在PAM裝置上應用氣封法蘭技術

賴 軍

作者通聯：大慶煉化公司聚合物一廠生產辦 黑龍江大慶市讓胡路區馬鞍山 163411

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一、前言

中國石油大慶煉化公司聚合物一廠PAM（聚丙烯酰胺）裝置有10條生產線，產品類型為陰離子型PAM，主要用于油田三次采油驅油用助劑。PAM工藝采用先均聚后水解的核心工藝，聚丙烯酰胺 10 條生產線中，1、4、6、7、9、10 為抗鹽聚丙烯酰胺專用生產線，每條抗鹽生產線有4臺水解機，6條線共有24臺水解機，合計有48道盤根軸封。螺桿式預研磨機對膠體進行預切割利于膠體造粒，振動式流化床干燥器對產品進行前后端干燥，PAM裝置共有螺桿208條，軸承座 416個。

二、氣封法蘭用于螺桿式預研磨機

1.螺桿軸承運行分析

在PAM設備維修中，每年更換螺桿30多根，維修用時200h。螺桿主要存在竄軸、磨細及軸承內件損壞三大問題。螺桿竄軸與軸磨細的原因在于軸承潤滑失效，而軸承潤滑失效的原因是軸承內部的潤滑脂在高溫和堿性條件下，與水發生水解反應而生成醇和酸，所以保證螺桿軸承潤滑的關鍵是防止水分、NH3氣、膠體等雜質竄入軸承。

2.保證螺桿滾柱軸承潤滑

PAM裝置26座料箱在開口常壓條件下操作，內部溫度為80℃，物料主要成分為 PAM（25%）、水分（70%）、氨氣（2%）及堿（3%）等。要保證軸承良好潤滑，第一必須防止水分、NH3氣等雜質進入軸承內部。第二必須防止軸承溫度過高（不要超過60℃）。第三必須保證軸承內部有足夠潤滑脂。為此進行了五方面的改進，參照圖1。

圖1 軸承潤滑改進圖

（1）軸承固定法蘭徑向對稱開兩個Φ8mm孔，并通過4kg/cm2儀表風，用量2m3/h。此項改進能防止水分、NH3氣等氣態、液態物質進入軸承，同時儀表風對軸承有冷卻隔熱作用。

（2）固定法蘭內徑縮小，比軸外徑大1～2mm，此項改進能防止膠體等固態物質進入軸承內部。

（3）軸套放在固定法蘭另外側，改進后不僅滾柱軸承產生軸向止推力，而且固定法蘭也能產生一定的軸向止推力，延長軸承使用壽命。

（4）加大軸套外徑與厚度，這樣增加了軸套與固定法蘭之間，軸套與螺桿變徑端之間的接觸面積，所以固體物料更難以進入軸承。

（5）在固定法蘭與軸承座之間加入6mm厚的四氟乙烯墊片，墊片與螺桿軸之間采用過盈配合，墊片起隔熱與防止氣封用儀表風竄入軸承的作用。

3.氣封軸承改進后效果

軸承座表面溫度受風溫、室溫、物料溫度及是否帶氣封等幾項條件的影響，帶氣封的滾柱軸承座表面溫度要比普通軸承低10～20℃。通過改造，每年更換軸承、螺桿等維修工作量減少20%以上。

三、氣封法蘭用于水解機軸封

1.水解機軸封運行分析

在水解反應期間，水解機內部溫度高達90～95℃，內部壓力約1～2個大氣壓（表壓），內部主要物料為PAM膠體、粒堿、水分及NH3等，它們不斷通過盤根腔與短軸間隙泄漏，造成環境污染，影響員工身心健康。

水解機兩端為盤根軸封，在盤根腔里填滿硬四氟圈或軟四氟盤根繩，最里層與介質直接接觸的第一道盤根一般選用硬填料，目的在于防止軟盤根繩被擠進水解機內部。第二道為軟盤根，依次類推，加5到6層盤根，最后盤根腔外格蘭保留2cm左右的預緊空間。水解機內部介質為黏度較大的PAM、H2O與粒堿的混合物，滲透力極強，不斷通過內格蘭與軸套間隙進入盤根腔內部，一般新換的盤根10多天開始從軸封處漏料，并伴有氨味。另外，在高溫影響下，四氟盤根發生塑性變化，變成碎塊被擠出盤根腔。

2.采用氣封盤根技術保證水解機軸封

水解機內部介質是PAM、H2O、NH3與NaOH的膠狀混合物，其中70%為H2O，25%為PAM，2%為NH3，3%為NaOH。新氣封盤根軸封能防止膠狀料進入盤根腔內部，見圖2，為此做五方面改進。

圖2 軸封改進圖

（1）在盤根腔內法蘭上徑向對稱開兩個DN12孔，并通過兩個大氣壓儀表風，用量2m3/h，此項改造能防止水分、氨氣等物質進入盤根腔，同時對盤根腔有冷卻作用。

（2）盤根腔內格蘭與箱壁之間加入6mm厚的四氟墊片，墊片與軸套過盈配合，此項改造能防止膠體等固體顆粒介質進入盤根腔，保護盤根，消除泄漏。

（3）箱壁與內法蘭之間加入6mm厚的四氟墊片，此項改造能防止膠體通過那法蘭與箱壁間隙往外泄漏。

（4）盤根與盤根間加適量的耐高溫潤滑脂，此項改造能更充分的發揮盤根的彈性密封性能，保持較長時間彈性，延長盤根的工作壽命。

（5）軸套與短軸間隙輕微滿焊，此項改造能防止膠體通過軸套內測的泄漏。

3.氣封盤根運行效果

盤根腔溫度受室溫、風溫、料溫及是否投用氣封等幾項條件的影響，帶氣封盤根腔溫度比普通盤根腔表面溫度低10℃，帶氣封盤根軸封保持良好狀態。普通盤根軸封不僅有膠體泄漏，同時伴有較大氨味。改進后軸封附近氨氣泄漏量明顯下降。

四、結論

氣封法蘭技術能使滾柱軸承工作于良好的潤滑環境之下，有效避免螺桿竄軸、軸磨細與軸承內件損壞問題，大大的縮短螺桿與軸承維修時間。在水解機上應用，氣封盤根能長時間保持彈性，能防止水分、膠體等竄入盤根腔內部，從而保持水解機軸封不漏或微漏，氨泄漏值在國家規定值（30mg/m3）以下。