常顶回流泵腐蚀原因分析及改造

任甲子，张 珂，李 科，韩国柱，周占红

（中国石油广西石化公司，广西 钦州 535000）

1 设备简介

常顶回流泵是常减压装置的关键设备之一，正常运行工况下为一开一备。某公司常顶回流泵型号为CD8 8x10x14M，泵材质为S-6，机械密封冲洗方案为 PLAN11+52。流量 629m3·h-1，扬程 112 m，入口压力0.157MPa，出口压力0.88MPa，介质为常顶石脑油，温度125℃。

2 流程简介

该常减压装置的常顶油气采用两级冷凝冷却流程。常顶油气经原油/常顶油气换热器E102换热至126℃后进入常顶回流罐D105，分离出来的气相经常顶油气空冷器A101和后冷器E120冷凝冷却后，进入常顶产品罐D101进行气液分离。液相由常顶回流泵P110抽出后，作为塔顶回流返回常压塔顶或至常顶空冷器入口。常顶产品罐顶出来的不凝气，经常顶压缩机K101升压、冷却后与常顶油再接触。产品罐底抽出的常顶油，由泵P111送至压缩机K101出口，在加压条件下与常顶气再接触，以吸收常顶气中的轻烃组分。再接触罐顶的不凝气送至RFCC装置，罐底的液相经泵P113升压后，作为直馏石脑油送至石脑油加氢装置（图1）。

图1 常顶油气两级冷凝冷却流程示意图

3 机械密封介绍

常顶回流泵P110的机械密封采用串联式机械密封（图2）。一级密封冲洗方案为PLAN11，即冲洗介质为常顶回流泵的自身介质，温度120℃，一、二级密封级间的冲洗方案为PLAN52冲洗方案，设有密封液罐，加入白油作为冷却液，由泵送环驱动循环。若一级密封泄漏，泄漏介质进入一、二级密封级间封腔后会进入密封液罐。密封液罐上设有密排至火炬线，罐顶设有压力、液位报警，在二级密封的保护下，介质不会泄漏到大气中，可保证高危介质机泵风险受控，给检修带来了充分准备时间。

图2 机械密封示意图

4 设备腐蚀原因

常减压装置的常顶腐蚀问题是每个炼油厂的难题，防腐蚀是工作的重中之重。从常顶回流泵打回流，是控制常顶温度的重要手段。常顶油经一段冷凝后，部分120℃的常顶油会积聚在常顶回流泵的备用泵中，形成不流动的死区并冷却下来，造成泵的腐蚀，主要表现在以下几个方面。

4.1 泵体腐蚀

泵转子、泵壳、泵盖存在不同程度的腐蚀，泵盖密封圈凹槽腐蚀较严重，无法安装密封圈。叶轮及叶轮口环腐蚀严重，叶轮上的分半环已完全腐蚀。叶轮口环的腐蚀间隙较大，造成泵内回流量大，超电流现象十分严重。自保电流为27A，运行期间电流已达到26A，处于高报，若在原油偏轻、气相量增大的工况下，极有可能因无法满足流量而造成电机烧毁。

4.2 机械密封腐蚀泄漏

该泵的机械密封为C8BV80/TP/C89U-80-SUF88/8-GSV82/2波纹管机械密封，动环为硬质合金，静环材质为石墨，冲洗方案采用PLAN11+52。自2015年开始，一级密封频繁出现泄漏，解体后发现，动环波纹管腐蚀撕裂，静环石墨边缘出现崩裂坑洼。

4.3 机械密封自冲洗管线泄漏

在备用或运行期间，机械密封的自冲洗管经常出现裂纹。运行期间，除某次渗漏发生在直管段外，其余几处裂纹均处于焊缝及焊缝热影响区和弯管处。

4.4 泵底排污线出现裂纹泄漏

备用回流泵的泵底排污线的焊接热影响区及直管段出现了裂纹渗漏。

4.5 回流泵出口压力表渗漏

回流泵出口压力表根部在2018年底出现了渗漏现象，在更换机封时进行了消缺。

5 以往采取的措施及效果

1）自冲洗管经过了几次更换，由碳钢改为不锈钢316后又改为碳钢，均没有得到明显的改善，仍多次出现泄漏，最后只能在碳钢冲洗管上涂抹修补剂。

2）泵底排污线采用带压堵漏打卡的方式进行了处理，并定期通过泵壳底部的密排线对备用泵进行切水。

3）在回流泵处增设预热线。由于泄漏点曾发生在泵底排污线上，怀疑泵内介质带酸性水严重，故在2016年大检修时增设了预热线，运行一段时间后发现泄漏现象仍未得到改善。因常顶回流泵为冷油泵，无需预热，预热线未再投用。

6 本次改造升级的措施及效果

6.1 泵及机械密封的材质整体升级

该公司的原油掺炼品种较多，劣质化较严重，硫含量、酸值数据均属于较高数值（表1）。针对这种工况，公司决定对回流泵进行材质升级。原回流泵的叶轮材质为CA-15，升级为CD14Mcu；泵盖及壳的原材质为ZG230-450，升级为双相钢2205；原机械密封波纹管材质为316L，升级为双相钢2205。改造后的运行状况良好。

表1 原油指标

6.2 机械密封冲洗方案的改造

将回流泵一级密封的冲洗方案由PLAN11更改为LPAN32，即用外来的清洁液体代替密封腔内的原介质，可改善密封的工作环境，提高密封的使用寿命，密封的可靠性得以增强。不间断地供应冲洗液，随时带走由运转泵摩擦副产生的热和密封运转时产生的搅拌热，密封的工作环境得到了有效改善，避免了密封腔内的气体集聚。备用泵用清洁液体冲洗后，解决了机械密封及泵壳介质不流动死区内的腐蚀现象。

我们在常顶产品泵P111出口阀后，增加了1根DN 20管，引至常顶回流泵的机械密封处（图3），冲洗温度由120℃降为40℃。通过截止阀①②来调节进入机封端面的冲洗压力，控制标准为冲洗压力比密封腔压力高0.2~0.3MPa。

图3 常顶出口阀改造示意图

7 后续仍需改进的问题

由于装置掺炼的原油中劣质品种较多，常顶石脑油腐蚀的杂质较多，会在冲洗管线及密封端面形成杂质聚集，使得动静摩擦副端面磨损，导致密封失效。因此还需在冲洗线上增加一组可以切换的过滤器或旋风分离器，并增加止回阀、流量计和温度表，以便可以通过流量计来调节冲洗量，这会在今后的进一步改造中逐步完成。

8 结语

常顶回流泵改造后，运行稳定，电机运行电流处于17A左右，机泵连续运转得到了可靠提升，有效杜绝了关键机泵密封泄漏的危险，提高了回流泵的安全性和稳定性，同时降低了该回流泵机封泄漏引起的事故和检修次数。