糠醛装置二效塔底泵的故障分析

摘 要：糠醛二效塔底泵频繁的检修严重影响了装置的平稳生产。仔细分析了机泵故障是由几个方面相互影响造成，如糠醛结焦、介质汽化、安装不良等原因。对以上原因，提出了针对性的改进措施。通过这些措施，可大幅提高密封使用寿命，满足装置安全平稳生产要求。

关键词：糠醛；结焦；措施

南阳能化公司糠醛精制装置设计处理能力10万吨/年，是蜡产品和润滑油产品的前置工序。糠醛是无色澄清的油状液体，常压下沸点161℃，氧化安定性、热安定性差。在溶剂精制的生产过程中，由于系统内存在水和空气，在高温的条件下，糠醛氧化成过氧化糠酸，糠酸使糠醛颜色由黄色变为棕色或者黑色，最后分解氧化缩合成焦。又能使原料油中不饱和烃氧化成环氧化合物，环氧化合物在过氧化糠醛酸的作用下，环氧环裂开聚合成焦，这就是糠醛装置腐蚀结焦的主要原因。该泵为二效塔底液进加热炉的进料泵，一旦故障将出现炉出口温度波动，影响整个装置换热，导致生产波动。

1 二效塔底泵运行状况

此泵型号为65AY100，机械密封为DBM55波纹管密封，介质为185℃的 二效塔底液（糠醛35%，废油65%）。机泵为单端面密封，无任何辅助设施。机泵设计安装两台，一用一备。

此泵统计运行7个月，累计故障12次。主要故障是密封泄漏10次、联轴器损坏1次、叶轮泵壳汽蚀1次。

2 二效塔底泵故障原因分析

密封的效果全靠端面液膜的有效穩定生成，液膜被破坏，机封就会泄漏。影响液膜的因素有密封表面的平面度和光洁度，适当的压紧力，稳定的气液相组成。

该泵在检修拆检时可见轴上角缝隙处，密封面、波纹管内外两侧均有焦粒生成，叶轮、轴套在轴上被粘死，每次拆卸必须破坏泵轴、轴套。因此糠醛结焦是机封失效的主要因素。

当焦粒生成在波纹管上时，将逐渐填满波纹管弹性褶壁，造成波纹管弹性补偿失效。在轴窜的作用下，液膜压紧力的变化直接破坏液膜，导致液膜失效。

密封面在转动时生成大量的机械热，而密封没有冲洗，密封腔处于泵壳最低压的部位，介质无法流动，温升加剧结焦生成，焦粒硬度很高，直接研磨密封面，密封面光洁度破坏，从而导致端面液膜破坏。

该泵介质温度180℃，略低于糠醛在该压力下的汽化温度，但在泵叶轮入口压力很低，由于平衡孔的存在造成密封腔压力等于叶轮入口压力，此时密封腔温度大于糠醛该压力下的汽化介质在密封面汽化，导致液膜压力失衡，破坏端面液膜引起泄漏。

早期的密封泄漏以糠醛以气态形式泄漏，密封有冒烟现象，轴承箱为防两端漏油有微负压改造，泄漏的糠醛气被吸入轴承箱，既破坏了油质，又引起轴承生焦，加剧了轴承损坏。轴承损坏又引起轴窜加剧，同样导致密封液膜破坏而引起密封泄漏。

机泵联轴器为轮胎联轴器，该连轴器的特点是减震性能优良，但这导致钳工在安装时找正马虎。在几次联轴器螺栓断裂后检测的对中偏差超标，螺栓承受剪切力加大，引起联轴器失效。

机泵电机有变频系统，在正常流速下，转速较低，叶轮入口吸力不大，不易发生汽蚀。但当液面波动或提量时，随着转速提高，流量加大，叶轮抽力也加大，叶轮入口压力则下降至糠醛在该压力下的汽化点，此时机泵将有明显汽蚀。糠醛结焦造成入口管路管径变细，过滤器堵塞，降低了装置的有效汽蚀余量，引起机泵汽蚀和抽空，造成泵壳穿孔、叶轮破损和密封泄漏。

过期的密封由于受到冷热、光照或潮湿环境的影响，如果存放不当，会造成密封面平面度不达标，密封圈老化引起密封泄漏。在5.11的检修中，使用了两套过期密封，安装后立即泄漏。后经检查，密封面已经扭曲不平，属于过期产品。

3 采取措施

针对以上的原因，我们将采取针对性在工艺控制和设备改造方面采取措施进行治。

糠醛结焦问题无法杜绝，但可以通过装置优化工艺来控制结焦的速度。首先提高脱气塔的真空度，使原料脱气脱水更加充分。原料换罐切水要及时，严禁带水原料进入系统。湿糠醛罐和糠醛罐使用氮封，防止糠醛氧化。在适当的条件下可用氮气汽提代替蒸汽汽提，防止糠醛氧化结焦。其次控制好炉出口温度，防止糠醛因超温结焦。或用蒸汽加热代替加热炉，降低热交换的温差，使加热温度更好控制。

为防止轴承损坏，可以采用油雾润滑技术，既大幅减少了油品消耗，也防止泵基座油污沾染。油雾润滑使用正压油雾在轴承箱内对轴承润滑，防止灰尘颗粒进入。油雾自集油箱和轴承箱两侧排出，不与其他介质二次接触，防止油品污染，延长轴承使用寿命。

对机械密封系统进行改造。将单端面机械密封改为双端面机械密封并投用自冲洗冷却线。自冲洗冷却线自泵出口经φ3mm节流孔板（控制流量，防止温度下降导致工艺参数改变），然后至冷却器，再经机封压盖自冲洗孔进入一级介质密封腔。由于泵出入口压差，自冲洗液经过冷却器降温后（80-100℃）进入介质密封腔，使密封腔介质强制流动，防止焦粒在波纹管上堆积，不但降低了密封腔的温度，还可以通过平衡孔来降低叶轮入口的温度。这样既改善了密封端面因热产生结焦，防止密封端面研磨损坏，也改善了机泵的汽蚀情况，防止因介质密封端面液膜的破坏而导致的一级密封泄漏。二级密封腔压盖出口接冷却器，然后进入蓄能罐，再由蓄能罐出口回二级密封腔。蓄能罐底部充满润滑油，上部靠弹性气包提供罐内压力（大于一级介质密封腔压力）。封油密封腔内的油通过机封轴套上的泵送环在蓄能罐和密封腔、冷却器间循环流动，通过冷却器器的降温（60℃），给一级密封波纹管和端面外侧进行冷却，可防止波纹管材质蠕变，弹性下降。蓄能罐内压力略大于介质密封腔压力，阻止介质往二级密封泄漏，当蓄能罐压力下降后，可以通过手动补油泵提升压力。润滑油在二级密封腔的存在，阻止了糠醛与空气直接接触，防止糠醛氧化结焦。

提高钳工的安装质量，使其轴窜和对中偏差均在检修规范许可范围之内。安装前对机封进行质量检查，杜绝不合格配件使用。

机泵汽蚀严重的情况下可通过改型解决。Y型泵抗汽蚀能力差，可改型为GY型管道泵，减少入口弯道阻力，还可以加装诱导轮来提升机泵抗汽蚀能力。抬高抽出塔控制液面，定期清理入口过滤器，如果管线结焦严重则需要更换管线，通过以上手段提高装置有效汽蚀余量。

4 结束语

通过上述的措施，有效地延长了二效塔底泵的检修周期，节约了配件人工等检修费用，保证了装置的平稳运行。

作者简介：刘靖安，2001年毕业于兰州石化学校，设备工程师，现从事炼化设备管理。