堿循環泵機封泄漏分析及改進

劉為

摘要：石油煉化企業機泵多走易燃、易爆等高危險性介質，機械密封泄漏后會造成嚴重后果。本文對大慶石化公司化工一廠乙烯車間（E3裝置）ET-3311塔堿循環泵EP-3311泵機械密封泄漏問題進行簡要分析并淺談改進措施。

關鍵詞：機械密封 泄漏 分析 改進

一、背景

大慶石化公司化工一廠E3乙烯裝置主要由原料預處理及裂解、急冷、壓縮、分離、制冷和公用工程等單元組成。通常裂解氣中含有酸性氣體CO2、H2S和其他氣態硫化物，他們主要由裂解原料中帶入，或者由爐管中焦炭與水蒸氣反應生成，或者因裂解爐中殘存的氧氣與烴類反應生成。酸性氣體會導致催化劑中毒，導致下游設備腐蝕，在低溫下會結冰造成冷分餾系統堵塞。乙烯裝置脫除酸性氣體最常用的方法就是堿洗法。2014年，為提高的CO2處理能力，增加裝置的輕烴投料量，經流程改造，E3裝置在原有堿洗塔ET-3312的基礎上新增ET-3311堿洗塔，將原有的ET-3312塔的洗滌水循環泵EP-3315泵改變為ET-3311塔的堿循環泵EP-3311泵，介質由鍋爐給水變成濃度為2%的堿液。

二、機械密封常見失效原因

通常機械密封失效的原因有以下幾種：1.由于介質的腐蝕性引起的失效，通常采用自沖洗方式進行循環沖洗，使密封腔內介質不斷流動更新可以有效防止該類腐蝕發生，另外，密封材質的選擇也是有效防止腐蝕失效的方式之一；2.由于磨損引起的失效，磨損失效是機械密封經常出現的一種失效形式，當機械密封摩擦副表面之間存在異物。3.由于過熱損傷引起的失效，在密封面處若發生了干摩擦、冷卻水中斷等情況下機械密封會發生熱裂現象，導致環面出現徑向裂紋，從而導致失效；4.由于橡膠密封圈老化、變形引起的失效，橡膠老化表現為橡膠變硬，強度和彈性變低，嚴重時還會出現開裂，致使密封性能喪失；5.安裝不正確，安裝過程夾帶雜質等都會嚴重影響機械密封的壽命。

三、問題分析

起初該臺離心泵為大連蘇爾壽泵及壓縮機有限公司制造，沖洗方案為11+62，輸送介質為鍋爐給水，經過2014年改造變為ET-3311塔的堿循環泵后，其輸送介質變為濃度2%的堿液。但在運行一段時間后發現，在機械密封處有堿液泄漏，在更換新機封后對其觀察，發現在運行一段時間后仍有堿液泄漏，經分析應是機封材質已不滿足現在所走介質的需求。

沖洗方案11：從泵的出口通過限流孔板到密封的循環過程。沖洗液進入密封腔靠近機械密封端面處沖洗端面，然后穿過密封腔回流到泵。

沖洗方案62：從外部對密封端面的大氣側引入沖洗液。沖洗液體可以是低壓流體、氮氣或清潔的水。這種方案用于單端面密封以排出氧氣的存在，防止焦化（如高溫碳氫化合物的工況）和沖走動態密封元件附件的不想要的物質（如腐蝕性或含鹽的工況）。

四、解決方案

經分析，因泵內介質的改變對原機械密封的性能有很大影響，故根據現在的介質（濃度為2%的堿液），對該機封進行了改造，新機封的結構形式如圖1。

由改造前后的結構來看，在機封的結構和沖洗方案方面并無明顯變化，主要改進的還是機械密封的材質方面，具體材質變化如下：

（1） 動環的材質由原來的浸銻石墨變更為浸樹脂石墨。

（2） 靜環的材質由原來的反應燒結SIC變更為無壓燒結SIC。

（3） 橡膠O形圈的材質由原來的全氟醚材質變更為乙丙橡膠。

五、結論

在對原有機械密封進行改造，動環、靜環以及O形橡膠圈的材質進行更換后，大慶石化公司化工一廠E3乙烯裝置EP-3311堿循環泵現已能滿足介質由鍋爐給水變成濃度為2%的循環堿液這種工況，長期運轉且不發生泄漏。

我裝置現場轉動設備較多，而機械密封的應用正是保證這些轉動設備可以長期運轉無泄漏發生的關鍵之處。通過對機械密封失效的研究和分析，可以使我們更好地了解各種形式機械密封的結構、沖洗方案以及注意事項，對今后對轉動設備的監測、維護和保養有著重要的意義。

參考文獻

[1]王順學.機械密封的失效原因分析與對策[J].陜西國防工業職業技術學院學報，2008.06