淺析雙重機械密封在氣分原料泵的應用與實現

杜磊 侯嘉越

摘要：在煉油化工裝置中，存在許多有毒、有害、易燃、易爆介質，如液態烴、甲醇、丙烯、丙烷等，機泵輸送此類介質對密封要求較高，按照現代的管理要求，不允許泄露，采用雙重機械密封則可以滿足大部分生產需要，本文通對氣分原料泵的雙重密封改造，使大家進一步了解雙重機械密封改造的必要性。

關鍵詞：密封;雙重機械;介質

1 裝置及設備概況及改造目的

1.1裝置及設備概況

氣體分餾裝置是利用液態烴中各組分之間相對揮發度的不同將液態烴中的輕重組分得到較高程度的分離，最終塔頂得到輕組分、塔底得到重組分的裝置。氣分原料泵是將原料罐中的液態烴輸送至脫丙烷塔，為氣體分餾提供原料，是氣分裝置的重要設備，機泵入口壓力為：0.93MPa，出口壓力：2.7MPa，操作溫度：40℃，揚程：350m，轉速：9817r/min，額定電壓：380V，額定電流：99A，額定功率：55KW。

1.2設備改造目的

氣分裝置原料泵在改造前處于單密封運行狀態，在運行過程中機泵密封發生泄露，則會直接將液態烴泄露至周圍環境中，泄漏量小，會對周圍環境造成影響，導致VOC排量超標;泄漏量過大時，容易引起火災、爆炸等情況發生，隨著國家對化工企業的安全環保要求日趨嚴峻，對機泵的要求也越來越高，而雙機械密封可以在一級密封失效時，二級密封仍可以起到密封作用，防止泄露發生。

2 設備參數及改造內容

2.1設備參數

2.2 改造方案及具體內容

2.1改造方案

氣分原料泵在機械密封改造過程中，選用了三套改造方案（API682 Plan11、API682 Plan21、API682 Plan52），而前兩次在改造完成后的試運行階段都出現了密封泄露，虹吸罐壓力明顯升高的情況，所以在第三次改造時，機械密封廠家結合機泵測繪圖紙和使用工況，重新設計了更適合現場使用的方案。

2.2 方案具體內容

2.2.1 氣分原料泵首次改造

氣分裝置原料泵為高速機泵，首次對機泵進行雙密封改造為2012年由四川日機公司進行，該公司根據技術參數及工況特點，按照API682 3rd選定沖洗的方案為：Plan11+52，Plan21+52;密封結構為：串聯式小彈簧機械密封（2CW-CW）結構，所設計密封為集裝式結構。CMG2-12、CMG2-20型儲罐為本次雙機械密封輔助系統的主要元件，其作用是儲存緩沖/隔離液，導出由緩沖/隔離液傳遞出密封端面摩擦產生的和密封腔的熱量，為雙密封提供緩沖/隔離液，從而改善機械密封的工作環境，提高機械密封的可靠性和使用壽命，擴大機械密封的適用范圍。

2.2.2 氣分原料泵二次改造

在對機泵進行第二次改造時由西安永華集團有限公司負責，該公司選用的方案為Plan52;其方案內容為串聯式機械密封無壓的緩沖液通過儲液罐，由集成式密封內的泵送環提供循環動力，主要應用在易汽化，閃蒸烴類及危險有毒有害的機泵中。儲液罐內加注46#潤滑油作為緩沖液，緩沖液壓力為常壓，如介質側密封泄漏直接進入大氣側密封，使儲液罐內壓力升高。密封泄漏情況可通過儲液罐上的液位線所示液位情況進行判斷。壓力開關設定高壓報警，報警值常用：0.1MPa。

氣分裝置原料泵分別由四川日機公司和線永華公司使用不同方案進行兩次改造，在機泵運行一段時間后，儲液罐都發生了壓力升高的現象，說明兩次改造都存在密封泄露問題。

2.2.3 氣分原料泵三次改造

從2012年至今，氣分裝置原料泵都處在單機械密封運行狀態，現場存在機油泄露，機泵附近介質氣味較大，VOC排放量超標，嚴重影響了裝置安全生產和煉廠環保壓力，為保障機泵安全運行，2019年6月，由丹東克隆集團對該泵進行第三次改造，公司結合機泵測繪圖紙和使用工況，設計了更適合現場使用的設計方案，方案中所有金屬材質都選用了316L，避免了介質對金屬材質的腐蝕造成的泄露;機械密封的石墨端面均采用日本東洋碳素進口石墨環，該石墨環密度較高，耐高溫，耐磨，耐腐蝕，避免了因介質腐蝕和高速運轉而造成的端面磨損現象;輔助密封圈全部采用了美國杜邦公司生產的全氟醚材質膠圈，耐高溫和耐腐蝕性能更加能滿足現場工況;原設備軸套配及壓蓋全部由丹東克隆公司設計制造，在安裝時發現原有增速箱和密封盤之間同心度相差80絲（0.8mm），于是將增速箱做了更換，保證了現場的安裝精度及壓縮量的準確。在機泵運行24小時后現場儲液罐壓力達到0.6MPa，介質側密封泄露，沒達到使用標準，其原因是由于美國杜邦全氟醚膠圈的耐高溫和耐腐蝕性能雖然可靠，但該膠圈材質相對較軟，抗壓性能不穩定，介質側輔助密封圈有輕微變形，2019年7月通過技術攻關后，輔助密封圈改用為（HSD90）抗暴氟橡膠材質，并對機封端面的壓縮比進行了重新計算，2019年10月進行第二次安裝，連續運行一周后機泵無機油泄露，儲油罐壓力為零，現場VOC排放量達標，確保了裝置的安全生產，解決了環保壓力。

3 維護建議

機泵運行期間要仔細儲液罐液位是否下降，如果液位下降迅速，則證明機械密封泄露，需要及時進行修理或更換密封;連接口出現漏點導致儲液罐液位低時，要注意在加注潤滑油時排空罐體內空氣，加注完畢后觀察各是否有油滲出，并需要及時消除漏點;對儲液罐液位上升的機泵作為重點觀察對象，接近高報液位時，要通過排液口排出罐體內密封油和介質的混合體，添加密封油補充到設定的液位線。

4 結論

雙機械密封的改造廣泛應用于石油化工企業，其優點明顯，可以解決大部分高危機泵的安全及環保問題。氣分裝置原料泵通過三次改造后，找到了密封失效的主要原因是由于機械密封方案選取，密封圈選材以及密封盤和增速箱間隙存在的細小差別，所以在設計和安裝時應結合機泵測繪圖紙和使用工況，對機械密封方案，設備情況及配件進行精細處理，解決機泵問題。氣分原料泵雙機械密封的改造對其他高危泵的改造具有積極的指導意義。