常頂回流泵腐蝕原因分析及改造

任甲子，張 珂，李 科，韓國柱，周占紅

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535000）

1 設(shè)備簡介

常頂回流泵是常減壓裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，正常運行工況下為一開一備。某公司常頂回流泵型號為CD8 8x10x14M，泵材質(zhì)為S-6，機械密封沖洗方案為 PLAN11+52。流量 629m3·h-1，揚程 112 m，入口壓力0.157MPa，出口壓力0.88MPa，介質(zhì)為常頂石腦油，溫度125℃。

2 流程簡介

該常減壓裝置的常頂油氣采用兩級冷凝冷卻流程。常頂油氣經(jīng)原油/常頂油氣換熱器E102換熱至126℃后進入常頂回流罐D(zhuǎn)105，分離出來的氣相經(jīng)常頂油氣空冷器A101和后冷器E120冷凝冷卻后，進入常頂產(chǎn)品罐D(zhuǎn)101進行氣液分離。液相由常頂回流泵P110抽出后，作為塔頂回流返回常壓塔頂或至常頂空冷器入口。常頂產(chǎn)品罐頂出來的不凝氣，經(jīng)常頂壓縮機K101升壓、冷卻后與常頂油再接觸。產(chǎn)品罐底抽出的常頂油，由泵P111送至壓縮機K101出口，在加壓條件下與常頂氣再接觸，以吸收常頂氣中的輕烴組分。再接觸罐頂?shù)牟荒龤馑椭罵FCC裝置，罐底的液相經(jīng)泵P113升壓后，作為直餾石腦油送至石腦油加氫裝置（圖1）。

圖1 常頂油氣兩級冷凝冷卻流程示意圖

3 機械密封介紹

常頂回流泵P110的機械密封采用串聯(lián)式機械密封（圖2）。一級密封沖洗方案為PLAN11，即沖洗介質(zhì)為常頂回流泵的自身介質(zhì)，溫度120℃，一、二級密封級間的沖洗方案為PLAN52沖洗方案，設(shè)有密封液罐，加入白油作為冷卻液，由泵送環(huán)驅(qū)動循環(huán)。若一級密封泄漏，泄漏介質(zhì)進入一、二級密封級間封腔后會進入密封液罐。密封液罐上設(shè)有密排至火炬線，罐頂設(shè)有壓力、液位報警，在二級密封的保護下，介質(zhì)不會泄漏到大氣中，可保證高危介質(zhì)機泵風(fēng)險受控，給檢修帶來了充分準備時間。

圖2 機械密封示意圖

4 設(shè)備腐蝕原因

常減壓裝置的常頂腐蝕問題是每個煉油廠的難題，防腐蝕是工作的重中之重。從常頂回流泵打回流，是控制常頂溫度的重要手段。常頂油經(jīng)一段冷凝后，部分120℃的常頂油會積聚在常頂回流泵的備用泵中，形成不流動的死區(qū)并冷卻下來，造成泵的腐蝕，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1 泵體腐蝕

泵轉(zhuǎn)子、泵殼、泵蓋存在不同程度的腐蝕，泵蓋密封圈凹槽腐蝕較嚴重，無法安裝密封圈。葉輪及葉輪口環(huán)腐蝕嚴重，葉輪上的分半環(huán)已完全腐蝕。葉輪口環(huán)的腐蝕間隙較大，造成泵內(nèi)回流量大，超電流現(xiàn)象十分嚴重。自保電流為27A，運行期間電流已達到26A，處于高報，若在原油偏輕、氣相量增大的工況下，極有可能因無法滿足流量而造成電機燒毀。

4.2 機械密封腐蝕泄漏

該泵的機械密封為C8BV80/TP/C89U-80-SUF88/8-GSV82/2波紋管機械密封，動環(huán)為硬質(zhì)合金，靜環(huán)材質(zhì)為石墨，沖洗方案采用PLAN11+52。自2015年開始，一級密封頻繁出現(xiàn)泄漏，解體后發(fā)現(xiàn)，動環(huán)波紋管腐蝕撕裂，靜環(huán)石墨邊緣出現(xiàn)崩裂坑洼。

4.3 機械密封自沖洗管線泄漏

在備用或運行期間，機械密封的自沖洗管經(jīng)常出現(xiàn)裂紋。運行期間，除某次滲漏發(fā)生在直管段外，其余幾處裂紋均處于焊縫及焊縫熱影響區(qū)和彎管處。

4.4 泵底排污線出現(xiàn)裂紋泄漏

備用回流泵的泵底排污線的焊接熱影響區(qū)及直管段出現(xiàn)了裂紋滲漏。

4.5 回流泵出口壓力表滲漏

回流泵出口壓力表根部在2018年底出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象，在更換機封時進行了消缺。

5 以往采取的措施及效果

1）自沖洗管經(jīng)過了幾次更換，由碳鋼改為不銹鋼316后又改為碳鋼，均沒有得到明顯的改善，仍多次出現(xiàn)泄漏，最后只能在碳鋼沖洗管上涂抹修補劑。

2）泵底排污線采用帶壓堵漏打卡的方式進行了處理，并定期通過泵殼底部的密排線對備用泵進行切水。

3）在回流泵處增設(shè)預(yù)熱線。由于泄漏點曾發(fā)生在泵底排污線上，懷疑泵內(nèi)介質(zhì)帶酸性水嚴重，故在2016年大檢修時增設(shè)了預(yù)熱線，運行一段時間后發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象仍未得到改善。因常頂回流泵為冷油泵，無需預(yù)熱，預(yù)熱線未再投用。

6 本次改造升級的措施及效果

6.1 泵及機械密封的材質(zhì)整體升級

該公司的原油摻煉品種較多，劣質(zhì)化較嚴重，硫含量、酸值數(shù)據(jù)均屬于較高數(shù)值（表1）。針對這種工況，公司決定對回流泵進行材質(zhì)升級。原回流泵的葉輪材質(zhì)為CA-15，升級為CD14Mcu；泵蓋及殼的原材質(zhì)為ZG230-450，升級為雙相鋼2205；原機械密封波紋管材質(zhì)為316L，升級為雙相鋼2205。改造后的運行狀況良好。

表1 原油指標

6.2 機械密封沖洗方案的改造

將回流泵一級密封的沖洗方案由PLAN11更改為LPAN32，即用外來的清潔液體代替密封腔內(nèi)的原介質(zhì)，可改善密封的工作環(huán)境，提高密封的使用壽命，密封的可靠性得以增強。不間斷地供應(yīng)沖洗液，隨時帶走由運轉(zhuǎn)泵摩擦副產(chǎn)生的熱和密封運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的攪拌熱，密封的工作環(huán)境得到了有效改善，避免了密封腔內(nèi)的氣體集聚。備用泵用清潔液體沖洗后，解決了機械密封及泵殼介質(zhì)不流動死區(qū)內(nèi)的腐蝕現(xiàn)象。

我們在常頂產(chǎn)品泵P111出口閥后，增加了1根DN 20管，引至常頂回流泵的機械密封處（圖3），沖洗溫度由120℃降為40℃。通過截止閥①②來調(diào)節(jié)進入機封端面的沖洗壓力，控制標準為沖洗壓力比密封腔壓力高0.2~0.3MPa。

圖3 常頂出口閥改造示意圖

7 后續(xù)仍需改進的問題

由于裝置摻煉的原油中劣質(zhì)品種較多，常頂石腦油腐蝕的雜質(zhì)較多，會在沖洗管線及密封端面形成雜質(zhì)聚集，使得動靜摩擦副端面磨損，導(dǎo)致密封失效。因此還需在沖洗線上增加一組可以切換的過濾器或旋風(fēng)分離器，并增加止回閥、流量計和溫度表，以便可以通過流量計來調(diào)節(jié)沖洗量，這會在今后的進一步改造中逐步完成。

8 結(jié)語

常頂回流泵改造后，運行穩(wěn)定，電機運行電流處于17A左右，機泵連續(xù)運轉(zhuǎn)得到了可靠提升，有效杜絕了關(guān)鍵機泵密封泄漏的危險，提高了回流泵的安全性和穩(wěn)定性，同時降低了該回流泵機封泄漏引起的事故和檢修次數(shù)。