加氫裂化熱油泵機械密封泄漏原因分析與對策

馬建勛，趙紅毓

（1.中國石化經濟技術研究院，北京100029；2.中國石油大慶石化公司建設公司，黑龍江大慶163714）

加氫裂化熱油泵機械密封泄漏原因分析與對策

馬建勛1，趙紅毓2

（1.中國石化經濟技術研究院，北京100029；2.中國石油大慶石化公司建設公司，黑龍江大慶163714）

針對加氫裂化裝置熱油泵機械密封頻繁泄漏的問題，分析了機械密封摩擦副端面的損傷原因。找出了熱油泵機械密封頻繁泄漏原因，得出了沖洗液溫度過高不能冷卻密封面，導致密封面熱損傷和機械損傷，造成機械密封快速失效，并提出了具體的解決方案。

熱油泵；機械密封；泄漏；沖洗

加氫裂化裝置的熱油泵由于其泵內介質溫度高、粘度大，有些介質還有固體顆粒，運行條件惡劣，所以機械密封失效頻率較高。某加氫裂化裝置加工能力2 000 kt/a，裝置分反應、分餾、吸收穩定、脫硫4個單元，主要生產汽油、航煤、柴油等油品，尾油作為乙烯裂解原料。其中分餾單元分餾塔中下部有4臺熱油泵，分別為分餾塔進料泵P-3204，柴油泵P-3205，尾油泵P-3206，回流泵P-3208。這4臺熱油泵頻繁出現機械密封泄漏情況，不僅增加了設備的維修成本，而且造成設備可靠度下降，嚴重影響裝置的長周期安全、穩定運行［1］。

1 存在問題

該裝置4臺熱油泵輸送的介質的溫度在240～290℃之間，輸送介質分別為加氫裂化反應生成油、柴油和尾油。

在運行中，4臺熱油泵機械密封頻繁發生泄漏故障，泄漏量基本在30滴/min左右，密封已基本失效。該裝置4臺熱油泵機械密封1個月左右就要更換1次，平均使用時間最高不到800 h，使用壽命遠低于機械密封的正常使用壽命［2］。

所有失效的機械密封都是從動環與靜環之間的動密封泄漏點泄漏的。拆開失效的機械密封檢查，發現大部分機械密封的動環、靜環和波紋管處都有比較嚴重的積碳結焦情況，動環表面還有明顯的劃痕損傷，見圖1。

圖1 機械密封表面積碳和劃痕損傷

對機械密封輔助沖洗系統進行檢查，發現沖洗液冷卻器內部存在嚴重的結垢情況，換熱盤管外壁和冷卻器殼體內壁都結滿水垢，見圖2。

圖2 沖洗液冷卻器盤管結垢情況

2 原因分析

造成動、靜環密封面損傷原因主要有3種［3］。

（1）機械磨損：主要是動、靜環之間侵入較大顆粒物，造成動、靜環密封面磨損，摩擦副的正常配合關系被破壞。

（2）熱損傷：主要是由于機械密封在使用過程中過熱引起。機械密封的摩擦副一般都會使用經合成樹脂浸漬過的石墨環。當摩擦副端面過熱，溫度大于200℃時，浸漬的樹脂會分解和碳化，使石墨環硬度和強度下降，耐磨性降低，石墨環的磨損速度急劇加快，從而造成密封面的損傷［4］。

（3）腐蝕損傷：可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。機械密封接觸腐蝕性介質就會產生化學腐蝕。電化學腐蝕是由于密封環兩種金屬在電介質溶液中的電差不同，從而產生電位差，形成電池作用，發生電化學腐蝕。

對4臺熱油泵的密封沖洗液進行了溫度測量，測量結果見表1。

表1 熱油泵密封沖洗液溫度

由表1可以看出，4臺熱油泵的沖洗液出冷卻器的溫度都在220℃以上，沖洗液的出入口溫差均小于20℃，可見沖洗液在冷卻器中沒有得到充分冷卻。這樣高溫的沖洗液打回密封腔，對機械密封根本起不到應有的冷卻作用。

由于沖洗液無法起到良好冷卻作用，摩擦副處在200℃以上的高溫下工作。4臺熱油泵機械密封的動環均采用了合成樹脂浸漬的石墨材質。浸漬的合成樹脂在溫度超過200℃的環境下會快速的分解、碳化，使得動環的硬度和強度迅速下降，造成磨損加劇。

3 改進措施

改用API682 Plan32外沖洗方案，從外部引入清潔的介質作為沖洗液注入密封腔。這樣就舍去了原Plan21沖洗方案中的密封沖洗液冷卻器，不存在冷卻器結垢影響沖洗液溫度的問題［5］。

新增1臺外沖洗液罐和2臺外沖洗液泵（一開一備）。引吸收穩定單元換熱器E-3302換熱后120℃左右的柴油產品進入外沖洗液罐。沖洗液經過緩沖后，進入外沖洗液泵增壓至1.0 MPa，分別送往分餾塔進料泵P-3204、柴油泵P-3205、尾油泵P-3206、回流泵P-3208的密封腔。同時，為保證外沖洗液系統壓力穩定，增設返回線，部分沖洗液返回外沖洗液罐，在返回線上增設一個壓力控制閥，通過壓控閥保持沖洗液壓力穩定。在裝置開、停工階段，引柴油進外沖洗液罐作為補充。

4 改造效果

在API Plan32密封沖洗方案投用8個月后，對4臺熱油泵機械密封泄漏、維修情況進行了統計，結果表明，改用產品柴油作為外沖洗液沖洗密封腔后，4臺熱油泵的機械密封泄漏失效次數明顯降低。在8個月的統計周期內，只有P-3206和P-3208各發生過1次機械密封泄漏失效。

5 結束語

（1）必須重視對API Plan21自沖洗方案中沖洗液冷卻器的維護。化工裝置循環水硬度普遍較大，循環水不適合作為熱油泵機械密封沖洗液的冷卻水。

（2）API Plan32沖洗方案適合用于熱油泵的單端面機械密封，外沖洗介質要溫度較低，壓力穩定，且不會對泵內介質造成污染。

［1］國家質量監督檢驗檢疫總局.JB/T 8723-2008焊接金屬波紋管機械密封［S］.北京：中國標準出版社，2008：11-13.

［2］陳偉，顧紅.API682密封標準淺析［J］.化工設備與管道，1999 ，36（6）：34-38.

［3］顧永泉.機械密封實用技術［M］.北京：機械工業出版社，2002：59-65.

［4］王汝美.實用機械密封技術問答［M］.北京：中國石化出版社，2004：65-67.

［5］劉香正.處理化工機械密封泄漏方法談［J］.黑龍江科技信息，2011（3）：63-65.

Analysis of cause for leakage of mechanical seal in hot oil pump of hydrocracking unit

Ma Jianxun1，Zhao Hongyu2
（1.Economic Technology Research Institute of Sinopec Group，Beijing 100029，China;2.Construction Company of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

TAim at the problem of frequent leakage of the mechanical seal in hot oil pump of hydrocracking unit,the damage cause for friction pair end face of the mechanical seal was analyzed,the cause for frequent leakage of the mechanical seal in hot oil pump was found out,the conclusion was obtained that the flushing fluid had a too high temperature to cool the sealing surface,and this resulted in heat damage to the sealing surface,and thus caused quick failure of the mechanical seal.Specific solutions were put forward.

hot oil pump;mechanical seal;leakage;flushing

TE964

B

1671-4962（2017）05-0044-02

2017-05-12

馬建勛，男，工程師，2004年畢業于大連理工大學過程裝備與控制工程專業，現從事設備管理和節能研究工作。