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高圧液体アンモニアポンプユニットによる輸入依存からの脱却 著者／出典：中国化工報 日付：2016年5月25日 クリック数：60 標準化・シリーズ化された製品の開発を通じて全体を推進 5月上旬、大型窒素肥料の工業化に向けた重要な科学技術プロジェクトである遠心式高圧液体アンモニアポンプユニットプロジェクトが製品評価を通過した。この装置の成功した導入により、海外の独占が打破され、国内初の国産化大型化学肥料プロジェクトのための装置基盤が築かれました。この装置の開発により、我が国は高圧液窒素ポンプへの輸入依存から脱却することができた。 了解によると、高圧液アンモニアポンプは合成アンモニア装置から供給される液アンモニアを高圧にし、メチルアンモニウム液と混合して尿素合成塔に送り込む。液体アンモニアは密度が低く、蒸気圧が高いため、非常に容易に気化する；また、液体アンモニアは毒性が非常に強く、液体アンモニアが気化してできるアンモニアガスは爆発性のあるガスです。そのため、高圧液体アンモニアポンプには高い性能と信頼性が求められ、尿素製造において重要な装置となっています。 高圧液体アンモニアポンプには、往復式ピストンポンプ、高速部分流ポンプ、および中速多段遠心ポンプの3種類がある。往復式ポンプは効率が高く、一般的に初期の小型化学肥料に使用された；高速部分流ポンプユニットは信頼性が低く、メンテナンスコストが高く、メンテナンスも困難で、国内外に実用例はほとんどない；中速多段遠心ポンプは信頼性が高く、運用・保守コストが低く、点検・修理も容易ですが、このタイプのポンプはEBARAやFLOWSERVEといったごく少数の企業のみが製造できます。現在、我が国では中速多段遠心式高圧液アンモニアポンプに関する研究が不足しており、特許成果もまだ生まれていない。近年、企業による液体アンモニアポンプの開発研究が散見されるものの、高圧液体アンモニアポンプの実用化に成功したという報告はない。国内における高圧液窒素ポンプの設計、製造、研究、および応用は、ほぼ空白状態である。我が国の化学肥料製造プラントで使用される高圧液氨ポンプは、ほぼすべて海外から輸入されており、市場価格が高く、技術依存度が高いため、製品が他国に左右されてしまう。現在、国内の大型化学肥料用液体アンモニアポンプ市場は、ほぼ日本の荏原製作所によって独占されている。 今回の突破は、遠心式高圧液アンモニアポンプユニットを用いた、大規模窒素肥料工業化の一貫技術開発の補完プロジェクトにおいてもたらされたものです。この一連の技術開発は、中国石油の重要な科学技術プロジェクトであり、寧夏石化公司、杭州大陸実業有限公司、中国寰球工程公司などの企業が協力して、2010年6月に寧夏石化公司において正式に着手されました。プロジェクトが開始された後、国内の大規模な化学肥料製造施設で高圧液窒素ポンプに全て輸入機器が使用されているという状況、すなわち機器や部品の価格が高く、発注までの期間が長く、技術的に他国に依存せざるを得ず、他人の支配を受けるという現状に直面して、寧夏石化の技術者たちは徹底的かつ詳細な研究を行った。 ポンプ本体が製造された後、製造工場では清水を媒体として試験を行い、開発者の一つである寧夏石化公司は実際の工事での適用を前提に、プラント現場で実際の媒体である液窒素を用いて実用試験を実施した。実際の工事での使用を通じて、性能指標や振動・騒音、運転の安定性などを監視し、同一の運用プラットフォーム上で海外の同種製品と性能比較試験を行う。 2012年6月に設置および試験作業が完了した後、この研究開発用機器は化学肥料第2工場の尿素製造装置で本格的に稼働を開始しました。累計で18ヶ月以上運転され、工業的性能試験や現場での検収作業も完了しました。これにより、輸入される往復式高圧液氨ポンプに完全に代替することができ、尿素製造装置が予備として必要とする遠心式高圧液氨ポンプのニーズを満たし、尿素製造装置が安定して長期間、良好に稼働し続けることが保証されました。 説明によると、この遠心式高圧液体アンモニアポンプユニットは中速多段遠心ポンプで、ポンプ、駆動機、増速ギアボックス、ベース、監視・制御システム、シール水供給装置、オイル供給装置などで構成されている。ポンプは二重ケーシング型の多段遠心ポンプとして設計されており、内ケーシングは水平分割型のコアパッケージ構造を採用している。流量は107m3/h、揚程は3500mで、年間80万トンの尿素製造プラントにおける高圧液体アンモニアの輸送ニーズを満たすことができる。運転監視の結果、当該ポンプの設計および製造は契約要件を満たし、API610第10版の規格要求にも適合していることが確認されました。ポンプ軸の振動値は前端が50μm、後端が17μmで、ベアリングケースの振動は1mm/s未満、ローターの運転は安定している；ポンプセットから1mの位置でのポンプの騒音は85dBA以下；連続して上昇する安定した揚程－流量曲線を持ち、急激な上昇や突起がなく、効率の良い領域が広く、水力脈動も小さい。 プロジェクトチームの専門家によると、この装置の全体的な技術指標は国際的にも先進的な水準に達しており、ポンプの効率も海外の同種製品を上回っている。これにより、45/80型の国産化された大規模肥料生産プラントにおける重要な機器の国産化が可能になった。このプロジェクトは、発明特許1件、実用新案特許4件を取得しました。同時に、研究者たちは点から面へと展開し、国際的に先進的な水準を持つHTDB関連製品（すなわち高圧液体アンモニアポンプの構造製品で、超高圧ボイラ給水ポンプや原子力発電用充填ポンプなど）を独自に開発し、最終的にそれらを標準化・シリーズ化することで、国内のさまざまな産業プロセスで大量に活用されるようにした。これにより高圧液体アンモニアポンプの国産化が実現し、顕著な経済的・社会的効果がもたらされた。