罐区乙烯泵干气密封改造

荣秀龙

摘要：储运装置乙烯输送泵经过多次检修更换机械密封，从运行到现在更换6套机械密封，机械密封寿命没有达到预期的效果，由于是涉及下游主装置的关键输送机泵，可能影响全厂安全稳定运行，并且输送的介质属于危险介质，基于上述原因，罐区装置考虑对机械密封进行改造为干气密封试用，根据乙烯泵试用情况推广到其他筒袋泵。

关键词：罐区乙烯泵;密封改造;输送泵

一、罐区乙烯输送泵目前检修及使用情况：

原乙烯泵使用的机械密封有两个缺点，液态乙烯容易气化，密封正常运转过程中靠近介质侧为液相，靠近大气端会有部分气化，形成气液混相，这种状态是机械密封运行过程中最不稳定的状态，在这种情况下机械密封摩擦副磨损加快，当乙烯气化量过大的情况下还可能推开密封面，导致密封失效。其次乙烯属于易燃物质，机械密封泄漏出的乙烯气体直接排放到大气中，该泵又处于罐区这个重大危险源的位置，给现场的生产带来了很大的安全隐患，对环境也造成了污染。一级机封如有泄漏到火炬，保证工艺气体不泄漏到大气中。

1、具体检修情况如下：

单独分析故障率较高的乙烯泵P-201A，自2016年9月使用至今16个月，共计检修更换密封4次，平均4个月检修一次，检修频率较高，远低于原来预计机械密封寿命。

该泵使用的机械密封有两个缺点，液态乙烯容易气化，密封正常运转过程中靠近介质侧为液相，靠近大气端会有部分气化，形成气液混相，这种状态是机械密封运行过程中最不稳定的状态，在这种情况下机械密封摩擦副磨损加快，当乙烯气化量过大的情况下还可能推开密封面，导致密封失效。其次乙烯属于易燃物质，机械密封泄漏出的乙烯气体直接排放到大气中，该泵又处于罐区这个重大危险源的位置，给现场的生产带来了很大的安全隐患，对环境也造成了污染。若改为串联式泵用干气密封结构，机械密封为主密封，对工艺介质进行密封;干气密封作为辅助密封，一是通过惰性气体增加主密封的背压，提高机械密封端面液膜的完整性，减少端面磨损，延长机械密封寿命;二是将机械密封的泄漏出的工艺介质收集起来，随惰性气体一起排往火炬，保證工艺气体不泄漏到大气中。对原机封密封环端面做微调，可以保证在主密封失效时介质不会直接泄漏到环境中，同时采用高压报警来监测主密封，提前发现密封泄漏，提高整个装置的安全性。同时，主密封正常微量泄漏的工艺介质可以经过密封腔收集排往火炬管网，装置的环保也得到提高。

二、设计原则及选型依据：

1、应用干气密封的优点

干气密封是非接触性密封，其特点是寿命长，可以实现零泄漏，可以消除因密封泄漏引起的安全饮隐患，减少物料损失，大大改善维修工人的劳动强度，减少接触危险性化学物质的次数，改善生产现场的空气环境，体现了经济、节能、环保的社会效益。同时，主密封失效后，二级干气密封短时间内起到备用密封的作用，防止工艺介质向大气泄漏，为泵的安全停止提供时间，对于输送危险介质来说，在一定程度上起了安全保护作用。

结合泵的实际工艺条件和现场公用工程条件，通过对轻烃罐区轻烃泵的结构特点及工艺条件分析，结合现场的密封气源的情况，为保证密封在任何时候介质也不向环境泄漏，提高装置的安全系数，决定采用集装串联式干气密封结构，密封气选用管网低压氮气。干气密封的改造不影响原密封安装尺寸的通用性，不改变原设备的结构和尺寸。

这台泵介质也为低温乙烯，是烯烃中心改造的脱乙烯塔乙烯循环泵，是双支撑的卧式泵，改造后使用效果非常好。乙烯泵出问题时就参照这台泵改造的。乙烯泵未改泵效环的结构，其余三处都做了改动。

2、干气密封性能指标

1、干气密封氮气消耗：小于0.4 标准立方米/小时。

2、干气密封使用寿命：3 年。

三、改造后效果预期：

1、设备维护方面

改造设计干气密封使用寿命预计2-3 年，对比在其他厂同类装置实际丙烯泵运行了32 个月，乙烯泵运行了33个月，基本达到了改造要求。此外，干气密封的密封气采用管网氮气，密封为集装式密封，使用过程中不需要任何维护;同时，干气密封寿命长，安装简单，减少了维修的工作量，也减少了维修密封时介质的排空损耗。可以说，改造后大大提高设备的长周期运行，为装置的长周期平稳运行提供了保证。

2、安全、环保方面

干气密封采用二级串联，可以保证在主密封失效时介质不会直接泄漏到环境中，同时干气密封可以采用高压报警来监测主密封，提前发现密封泄漏，提高整个装置的安全性。同时，主密封正常微量泄漏的工艺介质可以经过干气密封腔收集排往火炬管网，装置的环保也得到提高。

3.先进性及创新性

截止到2019年年初，新疆化工球罐区乙烯泵已运行接近三年时间，三年时间中乙烯泵经过多次检修更换机械密封，常年连续运行的乙烯泵P-201A/B、P-202A/B，从投用开始每4个月需更换1次机械密封，机械密封寿命没有达到预期的效果。

经过对机封问题的反复研究，公用工程生产中心对球罐区6台乙烯泵机械密封进行了改造。截止2020年9月，乙烯泵机封密封已连续运行26～32个月，基本达到了改造要求。

4.成果的运行成本

6台乙烯泵机械密封改造后，有效降低了密封备件的采购费用，以乙烯泵P-201A单台设备核算，改造前投用初期更换过机械密封2次，每台原装机械密封价格约为190000元，后期因原装机械密封价格过高，改为厂家维修，每次约5000元，截止改造前共计花费390000元。改造后，乙烯泵P-201A已连续26个月未检修更换过机械密封，由该泵原机械密封检修周期4个月计算，平均单台泵每年可以节约费用约15000 元，6台乙烯泵每年共计可以节约费用约90000元。

5.应用效果评价及推广前景

改造后机械密封在此类介质机泵在设备维护检修、安全环保及经济效益各方面都有较大降本增效成绩，在本项目上得到了验证，同时在检修费用、运行管理、性价比等方面也表现出明显的优势。

参考文献

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[4]张亚南.丁二烯装置泵用干气密封泄漏原因分析与改造[J].2021（2018-23）：36-37.