烷基化裝置循環泵機封內漏原因分析及處理

遲增強，王明都

（江蘇斯爾邦石化有限公司，江蘇連云港 222002）

1 設備介紹

烷基化裝置釜底萃取液循環泵是EOD 裝置關鍵設備之一，由意大利福斯制造，為單級雙吸離心泵。泵機械密封泄漏頻繁，每2～4 h 需要補液一次，甚至剛更換的新機械密封運行時也會出現微漏。有時機封壓力會瞬間掉壓0.2 MPa，觸發連鎖造成裝置停車。盡管采取了一些措施，但實際作用并不明顯。密封及系統工況參數見表1。改造前每次安裝的新機封在起始階段正常，但到了第二階段的聚合，機封就開始內漏，改造前機封壓力曲線見圖1。

2 機械密封內漏原因分析

2.1 機械密封系統簡介

公司EOD 裝置大循環泵機械密封采用美國福斯機封，型號4.375/4.625-QBW/QBQW，動環材料為碳化硅（SiC），靜環材料為石墨。介質側機械密封動環及靜環輔助密封圈材料為聚四氟乙烯（PTFE），大氣側機械密封動環及靜環輔助密封圈材料為聚四氟乙烯和氟橡膠。機械密封本體材料均為316 不銹鋼。

表1 密封及系統工況參數

圖1 改造前機封壓力曲線

機封沖洗方案為53B+61，由外部管道系統為密封腔提供液體。預加壓的囊式蓄能器提供壓力給循環系統。

內部泵送環隨軸套轉動使密封液保持流動，將機封產生的熱量帶到換熱器進行換熱降溫后返回密封腔，達到降溫效果。本方案用于不允許輸送介質泄漏到大氣中的情況，適用于高溫、臟污、腐蝕或易聚合性介質。

2.2 機械密封內漏原因分析

通過對失效機械密封的拆檢解剖分析，發現引起該機械密封泄漏的原因主要有4 個方面。

（1）介質特性造成機械密封泄漏。該泵輸送的過飽和溶液，隨著溫度變化，極易發生結晶現象。生產工藝為間歇式生產模式，停泵之后附著在摩擦副上的介質結晶，再運行時，結晶體以不規則表面將摩擦副頂開，密封液漏入介質中，有時瞬間大幅掉壓0.2 MPa，觸發壓力報警，造成停車。

（2）機械設計階段密封失效。端面比壓與機械密封泄漏之間存在著較為密切的聯系。機封泄漏后，打開檢查發現動靜環密封面及密封件并無明顯損傷。在端面比壓偏小的情況下，機械密封也會出現泄漏失效的現象。彈簧元件在機械密封中發揮著補償和緩沖的作用。彈簧的彈力及其在高溫環境下穩定性對端面密封比壓的大小有著直接影響。如果彈簧在高溫作用下表現出彈力降低，機械密封的密封性能也會明顯降低。

（3）安裝不當造成機械密封泄漏。安裝機械密封時壓縮量控制過大，導致大氣側摩擦副端面壓力增高，動環輔助密封圈與軸套配合過緊，彈簧無法調整動環的軸向竄動量，造成介質側摩擦副端面比壓不足，導致機械密封泄漏。

（4）不當操作影響機械密封。泵操作人員未按照操作規程要求進行作業，泵啟動前灌泵不充分或出口閥未關閉等，致使摩擦副密封面出現損傷，導致機械密封失效泄漏。

3 機械密封改進措施

3.1 改造機封結構

對機封的應力補償機構進行改造。將原機封中間固定動環座改造成為浮動狀態，并增加彈簧的彈力，從而提高了機封密封面的端面比壓，同時也解決了因安裝失誤造成介質側和大氣側機封壓力比不同的狀況。

改造后的機封內部結構是將以前中部有固定座改為現在的多彈簧浮動狀態，并增加彈簧的補償力。

3.2 改進密封材料

O 形圈全部改成全氟化橡膠（FFPM），具有最佳耐熱特性和優異的抗化學特性；動環改為浸樹脂石墨，具有良好的耐高溫性、潤滑性和可塑性；靜環改為SiC 材料，碳化硅陶瓷具有耐化學腐蝕性好、強度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系數小，且耐高溫；擋環為聚四氟乙烯材料，具有良好的化學穩定性、熱穩定性、減磨性和自潤滑性。

3.3 做好開機前的檢查

泵啟動前，需檢查機械密封附屬裝置，冷卻潤滑系統是否暢通。物料管線是否清洗干凈，以防鐵銹雜質進入密封面。手動盤泵檢查轉動是否靈活，如果盤動很重，需檢查有關安裝尺寸是否正確。需進行靜壓試驗，檢查密封端面、密封圈處和密封端蓋處的密封效果，應保持密封腔內充滿液體。

4 機械密封改造后效果

密封液在設備改造前，只要泵運行，機封就開始微漏，密封液要2～4 h 添加一次，改造后密封液添加變為每2 個月添加一次。改造后機封壓力曲線見圖2，從起始階段到中和階段一直保持壓力恒定不變。

圖2 改造后機封壓力曲線

5 結束語

找出機封內漏原因，采取針對性措施，是保證機械密封正常使用的基本條件。通過對機械密封的端面比壓重新設計，更換密封材料，以及改進安裝及操作方式，從根本上解決機封內漏給生產造成的影響。