丁辛醇羰基合成攪拌釜機(jī)械密封的國產(chǎn)化改造

張新憲

（大慶石化公司化工二廠，黑龍江大慶163714）

丁辛醇羰基合成攪拌釜機(jī)械密封的國產(chǎn)化改造

張新憲

（大慶石化公司化工二廠，黑龍江大慶163714）

某丁辛醇羰基合成攪拌釜機(jī)械密封2012年后出現(xiàn)運(yùn)行故障。文中分析了機(jī)械密封故障原因，并聯(lián)合國內(nèi)知名機(jī)械密封廠家進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，對機(jī)械密封結(jié)構(gòu)、沖洗方案、零部件材質(zhì)等進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，達(dá)到了預(yù)期的改造效果。

攪拌器；機(jī)械密封；沖洗方案；運(yùn)行周期

2012年某丁辛醇裝置擴(kuò)能改造投產(chǎn)后，攪拌器原裝福斯機(jī)械密封運(yùn)行周期不穩(wěn)定，最長運(yùn)行周期17個(gè)月，最短只有5 h。因國外廠家維修供貨周期較長，邀請3家國內(nèi)知名機(jī)械密封廠家進(jìn)行該機(jī)械密封的技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)行機(jī)械密封結(jié)構(gòu)、輔助系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封的長周期運(yùn)行。

1機(jī)械密封的損壞原因分析

1.1 密封圈材質(zhì)選擇不佳

福斯機(jī)械密封原裝密封介質(zhì)側(cè)為杜邦全氟醚Kalrez膠圈，但設(shè)計(jì)與介質(zhì)不直接接觸的部位，膠圈采用均為氟橡膠，氟橡膠不耐醛，裝置開停工階段，出現(xiàn)封液壓力低于反應(yīng)釜壓力現(xiàn)象，致使釜內(nèi)含醛氣相竄入密封腔，醛對氟橡膠產(chǎn)生腐蝕，使其溶脹、產(chǎn)生麻點(diǎn)失去密封作用，導(dǎo)致大氣側(cè)機(jī)械密封泄漏，機(jī)械密封無法維持運(yùn)行［1］。

1.2 大氣側(cè)靜環(huán)掉岔及斷裂

福斯機(jī)械密封大氣側(cè)靜環(huán)固定采用銷釘固定，開孔位置在靜環(huán)外邊緣環(huán)向面，開孔較小，受力面積有限，加之在外邊緣，攪拌器啟動(dòng)初期，軸向載荷大，造成大氣側(cè)靜環(huán)斷裂或者掉岔現(xiàn)象造成機(jī)封損壞，裝置停工檢修，靜環(huán)損壞情況見圖1。

圖1 大氣側(cè)靜環(huán)受延環(huán)向面銷釘孔開裂

1.3 密封油壓差波動(dòng)較大

攪拌器機(jī)械密封為雙端面機(jī)械密封，采用Plan53A沖洗方案，見圖2。

圖2 Plan53A沖洗方案

密封罐壓力源采用造氣裝置高壓氮?dú)猓邏旱獨(dú)馊牍耷霸O(shè)有自力式減壓閥。高壓氮?dú)鈮毫Σ▌?dòng)，加之造氣氮壓機(jī)為間隙啟動(dòng)，導(dǎo)致密封油罐外來壓力源壓力頻繁波動(dòng)，膠圈反復(fù)壓縮、解壓，致使膠圈壽命降低。膠圈變形損壞情況見圖3。

圖3 變形損壞的膠圈

1.4 熱虹吸冷卻效果差

攪拌器機(jī)械密封為雙端面機(jī)械密封［2］，采用Plan53A沖洗方案，封液為10#工業(yè)白油，利用熱虹吸原理循環(huán)進(jìn)行冷卻，除此機(jī)封內(nèi)轉(zhuǎn)子上設(shè)有泵效環(huán)促進(jìn)封液循環(huán)。實(shí)際應(yīng)用冷卻效果較差，機(jī)封不穩(wěn)定。

2 機(jī)封結(jié)構(gòu)及沖洗方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

將原平衡型機(jī)械密封改為完全平衡型［3］，依據(jù)機(jī)封平衡系數(shù)值及機(jī)封運(yùn)行載荷，將其設(shè)計(jì)為完全平衡型機(jī)械密封。同時(shí)，提升大氣側(cè)膠圈材質(zhì)，將機(jī)封內(nèi)部存在可能接觸介質(zhì)的膠圈，全部采用杜邦全氟醚Kalrez膠圈，杜絕因生產(chǎn)波動(dòng)造成封液內(nèi)竄料影響機(jī)封運(yùn)行［4，5］。

2.2 重新選擇沖洗方案

選擇循環(huán)冷卻效果較好的Plan54強(qiáng)制循環(huán)冷卻沖洗方案，見圖4。

圖4 PLan54沖洗方案

同時(shí)增設(shè)配套的流量調(diào)節(jié)閥、壓差調(diào)節(jié)閥等，將機(jī)封腔內(nèi)溫度、壓力控制在較小范圍內(nèi)波動(dòng)，使機(jī)封長期處于一個(gè)相對較穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境中，利于機(jī)封長周期運(yùn)行的同時(shí)，徹底解決、根治Plan53沖洗方案熱虹吸冷卻效果差，機(jī)封腔內(nèi)氣相介質(zhì)難以排放的弊端［6～8］。

3 國產(chǎn)化改造效果

2016年檢修期間，完成機(jī)封機(jī)構(gòu)優(yōu)化、Plan54沖洗方案實(shí)施、控制系統(tǒng)調(diào)試等工作，目前丁辛醇3401A/B/C 3臺(tái)攪拌釜均采用Plan54沖洗方案。Plan54能給機(jī)封最佳的運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)結(jié)合機(jī)封結(jié)構(gòu)，最大程度降低封液壓力對機(jī)封運(yùn)行環(huán)境的影響，使機(jī)封腔內(nèi)溫度能夠長期穩(wěn)定在較小的范圍內(nèi)，能夠迅速帶走機(jī)封產(chǎn)生的熱能，同時(shí)將機(jī)封腔內(nèi)的微小固體顆粒攜帶至油過濾器濾出，能夠持久保持機(jī)封腔內(nèi)油品品質(zhì)及油溫。3臺(tái)攪拌器機(jī)械密封運(yùn)行平穩(wěn)，自改造升級(jí)已連續(xù)運(yùn)行5個(gè)月，各項(xiàng)指標(biāo)、參數(shù)均在指標(biāo)范圍內(nèi)小幅度波動(dòng)。該次改造升級(jí)，取得明顯的效果，已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的改造效果。

4 結(jié)束語

丁辛醇裝置的機(jī)械密封國產(chǎn)化改造，實(shí)現(xiàn)了裝置長周期運(yùn)行，充分證明了國內(nèi)廠家有能力研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造高端釜用機(jī)械密封。并且以沖洗方案為依托，設(shè)計(jì)、研發(fā)自己的控制系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行過程中取得了較好效果。

［1］秦大通.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：13-15.

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［3］位志興.30萬噸/年聚丙烯軸流泵機(jī)械密封的國產(chǎn)化改進(jìn)［J］.化工管理，2015（27）：126.

［4］邱吉輝.聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器大軸流泵機(jī)械密封的國產(chǎn)化研究［J］.流體機(jī)械，2005，33（9）：17-20.

［5］安禮強(qiáng)，蔡敏.環(huán)管反應(yīng)器軸流泵機(jī)械密封失效原因分析及改造［J］.機(jī)械設(shè)備，2005，32（11）：60-62.

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［7］杜國軍，張文紅，單旭光.進(jìn)口機(jī)械密封的國產(chǎn)化改造及其應(yīng)用［J］.石油化工設(shè)計(jì)，2008，25（4）：42-44.

［8］陳大治.進(jìn)口機(jī)械密封的國產(chǎn)化改造及相關(guān)應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2012（4）：73-75.

Domestication reyamp of mechanical seals in agitators of 2-ethyl hexanol oxo synthesis plant

Zhang Xinxian
（No.2 Chemical Plant of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

Operation fault of mechanical seals in agitators of a 2-ethyl hexanol oxo synthesis plant happened after 2012.This paper analyzed the cause for mechanical seal fault,and tackled key problems together with well-known domestic mechanical seal manufacturers,made optimization and revamp to mechanical seals’structure,flushing procedure and part material,and the revamp effect was achieved.

agitator;mechanical seal;flushing procedure;operation period

TQ051.7

B

1671-4962（2017）01-0044-02

2016-11-26

張新憲，男，工程師，2007年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事化工生產(chǎn)設(shè)備管理工作。