除臭系統泵機械密封泄漏原因分析及對策

李才付

（中國石油新疆獨山子石化公司乙烯廠，新疆 克拉瑪依 833600）

除臭系統泵機械密封泄漏原因分析及對策

李才付

（中國石油新疆獨山子石化公司乙烯廠，新疆 克拉瑪依 833600）

通過對常壓罐區除臭系統柴油泵機械密封頻繁泄漏原因進行分析，制定有針對性的措施進行改進，改善機械密封運行工況，延長機械密封的使用壽命，保證了除臭系統的連續穩定運行。

除臭系統；機械密封；泄漏

新《環境保護法》在2015年1月1日正式實施，因該法創新范圍廣、變革力度大、措施嚴厲而被稱為“史上最嚴環保法”。而石化企業屬重污染行業，企業如何在保證安全生產的同時，又要保證不發生環境違法，是企業各級管理者必須面臨的重大課題。新《環境保護法》的實施，也必將對石化企業產生重大影響，企業原設計存在環境污染問題必須通過升級改造，消減污染源，加強污染物監測及控制，才能保證不發生環境違法。

某石化公司乙烯廠常壓罐區共有5臺石腦油罐，儲罐容積20000m3，儲存介質石腦油含硫量較高，采用常壓儲罐進行儲存。由于常壓儲罐結構特點，罐頂呼吸閥不可避免地排出含硫化氫等含惡臭組分氣體，導致常壓罐區惡臭氣味較大，污染廠區及周邊環境。

1 常壓罐區惡臭處理設施簡介

為消除乙烯廠常壓罐區惡臭氣體污染，石化公司于2014年初在該常壓罐區安裝了由上海慎江機械設備有限公司提供的除臭系統成套設備，并在2014年7月建成投用（圖1）。

圖1 常壓罐區除臭系統工藝流程圖

表1 除臭系統柴油泵機械密封檢修情況統計表（2015.1～2016.6）

流程簡介：當石腦油罐內壓力高于壓力變送器PT101設定的壓力高報（1.2kPa）時，壓力控制系統檢測到信號，并指令氣動球閥PV101打開，同時柴油循環泵P101、堿液循環泵P102自啟動運行，惡臭氣體首先經噴射系統引至烴回收系統，該系統由噴射泵EJ101A（B）、柴油循環泵P101A/B/C、烴回收罐V101組成。具有一定壓力的工作介質柴油，通過EJ101A（B）噴嘴向吸入室高速噴出，將柴油的壓力能變為動能，形成高速射流；吸入室中的惡臭氣體被高速射流強制攜帶與之混合，形成氣液混合流達到烴類氣體與柴油充分接觸，以達到烴回收的目的。

經烴回收后的惡臭氣體余氣進入氣液分離器進行氣液分離，經分離后的廢氣從旋流吸收塔T101底部切向進入，螺旋上升（延長廢氣在塔內的停留時間），與堿液循環泵打上來的吸收劑在塔內旋流板作用下所產生的液膜充分接觸反應，因塔內裝有若干層旋流板，廢氣在塔內必須要通過每層液膜，達到層層降膜，層層吸收，完成一級吸收。余氣繼續切向進入旋流收吸塔T102進行處理（原理同上），完成二級吸收。經過兩級旋流吸收的余氣在噴射泵EJ102A.B所產生負壓的作用下被引入吸入室，并被噴嘴處高速射流強制攜帶與之混合，形成氣液混合流，使惡臭氣體與吸收劑充分接觸、反應，完成第三級吸收，惡臭氣體經烴回收、除硫、除臭工藝后，最終通過15米高排氣筒VT101達標排空。

2 除臭系統存在問題

除臭系統柴油泵設有離心泵3臺，其流量68m3/h，揚程32m，配套電機功率15kW，機械密封沖洗方案plan 11+61。自2014年7月投用以來，柴油泵機械密封頻繁發生泄漏檢修，表1是 2015年1月到2016年6月期間柴油泵機械密封損壞檢修情況統計數據（表1）。

從表1可以看出，柴油泵機械密封累計連續運行時間只有2～3個月。從上述流程介紹可知：柴油循環泵P101是除臭系統烴回收動力源，柴油泵機械密封頻繁泄漏檢修，必將影響除臭系統烴回收，進而影響到整個除臭系統的正常運行，從而影響常壓罐區的惡臭處理效果。

3 柴油泵機械密封泄漏原因分析

從對除臭系統柴油泵機械密封解體檢查情況進行分析，造成機械密封頻繁損壞的原因有如下幾點：

（1）根據該除臭系統設計工況：當石腦油罐內壓力高于壓力變送器PT101設定的壓力高報（1.2kPa）時，壓力控制系統檢測到信號，指令氣動球閥PV101打開、罐頂氣相進入除臭系統，同時柴油循環泵P101自啟動運行，除臭系統開始順序運行進行烴回收及惡臭氣體吸收，當儲罐壓力≤0.6kPa時柴油循環泵P101自動停止運行，同時壓力控制系統檢測到信號，指令氣動球閥PV101關閉、除臭系統停止運行。根據該系統投運以來運行情況統計，惡臭系統柴油泵每天啟、停至少1～2次。機泵頻繁啟停導致機械密封動、靜環，彈簧O型圈頻繁受到沖擊，頻繁啟停機泵是造成機械密封損壞主要原因之一。

通過對柴油泵機械密封解體檢修發現內部密封部件移位，O型圈斷裂及機械密封彈簧斷裂失去補償功能等即是由于機泵頻繁啟停造成的機械密封損壞（見圖2）。

圖2

（2）泵循環流體柴油吸附惡臭源組分較復雜，吸附后運行流體中含有顆粒狀雜質，介質臟導致動靜環磨損，而且還造成密封沖洗線堵塞，失去對機械密封端面的沖洗作用，動靜環的摩擦熱帶不走，端面一直在高溫下工作，泵抽空，端面沒有液膜，導致密封圈碳化。

由于泵頻繁啟停和介質壓力的波動，大彈簧一直在反復疲勞的工作，達到一定的疲勞值時造成大彈簧斷裂，從而導致機械密封損壞失效（圖3）。

圖3

（3）根據該除臭系統設計要求，柴油循環泵設置為兩開一備，在除臭系統開始運行時兩臺柴油泵同時頻繁啟停極易造成柴油泵兩臺/套機械密封同時損壞，導致介質泄漏密封失效。

（4）柴油泵機械密封解體檢修時發現密封腔結晶嚴重，密封端面及彈簧均被結晶物糊死，造成機械密封失效損壞。

4 采取對策

針對除臭系統柴油泵機械密封頻繁損壞導致泄漏問題，設備技術人員會同泵制造廠家技術人員，以及該除臭系統成套設備配套廠家上海慎江機械有限公司技術人員、鉗工維修人員、機械密封制造廠家技術人員一起進行梳理、剖析，通過對惡臭系統物料特性整體考慮及造成機械密封損壞的原因進行綜合分析，采取以下有針對性的措施，延長該系統柴油泵機械密封的使用壽命。

（1）調整柴油泵、堿液循環泵運行模式，將柴油泵由原設計的自啟動間歇運行改為連續運行方式，當惡臭治理源儲罐壓力≥1.2kPa時，只需打開氣動球閥PV101實現罐頂氣相流程貫通即可；柴油泵始終處于穩定運行狀態，避免由于頻繁啟停對泵機械密封造成沖擊損壞。

（2）將現柴油泵由自啟動模式改為手動啟動，泵啟動前由操作人員到現場檢查泵的狀態，按離心泵啟動前檢查要求在進行泵啟動前對泵的潤滑情況進行檢查，并按要求進行排氣、盤車等，檢查全部正常再啟動運行泵，避免由于泵抽空等異常情況啟動造成機械密封損壞。

（3）在柴油泵入口增設籃式過濾器，防止結晶物及顆粒狀雜質進入泵體，造成機械密封損壞。定期清理濾網，保證機械密封端面及密封腔的清潔。

（4）定期對柴油進行取樣分析，根據分析情況定期更換柴油。

5 效果驗證

上述措施實施完畢后，運行半年多，柴油泵再未發生機械密封泄漏情況，說明上述措施的實施改善了機械密封的運行工況，達到了預期的效果，延長了機械密封的使用壽命。

6 結語

通過對石腦油罐除臭系統柴油泵機械密封頻繁發生泄漏故障進行原因分析，從運行方式、工藝流程設計、管理要求及泵的操作等多方面著手，找出影響機械密封壽命的主要因素，采取有針對性的改進措施和對策，使柴油循環泵機械密封的使用壽命得到延長，從而使常壓罐區除臭系統連續穩定運行，減少石腦油罐惡臭氣體向大氣排放，改善廠區及周邊區域空氣質量，石腦油罐排放造成的環境污染問題大大緩解。

TK428

A

1671-0711（2017）01（下）-0051-03