碱循环泵机封泄漏分析及改进

刘为

摘要：石油炼化企业机泵多走易燃、易爆等高危险性介质，机械密封泄漏后会造成严重后果。本文对大庆石化公司化工一厂乙烯车间（E3装置）ET-3311塔碱循环泵EP-3311泵机械密封泄漏问题进行简要分析并浅谈改进措施。

关键词：机械密封 泄漏 分析 改进

一、背景

大庆石化公司化工一厂E3乙烯装置主要由原料预处理及裂解、急冷、压缩、分离、制冷和公用工程等单元组成。通常裂解气中含有酸性气体CO2、H2S和其他气态硫化物，他们主要由裂解原料中带入，或者由炉管中焦炭与水蒸气反应生成，或者因裂解炉中残存的氧气与烃类反应生成。酸性气体会导致催化剂中毒，导致下游设备腐蚀，在低温下会结冰造成冷分馏系统堵塞。乙烯装置脱除酸性气体最常用的方法就是碱洗法。2014年，为提高的CO2处理能力，增加装置的轻烃投料量，经流程改造，E3装置在原有碱洗塔ET-3312的基础上新增ET-3311碱洗塔，将原有的ET-3312塔的洗涤水循环泵EP-3315泵改变为ET-3311塔的碱循环泵EP-3311泵，介质由锅炉给水变成浓度为2%的碱液。

二、机械密封常见失效原因

通常机械密封失效的原因有以下几种：1.由于介质的腐蚀性引起的失效，通常采用自冲洗方式进行循环冲洗，使密封腔内介质不断流动更新可以有效防止该类腐蚀发生，另外，密封材质的选择也是有效防止腐蚀失效的方式之一；2.由于磨损引起的失效，磨损失效是机械密封经常出现的一种失效形式，当机械密封摩擦副表面之间存在异物。3.由于过热损伤引起的失效，在密封面处若发生了干摩擦、冷却水中断等情况下机械密封会发生热裂现象，导致环面出现径向裂纹，从而导致失效；4.由于橡胶密封圈老化、变形引起的失效，橡胶老化表现为橡胶变硬，强度和弹性变低，严重时还会出现开裂，致使密封性能丧失；5.安装不正确，安装过程夹带杂质等都会严重影响机械密封的寿命。

三、问题分析

起初该台离心泵为大连苏尔寿泵及压缩机有限公司制造，冲洗方案为11+62，输送介质为锅炉给水，经过2014年改造变为ET-3311塔的碱循环泵后，其输送介质变为浓度2%的碱液。但在运行一段时间后发现，在机械密封处有碱液泄漏，在更换新机封后对其观察，发现在运行一段时间后仍有碱液泄漏，经分析应是机封材质已不满足现在所走介质的需求。

冲洗方案11：从泵的出口通过限流孔板到密封的循环过程。冲洗液进入密封腔靠近机械密封端面处冲洗端面，然后穿过密封腔回流到泵。

冲洗方案62：从外部对密封端面的大气侧引入冲洗液。冲洗液体可以是低压流体、氮气或清洁的水。这种方案用于单端面密封以排出氧气的存在，防止焦化（如高温碳氢化合物的工况）和冲走动态密封元件附件的不想要的物质（如腐蚀性或含盐的工况）。

四、解决方案

经分析，因泵内介质的改变对原机械密封的性能有很大影响，故根据现在的介质（浓度为2%的碱液），对该机封进行了改造，新机封的结构形式如图1。

由改造前后的结构来看，在机封的结构和冲洗方案方面并无明显变化，主要改进的还是机械密封的材质方面，具体材质变化如下：

（1） 动环的材质由原来的浸锑石墨变更为浸树脂石墨。

（2） 静环的材质由原来的反应烧结SIC变更为无压烧结SIC。

（3） 橡胶O形圈的材质由原来的全氟醚材质变更为乙丙橡胶。

五、结论

在对原有机械密封进行改造，动环、静环以及O形橡胶圈的材质进行更换后，大庆石化公司化工一厂E3乙烯装置EP-3311碱循环泵現已能满足介质由锅炉给水变成浓度为2%的循环碱液这种工况，长期运转且不发生泄漏。

我装置现场转动设备较多，而机械密封的应用正是保证这些转动设备可以长期运转无泄漏发生的关键之处。通过对机械密封失效的研究和分析，可以使我们更好地了解各种形式机械密封的结构、冲洗方案以及注意事项，对今后对转动设备的监测、维护和保养有着重要的意义。

参考文献

[1]王顺学.机械密封的失效原因分析与对策[J].陕西国防工业职业技术学院学报，2008.06