化学工程问题和生物发酵反应与分离过程的耦合三个角度对这一问题进行了简要分析，认为当前燃料乙醇技术存在的主要问题集中在发酵反应过程的控制、分离提纯技术的应用两个方面，针对这一问题应该从乙醇制备的整体角度出发，切实将发酵过程与提纯过程结合在一起，从二者耦合的层面出发去解决。
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