柴油加氢裂化装置HXB双壳体多级高压离心泵机械密封冲洗系统改造

赵 航

柴油加氢裂化装置HXB双壳体多级高压离心泵机械密封冲洗系统改造

赵 航

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316200）

介绍了浙江石油化工有限公司二期350万t·a-1柴油加氢裂化装置HXB双壳体多级高压离心泵（二段加氢进料泵）机械密封冲洗系统介质改造的情况。针对离心泵机械密封使用中泄漏问题、机械密封拆解以及机械密封冲洗系统介质改造后的运行等提出了可行性意见及大量实践数据，通过对HXB双壳体多级高压离心泵机械密封冲洗系统介质的改造，进一步保证设备长期稳定运行。

离心泵；机械密封；冲洗系统；柴油加氢

1 装置工艺简述

浙江石油化工有限公司 4 000 万t·a-1炼化一体化项目350万t·a-1柴油加氢裂化装置，由中国石化洛阳工程有限公司设计。该装置采用UOP公司提供的固定床两段式全循环柴油加氢裂化技术。UOP提供全套的加氢裂化催化剂，该催化剂系统具有脱金属、加氢精制、加氢裂化等功能。装置以直馏柴油、催化柴油、浆态床渣油加裂装置柴油和石脑油为原料，主要生产催化重整装置原料重石脑油，副产轻石脑油。该装置同时设置轻烃回收及产品精制部分，将本装置及蜡油加氢裂化装置的粗石脑油、酸性气、低分气，蜡油加氢处理装置的酸性气、低分气，柴油加氢精制装置的酸性气、低分气，石脑油加氢装置的酸性气进行轻烃回收及精制，生产精制液化气和脱硫干气、脱硫低分气。

装置由反应部分（含两段反应部分、循环氢脱硫、循环氢压缩机）、新氢压缩机部分、分馏部分、轻烃回收部分、产品精制部分组成。

2 离心泵及辅助系统概况

2.1 离心泵概况

350万t·a-1柴油加氢装置二段加氢进料泵（P-1002）是装置关重要设备之一，由嘉利特荏原泵业有限公司制造，型号为8X10X14-9stgHDB，驱动设备是由佳木斯电机股份有限公司生产的异步感应鼠笼式电机，型号为YAKS630-2WTHE2，转速 2 980 r·min-1，功率为2 500 kW。设备主要用来将二段原料缓冲罐V-1002内原料柴油经二段原料泵升压至14.282 MPa后，与循环氢混合进入R-1002反应器，起到原料增压、物料输送作用，同时控制原料反应温升，最大限度延长催化剂使用寿命。离心泵机械密封采用约翰克兰（进口）公司生产的双端面机械密封。

2.2 机械密封冲洗系统概况

机械密封冲洗系统是HXB双壳体多级高压离心泵机械密封系统的主要附件，主要包括蓄能器、换热器、机械密封、补液系统、管道、压力传感器、温度传感器以及压力表组成，如图1所示。

图1 机械密封冲洗系统参考模型

3 机械密封冲洗系统作用及使用方法

3.1 机械密封冲洗系统作用

HXB双壳体多级高压离心泵机械密封冲洗系统为PLAN 53B（强制循环密封液的双端面密封）。PLAN53B冲洗系统有以下作用：

1）冲洗与散热。必须控制液封产生的热量，这可以通过用液体冲洗密封腔以带走热量并控制温度上升而实现。

2）降低液温。在某些情况下，液温过高以致影响了密封性能。在此类情况下，必须降低温度以提高液体的性能。

3）改变密封腔压力。在某些情况下，需要增加或降低密封腔压力以提高性能。这可以通过抑制蒸发或减少密封件的热负荷实现。

4）清洁工艺液体。如果工艺液体包含不适当的固体颗粒或污染物，则需要清洁密封腔内的液体。在极端的情况下，可能还需要从密封系统外部提供清洁的液体。

5）控制密封件的大气侧。由于工艺液体与大气接触，因此它们可能会变干、结晶或结焦。防止与大气相互作用，以免对密封性能产生不利影响。

3.2 机械密封冲洗系统使用方法及工作原理

PLAN 53B在正式投用之前，进行检查和熟悉所有设备的说明书，特别是安全警告。对于PLAN53B系统而言，对蓄能器进行预充压力，检查气囊中的预充压力值，如有需要从氮气瓶给气囊再次充气，压力值根据蓄能器工作压力值执行。打开入口管线的连接，排气阀或者排气丝堵，通过入口连接使用补液系统向系统中注入20#白油作为隔离液，直到隔离液从排气孔连接处流出，关闭排气阀持续向系统加压，直到隔离器液的压力达到最大工作压力。仔细检查所有的连接点，确认是否存在泄漏。2PLAN53B流程如图2所示。

图2 PLAN53B流程示意图

PLAN 53B工作原理：促进流动依靠热虹吸装置，它是靠进出口管线的温度不同，所引起的流体密度不同来达到目的的。它与蓄能器高于密封一定的高度结合，来产生足够的压头使得液体循环。

4 机械密封泄漏分析及改造措施

4.1 机械密封泄露分析

HXB泵机械密封泄漏的原因包括：机械密封安装有误、机械密封磨穿、机械密封的O型圈损坏、节流套间隙过大、O型圈封盖损坏、冲洗液流量不足、冲洗液压力不足、冲洗液温度不正常。在此次柴油加氢装置P-1002非驱动端机械密封泄漏中发现，泄漏介质为柴油（增压介质）。随后对机械密封进行拆解，在拆解中发现冲洗介质侧补偿环面内径上有颗粒附着，非补偿环环面上有变色现象，如图3所示。

图3 机械密封拆解后补偿环

4.2 机械密封冲洗系统改造

根据对机械密封拆解检查发现冲洗介质侧补偿环面内径上有颗粒附着，非补偿环环面上有变色现象，判断为冲洗介质（10#白油）结焦造成。

PLAN53B冲洗介质为10#白油，使用最高温度120～180 ℃，柴油加氢进料泵增压介质温度为165 ℃，增压后温度高于180 ℃，长期使用造成机械内部结焦，长期阻塞冲洗通道，热量无法带走，以至于非补偿环过热变色机械密封泄漏。根据分析判断情况将冲洗介质由10#白油改为导热油。导热油与10#白油相比使用温度更高，闪点相近。冲洗介质标准对比如表1所示。

HXB双壳体多级高压离心泵机械密封冲洗系统PLAN 53B在更换介质后进行为期3个月的使用情况对比。进行一个月时，机械密封泄漏量相同，冲洗油出口温度用10#白油为介质的设备高于用导热油的设备；进行第二个月时，使用10#白油为介质的机械密封有明显渗漏现象，但低于正常机械密封泄漏标准可以正常使用；当进行第三个月时，使用10#白油为介质的机械密封泄漏量高于指标，更换机封，而使用导热油为冲洗介质的机械密封运行正常。改造后使用情况对比如表2所示。

表1 冲洗介质标准对比图

表2 改造后机械密封使用情况对比

5 结束语

1）HXB双壳体多级高压离心泵机械密封冲洗系统PLAN 53B更换介质需要与厂家沟通，设计把关，根据现场工艺与设备实际情况进行改造。

2）对于机械密封冲洗系统改造介质后试运行，要在工程师与厂家在场的情况下进行，发现问题及时停泵处理，避免造成不必要的事故。

3）将机械密封改造冲洗系统YLAN53B介质10#白油换为导热油试运前，各方要特别注意导热油介质压力，机泵启动前导热油压力绝不能低于1.0 MPa，冲洗系统内部绝不能有空气，介质保持清洁，要检查系统冷却器内冷却水投用，做好温度远传、压力远传等仪表部位的检查和抽检工作，防止运行过程中出现数据错误等问题。机泵调试过程中，要严格控制人员流动，无关人员不允许进入机泵区域。

4）机械密封冲洗系统调试工作完成后，在系统正式投用之前，要注意观察冲洗系统介质导热油的压力，检查机械密封的静态渗漏情况，如24 h泄漏量大于标准，那么将进行机械密封维修处理。

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Modification of Mechanical Seal Flushing System of Double-shell Multistage High-pressure Centrifugal Pump HXB in Diesel Hydrocracking Unit

（Zhejiang Petrochemical Co., Ltd., Zhoushan Zhejiang 316200, China）

The medium transformation of mechanical seal flushing system of HXB double-shell multistage high-pressure centrifugal pump (second-stage hydrogenation feed pump) in the second-stage 3.5 Mt·a-1diesel hydrocracking unit of Zhejiang Petrochemical Company Limited was introduced. In view of the leakage problem of centrifugal pump mechanical seal in use, disassembly of mechanical seal and operation of mechanical seal flushing system after medium modification, t feasible opinions and a large amount of practical data were put forward. Through medium modification of mechanical seal flushing system of HXB double-shell multistage high-pressure centrifugal pump, the long-term stable operation of equipment was further ensured.

Centrifugal pump; Mechanical seal; Flushing system; Medium; Diesel oil hydrofining

2022-04-04

赵航（1993-），男，吉林省松原市人，助理工程师，2015年毕业于吉林工业职业技术学院，研究方向：化工设备管理。

TQ051

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1004-0935（2023）01-0084-03