PTA精制結晶攪拌器機封緩沖液系統改造

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(中國石油化工股份有限公司 洛陽分公司，河南 洛陽 471012)

PTA精制結晶攪拌器機封緩沖液系統改造

譚帥，武春陽，侯洪波

(中國石油化工股份有限公司 洛陽分公司，河南 洛陽 471012)

精對苯二甲酸裝置(簡稱PTA)精制單元結晶器攪拌器BA601、BA602、BA603機封緩沖液系統原設計采用甘油自動補償系統，但后來頻頻出現故障，對攪拌器機封的壽命與裝置的正常生產帶來了嚴重影響。鑒于系統存在的問題，車間對結晶器攪拌器機封緩沖液由甘油改為脫離子水，截至目前為止，使用情況十分良好。本文關于機封緩沖液系統改造前后情況進行闡述、分析。

PTA；機封；緩沖液；甘油；脫離子水

洛陽分公司化工車間PTA裝置，采用BP-AMOCO工藝技術，工藝介質為氣、液、固三相并存。為防止攪拌器機封發生泄漏，部分容器工作壓力相對較高且工作介質危險性相對較大的機封均設計為甘油補償系統。但從2003年9月起，頻頻出現故障，對機封的壽命與裝置的正常生產帶來了嚴重影響。車間經實地考察與學習，對結晶器攪拌器機封緩沖液系統進行改造，將機封緩沖液由甘油改為脫離子水。

1 改造背景

1.1機封甘油系統

BD601、BD602、BD603攪拌器機封，因為對應的工作壓力相對較高，工作介質危險性相對較大，機封緩沖液系統原設計的是甘油自動補償系統。自2003年9月起，開始頻繁出現系統誤動作引起機封腔異常補甘油，導致機封短時間內突然失效。甚至BA602、BA603機封兩次均發生更新后使用不足一個月便發生失效，BA601機封在2004年7月在投用不足24 h便發生失效，給生產帶來了較大的影響。

原系統的國外生產廠家早已不存在，所以，配件已無法購買。車間和檢修公司也曾對缺失配件及機構進行自我改造，但使用效果不理想。自2007年始，此系統一直采用人工手動補甘油的辦法來維持，但可靠性極差，一般新機封投入使用一個月不到，機封下部的摩擦副便失效，只靠機封上部摩擦副來維持生產，從而導致機封最長使用壽命不到10個月，短的僅有一個月甚至時間更短。

1.2機封故障危害

甘油補償系統的設置是為了平衡機封組件工作時的負荷從而來延長壽命，但在實際的生產過程中，一旦甘油補償系統發生故障，其對機封的危害遠大于不投該系統對機封造成的危害，甚至可能在較短的時間內導致機封的失效。

以BD603為例說明，當機封腔內壓力下降時，甘油補償缸的活塞會同步上移，當回訊開關檢測到活塞移至LSA開關位置時，小電磁閥會迅速打開，甘油會在極短的一瞬間將甘油缸活塞迅速推下至LSB或LSH位置，電磁閥在接收到LSB或LSH開關回訊后會立即關閉。在正常情況下，由于這一動作在極短的瞬間便已完成，不會造成甘油補償缸內壓力的波動，所以不會對機封造成不良影響。但在故障時，卻可能發生電磁閥持續保持在開的位置，從而導致密封腔內壓力驟升并保持下去。且由于電磁閥持續開，總管壓力會下降，甘油泵會反復自啟動以維持總管壓力，從而對機封組件如波紋管、動環、靜環等造成較大的沖擊性載荷或持續高壓載荷。機封內組件在反復性沖擊性載荷或持續高壓載荷作用下極易造成波紋管的永久變形失彈、在焊接薄弱區域發生斷裂、傳動套頂絲的易位松動等，會加劇磨擦副的摩損，還會造成靜環、動環的破損和斷裂。表1中列出了甘油系統典型事故的詳情以及分析。

表1 PTA裝置機封甘油系統典型故障分析

(LSA/LSL：甘油壓力低位；LSB/LSH：甘油壓力高位)

2 改造情況

機封系統主要通過維持機封密封腔和容器內穩定的壓差，從而避免機封在容器的較高壓力或壓力波動而造成的附加壓力下持續運行。

2.1改造前情況

機封甘油自動補償系統主要有甘油密封站和機封密封腔壓力變送組件兩個部分組成。甘油密封站主要由甘油罐、甘油泵、袋式蓄能器、電磁閥及壓力開關及相應管路組成，而機封密封腔壓力變送部分包括甘油壓力補償活塞缸、甘油壓力開關(液位)等組成。如圖1所示，正常生產時機封密封腔內壓力等于甘油壓力補償缸活塞上部壓力，甘油壓力補償缸下部壓力等于容器內壓力。在正常生產時活塞并不移動，當機封密封腔內甘油密封液逐步損失時，活塞同時逐步上移，當活塞上移至LSA開關位置時，甘油站A電磁閥將接受信號打開(當活塞上移至LSL開關位置時，甘油站兩電磁閥也將接受信號打開)，較高的壓力將在瞬間使活塞下移至LSB或LSH開關位置時，電磁閥將關閉。當機封腔內甘油損失速度較快時，由于電磁閥的頻繁開啟會導致甘油電磁閥前總管壓力低開關觸發，甘油泵自起動，當一臺泵啟動仍不能滿足壓力需求時，第二臺甘油泵將會自起動。當甘油總管壓力達設定值或甘油大罐液位低低時，甘油泵會聯鎖停。

圖1 改造前的機封甘油系統

2.2改造后情況

系統更新主要相關設備為：兩臺高速泵(機封沖洗系統PW水泵)、三臺調節閥、六臺現場轉子流量計及相關管件及儀表。

圖2 改造后的機封PW系統

改造后的機封緩沖液系統流程如圖2所示。在正常生產時，通過來自BD906的(高壓脫離水)HHPW來實現對結晶器上部空間的覆蓋；機封的上部密封是通過來自兩臺高速泵BG1007D/E的脫離子水(PW水)，以高于結晶器的工作壓力0.2～0.3 MPa來實現，并最終流回到循環溶劑罐BD801中。

3 改造結果

針對機封甘油自動補償系統的故障情況，為了減少機封甘油自動補償系統故障的發生，增加機封的使用壽命，減少不必要的停車和檢維修費用，車間對機封緩沖液系統進行了更新。現就機封緩沖液系統改造前后的優劣性進行對比分析。

3.1原理方面

機封緩沖液系統改造前，甘油是從甘油密封站打到機封腔進行密封，屬于間歇性、有損耗的密封；機封緩沖液系統改造后，PW水是從PW水高速泵打到機封腔進行密封，屬于連續性的、可再收的密封。

3.2機械方面

機封緩沖液系統改造前，甘油壓力補償缸參與密封的實現，卻總出現漸進開關固定板與活塞桿的平行度有偏差、活塞上下兩O環磨損造成活塞與缸體卡死、活塞本體上下部分的連接螺釘扭斷、活塞位置指示器在移動過程中的左右易位引起監測活塞位置的回訊開關誤報警等現象；機封緩沖液系統改造后，甘油壓力補償缸不再參與密封的實現。

3.3儀表方面

機封緩沖液系統改造后，在機封前后流程上分別增設了轉子流量計。這種設計思路的更新改進，相比較于機封緩沖液系統改造前，可以通過機封前后轉子流量計的示值變化情況，對機封泄漏情況做出準確、實時、有效的判斷，從而做出處理。

3.4壓力方面

與BD601、BD602、BD603對應的攪拌器機封密封壓力要求比正常工作壓力高0.2～0.3 MPa。機封緩沖液系統改造后，新增的兩臺高速泵BG1007D/E的出口壓力達到4.75 MPa。而且，攪拌器機封前后各新增設了調節閥，可以根據密封的好壞情況進行微調處理，以保證密封的正常。

3.5介質方面

機封緩沖液系統改造前后，密封介質由甘油改為PW水，不僅價格上比較便宜，PW水相對來說也可以自產自供自足，而且經過密封后的PW水還可以回流作為循環溶劑加以合理再利用。

3.6壽命方面

機封緩沖液系統改造前，根據實際生產情況，使用壽命平均為3個月；機封緩沖液系統更新后，根據設計說明以及另外的生產企業反映情況，使用壽命為2～3年。車間在對機封緩沖液系統進行改造過之后，截至目前為止，沒有造成停工減產惡性事件的發生。

3.7經濟方面

按一年時間為一個周期，機封緩沖液系統改造前，使用壽命按3個月處理；BA601、BA602每年損壞4臺，每臺機封按14萬元處理；機封故障影響生產，精制每次停工18 h，減產720 t，每噸損失按500元計，則可以估算出每年每臺攪拌器機封故障所造成的經濟損失是400萬元。機封緩沖液系統改造后，至少截至目前為止，沒有出現過因為機封損壞而導致的停工檢修的發生。

機封緩沖液系統改造后，使用情況十分良好，但在實際的運行與操作過程中，漸漸出現了新的問題。比如，在結晶器升溫降溫時，不好跟蹤，需要操作人員到現場配合，建議使用壓差控制；切泵容易出現較長時間間隔的出口壓力低，引起結晶器機封泄漏量變大，建議在泵出口處設置壓力表，并采用出口壓力低時，備用泵自啟動；運行中出現過油壓力表脫，導致潤滑油漏大，泵停，建議采用油壓低聯鎖，報警，備用泵自啟動。

4 結語

化工車間PTA裝置攪拌器機封頻頻失效先前是影響裝置正常安穩長優運行的一個設備熱點，而甘油自動補償系統的頻頻故障是導致機封失效的一個重要因素。車間在分析故障原因并積極尋求相應的對策后，對機封緩沖液系統進行了相關的更新改造。通過關于機封緩沖液系統改造前后優劣性進行的對比分析，結晶器攪拌器機封緩沖液系統由甘油改為PW水，使用前景十分可觀。

[1]李凱民,王仁旺. PTA裝置甘油密封系統儀表控制的改造[J].河南化工,2004(7)：37.

[2]陳寧婷. PTA裝置攪拌器機封甘油補償系統存在的問題及對策[J].河南化工,2005(22)：32-33.

2014-09-12

譚 帥(1990- )，男，助理工程師，從事設備管理工作，電話：(0379)66996282。

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1003-3467(2014)11-0047-03