《双重机械密封在气分原料泵的应用和实现》
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摘 要：在炼油化工装置中,存在许多有毒、有害、易燃、易爆介质,如液态烃、甲醇、丙烯、丙烷等,机泵输送此类介质对密封要求较高,按照现代的管理要求,不允许泄露,采用双重机械密封则可以满足大部分生产需要,本文通对气分原料泵的双重密封改造,使大家进一步了解双重机械密封改造的必要性.
关键词：密封;双重机械;介质
1.装置及设备概况及改造目的
1、1装置及设备概况
气体分馏装置是利用液态烃中各组分之间相对挥发度的不同将液态烃中的轻重组分得到较高程度的分离,最终塔顶得到轻组分、塔底得到重组分的装置.气分原料泵是将原料罐中的液态烃输送至脱丙烷塔,为气体分馏提供原料,是气分装置的重要设备,机泵入口压力为：0.93MPa,出口压力：2.7MPa,操作温度：40℃,扬程：350m,转速：9817r/min,额定电压：380V,额定电流：99A,额定功率：55KW.
1、2设备改造目的
气分装置原料泵在改造前处于单密封运行状态,在运行过程中机泵密封发生泄露,则会直接将液态烃泄露至周围环境中,泄漏量小,会对周围环境造成影响,导致VOC排量超标;泄漏量过大时,容易引起火灾、爆炸等情况发生,随着国家对化工企业的安全环保要求日趋严峻,对机泵的要求也越来越高,而双机械密封可以在一级密封失效时,二级密封仍可以起到密封作用,防止泄露发生.
2.设备参数及改造内容
2、1设备参数
2、2 改造方案及具体内容
2、1改造方案
气分原料泵在机械密封改造过程中,选用了三套改造方案（API682 Plan11、API682 Plan21、API682 Plan52）,而前两次在改造完成后的试运行阶段都出现了密封泄露,虹吸罐压力明显升高的情况,所以在第三次改造时,机械密封厂家结合机泵测绘图纸和使用工况,重新设计了更适合现场使用的方案.
2、2 方案具体内容
2、2.1 气分原料泵首次改造
气分装置原料泵为高速机泵,首次对机泵进行双密封改造为2012年由四川日机公司进行,该公司根据技术参数及工况特点,按照API682 3rd选定冲洗的方案为：Plan11+52,Plan21+52;密封结构为：串联式小弹簧机械密封（2CW-CW）结构,所设计密封为集装式结构.CMG2-12、CMG2-20型储罐为本次双机械密封辅助系统的主要元件,其作用是储存缓冲/隔离液,导出由缓冲/隔离液传递出密封端面摩擦产生的和密封腔的热量,为双密封提供缓冲/隔离液,从而改善机械密封的工作环境,提高机械密封的可靠性和使用寿命,扩大机械密封的适用范围.
2、2.2 气分原料泵二次改造
在对机泵进行第二次改造时由西安永华集团有限公司负责,该公司选用的方案为Plan52;其方案内容为串联式机械密封无压的缓冲液通过储液罐,由集成式密封内的泵送环提供循环动力,主要应用在易汽化,闪蒸烃类及危险有毒有害的机泵中.储液罐内加注46#润滑油作为缓冲液,缓冲液压力为常压,如介质侧密封泄漏直接进入大气侧密封,使储液罐内压力升高.密封泄漏情况可通过储液罐上的液位线所示液位情况进行判断.压力开关设定高压报警,报警值常用：0.1MPa.
气分装置原料泵分别由四川日机公司和线永华公司使用不同方案进行两次改造,在机泵运行一段时间后,储液罐都发生了压力升高的现象,说明两次改造都存在密封泄露问题.
2、2.3 气分原料泵三次改造
从2012年至今,气分装置原料泵都处在单机械密封运行状态,现场存在机油泄露,机泵附近介质气味较大,VOC排放量超标,严重影响了装置安全生产和炼厂环保压力,为保障机泵安全运行,2019年6月,由丹东克隆集团对该泵进行第三次改造,公司结合机泵测绘图纸和使用工况,设计了更适合现场使用的设计方案,方案中所有金属材质都选用了316L,避免了介质对金属材质的腐蚀造成的泄露;机械密封的石墨端面均采用日本东洋碳素进口石墨环,该石墨环密度较高,耐高温,耐磨,耐腐蚀,避免了因介质腐蚀和高速运转而造成的端面磨损现象;辅助密封圈全部采用了美国杜邦公司生产的全氟醚材质胶圈,耐高温和耐腐蚀性能更加能满足现场工况;原设备轴套配及压盖全部由丹东克隆公司设计制造,在安装时发现原有增速箱和密封盘之间同心度相差80丝（0.8mm）,于是将增速箱做了更换,保证了现场的安装精度及压缩量的准确.在机泵运行24小时后现场储液罐压力达到0.6MPa,介质侧密封泄露,没达到使用标准,其原因是由于美国杜邦全氟醚胶圈的耐高温和耐腐蚀性能虽然可靠,但该胶圈材质相对较软,抗压性能不稳定,介质侧辅助密封圈有轻微变形,2019年7月通过技术攻关后,辅助密封圈改用为（HSD90）抗暴氟橡胶材质,并对机封端面的压缩比进行了重新计算,2019年10月进行第二次安装,连续运行一周后机泵无机油泄露,储油罐压力为零,现场VOC排放量达标,确保了装置的安全生产,解决了环保压力.
3.维护建议
机泵运行期间要仔细储液罐液位是否下降,如果液位下降迅速,则证明机械密封泄露,需要及时进行修理或更换密封;连接口出现漏点导致储液罐液位低时,要注意在加注潤滑油时排空罐体内空气,加注完毕后观察各是否有油渗出,并需要及时消除漏点;对储液罐液位上升的机泵作为重点观察对象,接近高报液位时,要通过排液口排出罐体内密封油和介质的混合体,添加密封油补充到设定的液位线.
4.结论
双机械密封的改造广泛应用于石油化工企业,其优点明显,可以解决大部分高危机泵的安全及环保问题.气分装置原料泵通过三次改造后,找到了密封失效的主要原因是由于机械密封方案选取,密封圈选材以及密封盘和增速箱间隙存在的细小差别,所以在设计和安装时应结合机泵测绘图纸和使用工况,对机械密封方案,设备情况及配件进行精细处理,解决机泵问题.气分原料泵双机械密封的改造对其他高危泵的改造具有积极的指导意义.
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