Переоборудование насосной станции на химическом производстве: замена изношенного оборудования и ввод новых агрегатов для перекачки кислот

Современное химическое производство требует высокой надёжности всех элементов технологической цепочки, особенно в части перекачки агрессивных сред. Насосные станции, обслуживающие реакторные установки, линии нейтрализации и системы рециркуляции, работают в экстремальных условиях: высокие концентрации кислот, повышенные температуры, абразивные включения. Износ оборудования здесь происходит в разы быстрее, чем в обычных водопроводных системах. В 2024 году на одном из предприятий по выпуску минеральных удобрений была проведена комплексная реконструкция насосной станции № 3, связанной с линией сернокислотного выщелачивания. Проект включал демонтаж морально и физически устаревших насосов, замену трубопроводной арматуры и ввод двух типов специализированных агрегатов: прорезиненных центробежных химических насосов Х80-65-160 Р СД ОХЛ4 и более мощного химического насоса РХ 65-40-200 А 55 У2 с двигателем 15 кВт × 3000 об/мин.

Необходимость замены и причины реконструкции.
Насосная станция № 3 обеспечивала перекачку 30 %-ной серной кислоты из промежуточных ёмкостей в реакторы выщелачивания. Ранее здесь эксплуатировались консольные насосы К80-65-160, изготовленные в 2008 году из углеродистой стали с локальными футеровками. За 16 лет эксплуатации корпусы насосов получили сквозную коррозию, рабочие колёса утратили до 40 % массы, а сальниковые уплотнения требовали замены каждые 2–3 месяца. Коэффициент полезного действия агрегатов упал ниже 45 %, что привело к росту энергозатрат на 18 % и рискам аварийных остановок.

Одновременно руководство предприятия приняло решение о расширении мощности линии выщелачивания на 25 %. Это потребовало увеличения расхода серной кислоты с 80 м³/ч до 100 м³/ч при сохранении напора 32 м и температуры среды до 80 °С. Старые насосы физически не могли обеспечить новые параметры без риска кавитации и перегрева.

Выбор оборудования для улучшения характеристик.
Прорезиненные насосы Х80-65-160 Р СД ОХЛ4 или гуммированные.
Для замены изношенных агрегатов выбраны центробежные насосы химического исполнения Х80-65-160 Р СД ОХЛ4.
Проточная часть полностью покрыта износостойкой резиной на основе натурального каучука марки 51-2020 (толщина футеровки 8–10 мм).
Рабочее колесо закрытого типа из чугуна с резиновой облицовкой, диаметр 160 мм.
Торцевое уплотнение двойное, типа 1740, с промывкой по схеме API Plan 32 (подача чистой воды 0,5 м³/ч).
Климатическое исполнение ОХЛ4 — для работы при температурах до –60 °С (резерв на случай аварийного охлаждения).
Двигатель 5,5 кВт × 1500 об/мин, КПД 82 %.

Каждый насос обеспечивает подачу 80 м³/ч при напоре 32 м и допускает содержание твёрдых включений до 1,5 мм в концентрации не более 5 % по массе. Резиновая футеровка гарантирует срок службы проточной части не менее 18 000 часов в 30 %-ной H₂SO₄ при 70 °С.

Насос РХ 65-40-200 А 55 У2 химический.
Для компенсации прироста мощности установлен насос РХ 65-40-200 А 55 У2 с двигателем 15 кВт × 3000 об/мин. Этот агрегат предназначен для перекачки пульпы фосфогипса — суспензии с содержанием твёрдых частиц до 35 % по массе, плотностью 1 300 кг/м³ и размером фракций до 2 мм. Пульпа образуется на стадии фильтрации после реакции выщелачивания и ранее перекачивалась отдельным шламонасосом, который не справлялся с увеличенным объёмом.

Ключевые параметры:
— Подача 65 м³/ч, напор 50 м.
— Рабочее колесо открытого типа из хромистого чугуна 280-47-Л.
— Бронировка корпуса съёмная, толщина 25 мм.
— Вал защищён резиновой манжетой.
— Двигатель с частотным регулированием для плавного пуска и поддержания расхода.

Этапы реконструкции по замене оборудования.
1. Подготовка (10 дней)
— Остановка линии, опорожнение и промывка трубопроводов 5 %-ным раствором соды.
— Демонтаж старых насосов, фундаментов и арматуры.
— Ревизия железобетонных оснований, усиление анкерными болтами М24.

2. Монтаж новых агрегатов (14 дней)
— Установка трёх насосов Х80-65-160 Р СД ОХЛ4 в параллель (два рабочих + один резерв).
— Монтаж насоса РХ 65-40-200 А 55 У2 на отдельной раме с виброопорами.
— Замена 120 м трубопроводов на трубы из стали 10Х17Н13М2Т с внутренним покрытием PTFE.
— Установка обратных клапанов 19ч21бр Ду80 и шаровых кранов из PVDF.
Установка шестерённого насоса ДБГ11-25А для смазки систем, связанных с работой гидравлического оборудования.

3. Автоматизация и пусконаладка (7 дней)
— Подключение датчиков давления Rosemount 3051, расходомеров Endress+Hauser Promag 50 и pH-метров.
— Интеграция в АСУ ТП на базе Siemens SIMATIC S7-1500.
— Холодная обкатка 8 часов, горячая — 72 часа с постепенным выводом на режим.

Безопасность и экология.
Все насосы оснащены системами аварийного сброса в нейтрализационную ёмкость. Установлены датчики утечки кислоты по проводимости. Резервный дизель-генератор 100 кВт обеспечивает работу насосов при отключении внешнего питания. Выбросы в атмосферу отсутствуют благодаря герметичным торцевым уплотнениям.

Реконструкция насосной станции № 3 позволила увеличить производительность линии выщелачивания на 25 %, снизить энергозатраты на 32 % и повысить надёжность оборудования в 4 раза. Внедрение прорезиненных насосов Х80-65-160 Р СД ОХЛ4 решило проблему коррозионного износа при перекачке серной кислоты, а установка насоса РХ 65-40-200 А 55 У2 с двигателем 15×3000 обеспечила стабильную транспортировку пульпы фосфогипса в условиях повышенной абразивности. Общий срок окупаемости проекта — 26 месяцев. Опыт может быть тиражирован на аналогичных производствах фосфорных и комплексных удобрений.