苯酚介质机泵机械密封改造

2015-12-31齐建伟

山西化工 2015年5期

齐建伟

（中沙（天津）石化有限公司，天津 300270）

中沙（天津）石化有限公司苯酚丙酮装置粗丙酮塔塔釜泵P－402AB，原设计采用串联式机械密封，其结构如图1所示。泵输送介质是凝固点为40℃的苯酚，输送温度130℃。该泵自装置开车以来，机械密封泄漏严重，一般运行3个月就损坏1套，每次检修时，仅材料费就需要2万元。为了减少维修费和维修工作量，公司设备管理人员成立了公关小组，分析机械密封损坏的原因，提出了多项解决措施，将机械密封结构和密封冲洗进行了改进，大幅度提高了机械密封使用寿命。

图1 串联式机械密封示意图

1 机械密封失效的原因分析［1－2］

泵泄漏的现象是泵运行一段时间后，泵缓冲液罐液位上涨，说明一级密封泄漏；紧接着介质开始从泵轴往外呈点状泄漏，并逐渐呈线性泄漏，说明两级密封均已完全失效。对泵解体发现，一级密封动、静环密封面磨损严重，二级密封弹簧已被苯酚结晶物卡死，辅助密封圈也被苯酚晶体包围，动、静环密封面同样磨损严重。

根据上述现象，判断密封失效的过程是：1）一级密封为多弹簧，结构为内装式，即，弹簧是与介质苯酚相接触的，当泵为备用状态时，因泵出口管线设计无防凝线，密封冲洗管线和密封腔体内温度低于苯酚凝固点40℃，此时，动、静环密封端面间和密封冲洗管线内存在苯酚结晶物，而密封环材质动环为碳化硅、静环石墨，均为软性材料，泵在启动瞬间，动、静环之间的苯酚结晶物磨损密封面。又因密封冲洗线堵塞，密封不能得到有效冲洗，也加快了密封面的磨损，最终导致一级密封泄漏。2）当一级密封泄漏后，按照21＋52密封冲洗方案的设计原理，一级密封腔内压力大于二级密封压力，泄漏出的介质苯酚进入到泵缓冲液罐，而缓冲液罐设计为循环水冷却撤热，温度自然低于苯酚凝固点40℃，泄漏出的苯酚进入到缓冲液罐内，并将缓冲液进出管线堵塞，导致二级密封冲洗中断，苯酚逐渐在密封腔内积聚，弹簧和辅助密封圈被卡死，失去浮动性，二级密封损坏，介质泄漏到外界，最终导致整套密封失效。

2 机械密封改造方案

2.1 一级密封改进措施

根据对机械密封失效过程的分析，对一级密封进行如下改进：1）在泵出口管线上增加防凝线，即，泵出口单向阀前后加跨线，备用泵由空备改为热备。这样，虽然运行泵流量会有一些损失，但能保证备泵泵体内介质为流动状态，解决了密封冲洗线和机械密封腔体内苯酚结晶的问题。2）对机械密封动、静环进行改造，将碳化硅对石墨改为硬质合金对碳化硅，增加耐磨性。3）将密封结构由内装式改为外装式，使机械密封弹簧不与介质接触，从而防止苯酚结晶物卡死弹簧。

2.2 二级密封改进措施

二级密封泄漏的主要原因是52冲洗方案选用的问题。52冲洗方案设计密封系统为常压，介质从一级密封泄漏后进入到二级密封系统，如图2所示。该方案要求介质为高饱和蒸汽压液体或轻烃，对于苯酚这种重组分且凝固点高的介质是不适用的。为从根本上解决苯酚外漏和结晶的问题，需对二级密封冲洗方案进行重新选择，将常压的52密封冲洗方案改为有压的53A冲洗方案，53A冲洗方案缓冲液罐通氮气加压，压力略高于一级密封腔压力，如图3所示。当一级密封泄漏后，密封冲洗液进入泵体内，从而阻止了介质外漏，保证介质苯酚不会泄漏到外部。