常減壓蒸餾裝置常二線中段回流泵機(jī)械密封沖洗方案的改造

劉彥杰，方德全，張志華

（ 中國(guó)石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順113004）

常減壓蒸餾裝置常二線中段回流泵機(jī)械密封沖洗方案的改造

劉彥杰，方德全，張志華

（ 中國(guó)石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順113004）

針對(duì)石油二廠常減壓蒸餾裝置常二線中段回流泵的機(jī)械密封短周期內(nèi)頻繁出現(xiàn)的失效問(wèn)題，通過(guò)對(duì)泵機(jī)械密封的選型、機(jī)械密封沖洗方案和結(jié)構(gòu)等幾個(gè)方面進(jìn)行改造，延長(zhǎng)了機(jī)械密封的使用壽命，為泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行創(chuàng)造了條件。

常減壓蒸餾裝置；機(jī)械密封改型；沖洗方案；運(yùn)行周期

密封作為一種手段，涉及到各個(gè)行業(yè)，尤其石油化工行業(yè)里尤為重要。無(wú)論是運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備還是靜止設(shè)備都避免不了這一課題。針對(duì)不同的設(shè)備，存在不同的密封形式，目前轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的密封使用最為廣泛的為機(jī)械密封。

在石油化工企業(yè)中，泵輸送的工藝介質(zhì)大多易燃、易爆、易揮發(fā)或有毒性，這些特點(diǎn)要求泵密封嚴(yán)密、泄漏量少；運(yùn)行周期長(zhǎng)，投資少；一旦機(jī)械密封失效泄漏，不僅污染環(huán)境、影響人體健康，而且還可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等重大事故。機(jī)械密封按使用條件可分為高速和普通機(jī)械密封;高壓和低壓機(jī)械密封；高溫、常溫和低溫機(jī)械密封等等，而泵運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性在很大程度上取決于機(jī)械密封，因此，針對(duì)石油煉制泵用機(jī)械密封不同工況下沖洗方案的調(diào)整，以達(dá)到降低機(jī)械密封故障率，提高使用可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命的目的［1］。

1 概 述

撫順石化公司800萬(wàn)t/a常減壓蒸餾裝置位于東洲區(qū)石油二廠廠區(qū)，裝置于2008年9月工程中交，10月正式投產(chǎn)運(yùn)行。裝置占地20 000 m2。設(shè)計(jì)規(guī)模為800×104t/a，年開(kāi)工8 400 h，裝置彈性按60～110%考慮，加工大慶原油。常壓部分按生產(chǎn)航煤及分子篩料設(shè)計(jì)，減壓部分按生產(chǎn)高質(zhì)量的石蠟和潤(rùn)滑油方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，裝置通過(guò)采用高效電脫鹽、窄點(diǎn)優(yōu)化換熱、高性能塔分餾技術(shù)、低溫?zé)峄厥蘸蜔煔庥酂峄厥占按笮突夹g(shù)等使裝置在適應(yīng)性、輕油收率、總拔出率、產(chǎn)品品種及切割質(zhì)量、能量消耗和長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)等方面均達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

該裝置機(jī)泵均為嘉利特荏原泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的KS型流程泵，總體結(jié)構(gòu)為徑向剖分單級(jí)雙吸兩端支承式結(jié)構(gòu)泵，軸封采用集裝式機(jī)械密封，并輔以標(biāo)準(zhǔn)的 API610沖洗方案及輔助管路系統(tǒng)。密封沖洗管路材質(zhì)為304SS不銹鋼，并帶配對(duì)法蘭。

常二線中段回流泵在水運(yùn)過(guò)程中，機(jī)械密封沖洗采用除鹽水替代沖洗油，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。開(kāi)工過(guò)程中根據(jù)技術(shù)指標(biāo)采用沖洗液為柴油；格蘭急冷水為系統(tǒng)供給循環(huán)水，水溫在(5±2)；

常二線中段回流泵為嘉利特荏原泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的KS系類油泵，其型號(hào)為300×200KSM63，機(jī)械密封為丹東克隆生產(chǎn) C111-105型密封，沖洗方案為plan 32+62。見(jiàn)圖1、2和表1。

圖1 機(jī)泵基本原理圖Fig.1 Pump principle chart

圖2 機(jī)泵現(xiàn)場(chǎng)圖圖Fig.2 Pump site chart

表1 機(jī)泵基本參數(shù)表Table 1 Basic pump parameter

在裝置升溫過(guò)程中，150 ℃恒溫?zé)峋o時(shí)，機(jī)械密封發(fā)生泄漏，我們按技術(shù)協(xié)議進(jìn)行更換，仍為丹東克隆密封廠生產(chǎn)的C111-105型機(jī)械密封，在泵運(yùn)行不到24 h內(nèi)機(jī)械密封發(fā)生泄漏，于是進(jìn)行再一次更換，這次在更換結(jié)束后機(jī)泵在靜止?fàn)顟B(tài)下泄漏。對(duì)于更換密封過(guò)程，全程監(jiān)督記錄，安裝符合設(shè)計(jì)規(guī)范，壓緊力保持在4～6 mm。對(duì)所有拆卸的機(jī)械密封進(jìn)行仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)它們都有兩個(gè)共同特點(diǎn)：一是所拆機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)均無(wú)明顯劃痕、破損等現(xiàn)象，經(jīng)廠家檢測(cè)動(dòng)靜環(huán)存在的劃痕不影響機(jī)械密封的整體密封性能。二是波紋管存在較明顯的結(jié)垢，有明顯的失彈。

2 原因分析

泵的機(jī)械密封泄漏的原因可以從以下幾個(gè)方面考慮［2］

:

(1) 泵選型不正確

從泵的試運(yùn)情況可以看出，泵在低溫情況下的性能曲線基本正常，使用沖洗液符合試運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)，可以得出此熱油泵的選型無(wú)問(wèn)題。

(2) 密封選型不正確

現(xiàn)階段一般運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)泵的密封選型為機(jī)械密封，如果選用更好的干氣密封也可以達(dá)到密封的效果。但從此泵的結(jié)構(gòu)分析來(lái)看，不具備使用干氣密封系統(tǒng)的條件。而且熱油泵使用干氣密封，造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)上不合理，另外，國(guó)內(nèi)常減壓裝置也無(wú)此先例［3］。

機(jī)械密封失效的根本原因?yàn)閯?dòng)靜環(huán)摩擦副表面不能形成面接觸，導(dǎo)致失效。從上述機(jī)械密封的二個(gè)現(xiàn)象表明，動(dòng)靜環(huán)均未發(fā)生損壞、碳化等現(xiàn)象。波紋管失彈方面，若是改為彈簧機(jī)械密封，同樣是依靠彈力密封的裝置，解決不了失彈現(xiàn)象的發(fā)生［4］。

從安裝角度分析，摩擦副無(wú)磨損，可以證明動(dòng)靜環(huán)安裝吻合均勻，無(wú)振動(dòng)，壓緊力均正常。可以證明密封選型無(wú)問(wèn)題。

(3) 密封冷卻方法不當(dāng)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總結(jié)分析認(rèn)為波紋管結(jié)垢主要原因?yàn)橄到y(tǒng)水質(zhì)較差，此泵的冷卻水為系統(tǒng)循環(huán)水，經(jīng)查循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中管道內(nèi)外表面結(jié)垢的主要成分是鈣鹽與鎂鹽，它們的溶解度隨溫度的增高而降低，當(dāng)溫度在 100～200 ℃這類鹽就會(huì)沉積在加熱表面上，結(jié)垢比例最大。在處理常二線中段回流泵機(jī)械密封易泄漏的同時(shí)又有相類似的泵機(jī)械密封泄漏，出現(xiàn)波紋管失彈等現(xiàn)象［5］。另外，系統(tǒng)循環(huán)水內(nèi)雜質(zhì)較多，冷卻水管內(nèi)徑只有10 mm,及易發(fā)生水流冷卻不平穩(wěn)乃至短期內(nèi)斷流堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)械密封急劇升溫，最終泄漏。

綜上所述：可得出結(jié)論為問(wèn)題的關(guān)鍵在于解決機(jī)械密封的沖洗問(wèn)題。

3 解決方案

為緩解循環(huán)水易結(jié)垢導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏，出現(xiàn)波紋管失彈的問(wèn)題，可采用以下三種方案：

第一種方案：將機(jī)械密封格蘭急冷由循環(huán)水改為軟化水或者采用加藥剝離水中鈣鎂離子，盡量降低結(jié)垢速率。但就目前石油二廠的情況分析，改善水質(zhì)有很大困難。

第二種方案：將部分經(jīng)常泄漏機(jī)泵的機(jī)械密封由［6］旋轉(zhuǎn)型(A型)見(jiàn)圖3改為靜止型(B型)見(jiàn)圖4，靜止型的機(jī)泵冷卻水流道好于旋轉(zhuǎn)型，可以一定程度上延緩水結(jié)垢問(wèn)題。

圖3 旋轉(zhuǎn)型密封圖Fig.3 Rotary seal chart

圖4 靜止型密封圖Fig.4 Static seal chart

第三種方案：對(duì)溫度較高的機(jī)泵在有條件的情況下均改為蒸汽冷卻，解決水結(jié)垢問(wèn)題，但改為蒸汽冷卻后，應(yīng)將原有機(jī)械密封的水封環(huán)改為汽封環(huán)，否則蒸汽的泄漏量會(huì)稍大，同時(shí)將水冷方案改為蒸汽后可以大大降低波紋管結(jié)垢速率，同時(shí)對(duì)機(jī)械密封的微小泄露可以起到消防蒸汽的作用。

通過(guò)試驗(yàn)，由表2得出：當(dāng)泵機(jī)械密封采用B型，格蘭水冷改為蒸汽冷卻，大大降低波紋管結(jié)垢速率，延長(zhǎng)了機(jī)械密封的使用壽命。

表2 兩種密封結(jié)果對(duì)比Table 2 Comparison of two seal results

4 結(jié) 論

在泵選型過(guò)程中不但要考慮泵的流量、揚(yáng)程、效率等主要因素，更要考慮泵采用的機(jī)械密封沖洗方案是否適合該泵在這種工況下的運(yùn)行。當(dāng)選型成功后，泵才能長(zhǎng)周期平穩(wěn)的運(yùn)行，為廠創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為裝置的安全生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］舒永泉．機(jī)械密封實(shí)用技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［2］ 沈慶根．化工機(jī)器故障診斷技術(shù)[M]. 杭州：浙江大學(xué)出版社，1994．

［3］溫傳舟．工業(yè)常用設(shè)備故障判斷與排除[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

［4］中國(guó)石油化工總公司石油化工設(shè)備維護(hù)修理規(guī)程[M]. 北京：中國(guó)石化出版社，1992.

［5］周本省．工業(yè)水處理技術(shù)M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

［6］宋天民．煉油廠動(dòng)設(shè)備[M]. 北京：中國(guó)石化出版社，2009.

Reformation of Mechanical Seal Flushing Plan of Return Pump in Atmospheric and Vacuum Distillation Unit

LIU Yan-jie，F(xiàn)ANG De-quan，ZHANG Zhi-hua
（PetroChina Fushun Petrochemical Company No.2 Refinery, Liaoning Fushun 113001，China）

In view of frequent failure problems of mechanical seal of the return pump in the atmospheric and vacuum distillation unit, several reformations were carried out from the aspects of selecting mechanical seal types, flushing plan and structure, the life of the mechanical seal was prolonged，which can create the condition for long team running of the pump.

Atmospheric and vacuum distillation unit；Mechanical seal reformation；Flushing plan；Running period

TE 624

A

1671-0460（2012）05-0471-03

劉彥杰（1970-），女，遼寧撫順人，助理工程師，從事設(shè)備管理工作。E-mail：liuyjeccnzl@petrochina.com.cn。