节流衬套在搅拌器机械密封上的应用

李鹏 刘鉴洋

（1.浙江信汇合成新材料有限公司 浙江嘉兴 314201

（2.辽阳市锅炉压力容器检验研究所 辽宁辽阳 111000）

一、前言

双端面集装式机械密封已经广泛应用于化工生产的搅拌器装备中。与单端面机械密封相比，双端面机械密封密封性能好。在化工一些重点场合，可有效地防止危险、有毒、易燃、易爆物质的泄漏，具有高性能保险作用。

在我厂合成丁基橡胶装置中，带搅拌的反应器内工艺介质存在深冷（-100℃左右）、含悬浮颗粒性（胶粒）等特点，这对机械密封的性能提出很高要求。

二、现状分析

1.我厂聚合釜、脱气釜、气提釜均为底搅拌，机械密封为EKAT O背靠背双端面机械密封ESD 34GD系列，反应器基本参数如表2.1。

表2.1 反应器基本参数表

2.所有搅拌釜在开车初期，机械密封并没有频繁泄漏。

3.搅拌釜所用机械密封绝大多数均为一级密封先于二级密封失效。并且拆解情况多为：聚合釜机械密封动静环碎裂，动密封面常挟带胶液；脱气釜机封前端进胶，并且动静环碎裂。

4.聚合釜机械密封O型圈曾多次更换耐低温材质，并没有明显降低泄漏率。

5.泄漏多发生在反应釜间歇停釜再开时，并且伴随釜内物料切换有温度变化的情况。

三、原因分析

1.聚合釜因长时间的运行，机械密封前沿轴各点辅助密封发生磨损，物料在重力作用下的泄漏逐渐增大。当PLAN32方案按照设计冲洗量已经无法阻止深冷的聚合进料沿轴泄漏时，随着冷物料的积累，机械密封一级密封材料发生冷脆硬化，最终在启停切换的机械载荷作用下发生动静环的脆裂。

2.脱气釜和汽提釜因为长时间的运行，轴帽密封随轴转动发生磨损，最终内径增大，其泄漏通道增大。胶粒水最终由此沿轴泄漏至一级密封端面。胶粒积聚在一级端面，甚至堵塞PLAN32冲洗管线，最终润滑不良的一级密封动静环发生磨损或者断裂，从而导致机械密封泄漏。

总之，损坏原因可以归纳为：由于工艺物料的特殊性，设计的冲洗方案并没有达到理想的清洁和润滑效果，使一级密封的密封环境恶化，最终导致密封失效。

四、对应措施

在不改变机械密封结构基础上，在机械密封压盖板的外侧端上测绘制作节流衬套，使该套（或轴）的周围形成限制性密合间隙，并布置洁净的冲洗物料。

冲洗物料布置要求有：1冲洗物料与釜内物料亲和并洁净，多采用反应溶剂或稀释剂。2冲洗物料温度与釜内温度相近，使得PLAN32冲洗进釜后，不会发生强烈传质传热，进而影响反应进行。3对节流衬套与轴的间隙与冲洗物料的冲洗量进行校核。节流衬套与轴的配合间隙越大，则需要更大的冲洗量，增加物耗或者影响反应；配合间隙过小，则可能易于造成轴与衬套的磨损或者使PLAN32冲洗压力增大。另外，运行温度与节流衬套的选材也影响配合间隙选取。4节流衬套可做成迷宫密封或螺旋密封的形式。

表4.1显示我厂对冲洗物料与节流衬套与轴配合间隙的选择方案。

表4.1 冲洗物料基本参数表

五、效果对比

1 节流衬套的改造大大降低了搅拌器机械密封泄漏率，延长了机械密封使用时间。聚合釜2012年改造前泄漏13台次，2013年改造后为2两次。脱气釜、汽提釜2012年改造前泄漏7台次，2013年改造后全年未发生泄漏。

2 检修次数的减少降低了维修费用。仅考虑聚合釜保冷拆装费用和各釜机械密封维修更换密封件的备件费用，对比2012年和2013年聚合釜、脱气釜、汽提釜检修节省费用约63万元。

3 对于聚合釜、脱气釜、汽提釜来说，增设节流衬套的检修方法要大大易于大修抽轴更换轴帽密封，提高检修效率。

结论

在反复实践中，我们认识到机封泄漏的根本原因在于一级密封润滑和清洁条件恶化。机封前增设节流衬套并加冲洗的方法简单解决了该问题，并在卤化丁基装置高腐蚀性物料的搅拌釜中得以推广。

[1]付平,常德功.密封设计手册[M].北京:化学工业出版社,2009.

[2]API682-3rd.用于离心泵和回转泵的泵-轴封系统[S].美国石油学会,2004.

[3]JB/T4127.1-1999.机械密封技术条件[S].国家机械工业局,1999.