锆泵国产化及在醋酸行业的应用.doc

锆材化工离心泵的国产化及其在醋酸化工领域的应用 朱 广 （西安泵阀总厂有限公司，陕西 西安 710032） 摘要：为满足国内醋酸企业的需要，西安泵阀总厂有限公司对锆离心泵进行了开发和生产，实现了锆材离心泵的国产化。重点介绍了XGB型锆泵开发过程及主要技术要点。生产的XGB150-100-400型锆泵的性能参数达到了国外同类产品水平。经过醋酸化工企业两年多时间的试用，XGB型离心泵运转良好，能够满足醋酸企业的使用要求。 关键词：锆及锆合金; 离心泵; 醋酸 1 前言　 醋酸是一种极为重要的化工产品，广泛用于纤维、制药、染料、食品等多种工业领域。国内外主流的羰基法制备醋酸工艺中使用了具有强腐蚀性催化剂——碘离子,而且反应工况温度高达250 ℃，在这种苛刻腐蚀条件下许多耐腐蚀合金如不锈钢、钛及钛合金、镍基耐蚀合金都不能抵御高温碘离子的腐蚀。锆材具有极强的耐腐蚀性能，尤其是在耐还原性酸点蚀方面更具有优势，目前已成为醋酸工业化工设备首选材料。但是由于加工工艺及设备条件限制，长期以来我国此类设备基本上是依靠进口，设备采购和维修成本比国内高出40%以上，并且交货期和维修周期比国内长12个月以上，严重影响了我国醋酸企业的正常生产。 西安泵阀总厂有限公司针对国内醋酸化工行业这种状况，成功研制了XGB系列锆材离心化工流程泵，以及用于醋酸化工行业的锆材阀门，解决了该类产品长期依赖进口的状况。 2 锆及锆合金的牌号与耐蚀性能锆是一种活性金属，对氧有很高的亲合力，在室温的空气中会形成一层非常致密的氧化膜，这层氧化膜使得锆及锆合金具有优良的抗腐蚀性能。锆材除了具有优异耐蚀性外，还具有良好的力学性能和传热性能。由于此类设备多为进口，国内各化工行业设备使用美标牌号较多，在锆及锆合金生产过程中涉及到国外标准有ASTM B752《锆及锆合金铸件标准》、ASTM B493《锆及锆合金锻件标准》、ASTM B495《锆及锆合金铸锭标准》以及ASTM B494《海绵锆标准》。常用的美标锆材牌号及化学成分如表1所示。 表1 常用的美标锆及锆合金牌号与化学成分（w/％） Table Zirconium and zirconium alloy and its chemical compositon in ASTM （w/％） Hf Fe+Cr Sn H N C Nb O R60702 ≥99.2 ≤4.5 ≤0.2 - 0.005 0.025 0.05 - 0.16 R60704 97.5 4.5 0.2～0.4 1.0～2.0 0.005 0.025 0.05 - 0.18 R60705 95.5 4.5 0.2 max - 0.005 0.025 0.05 2.0～3.0 0.18 锆及锆合金在氢卤酸、浓度低于70%的硫酸、磷酸、硝酸以及热浓碱溶液中都有非常好的耐蚀性。尤其是在高温下的浓盐酸、氢溴酸、氢碘酸以及次氯酸溶液中，耐蚀性与其他材料相比更具有优势。表2是锆与其他材料在20%盐酸溶液（100℃）中腐蚀速率对比[2]。 表2 锆及其他材料在20%盐酸溶液（100℃）中腐蚀速率 Table 2 The corrosion velocity of zirconium and other metal material in 20% hydrochloric acid (100℃) 锆 钛 哈氏B-2 哈氏C-276 316不锈钢 腐蚀速率mm/a 0.018 不耐蚀 0.43 0.9 不耐蚀 4锆材泵阀的制造 4.1醋酸化工泵的设计 锆材泵阀产品国产化的关键技术瓶颈是锆铸件的生产加工和设计出能够满足具体化工工艺的高扬程、高转速、高抗汽蚀性能的“三高”要求离心泵机组。西安泵阀总厂有限公司针对醋酸化工工艺具体要求，成功开发了XGB型离心泵。研发人员通过优化水利设计，合理配置机械密封的冲洗方案及轴承润滑系统，设置远程监控，很好地解决了“三高”问题。 4.2锆泵的生产加工 4.2.1锆及锆合金铸件生产 锆是一种活性金属，高温时几乎能和所有的耐火材料发生不同程度的化学反应，并且在高温时锆材非常容易和CO2、O2、N2Table 3 The chemical compositon of Zirconium 705C casting 成分 Zr Hf Fe+Cr Sn H N C O Nb 标准 ≥95.5 ≤4.5 ≤0.2 - 0.005 0.025 0.05 0.18 2.0～3.0 95.7 1.7 0.08 - 0.005 0.002 0.05 0.007 2.4 表4锆705C铸件室温力学性能 Table 4 The tensile properties of 705C casting at room temperature