加氫裂化熱油泵機(jī)械密封泄漏原因分析與對策

馬建勛，趙紅毓

（1.中國石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京100029；2.中國石油大慶石化公司建設(shè)公司，黑龍江大慶163714）

加氫裂化熱油泵機(jī)械密封泄漏原因分析與對策

馬建勛1，趙紅毓2

（1.中國石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京100029；2.中國石油大慶石化公司建設(shè)公司，黑龍江大慶163714）

針對加氫裂化裝置熱油泵機(jī)械密封頻繁泄漏的問題，分析了機(jī)械密封摩擦副端面的損傷原因。找出了熱油泵機(jī)械密封頻繁泄漏原因，得出了沖洗液溫度過高不能冷卻密封面，導(dǎo)致密封面熱損傷和機(jī)械損傷，造成機(jī)械密封快速失效，并提出了具體的解決方案。

熱油泵；機(jī)械密封；泄漏；沖洗

加氫裂化裝置的熱油泵由于其泵內(nèi)介質(zhì)溫度高、粘度大，有些介質(zhì)還有固體顆粒，運(yùn)行條件惡劣，所以機(jī)械密封失效頻率較高。某加氫裂化裝置加工能力2 000 kt/a，裝置分反應(yīng)、分餾、吸收穩(wěn)定、脫硫4個單元，主要生產(chǎn)汽油、航煤、柴油等油品，尾油作為乙烯裂解原料。其中分餾單元分餾塔中下部有4臺熱油泵，分別為分餾塔進(jìn)料泵P-3204，柴油泵P-3205，尾油泵P-3206，回流泵P-3208。這4臺熱油泵頻繁出現(xiàn)機(jī)械密封泄漏情況，不僅增加了設(shè)備的維修成本，而且造成設(shè)備可靠度下降，嚴(yán)重影響裝置的長周期安全、穩(wěn)定運(yùn)行［1］。

1 存在問題

該裝置4臺熱油泵輸送的介質(zhì)的溫度在240～290℃之間，輸送介質(zhì)分別為加氫裂化反應(yīng)生成油、柴油和尾油。

在運(yùn)行中，4臺熱油泵機(jī)械密封頻繁發(fā)生泄漏故障，泄漏量基本在30滴/min左右，密封已基本失效。該裝置4臺熱油泵機(jī)械密封1個月左右就要更換1次，平均使用時間最高不到800 h，使用壽命遠(yuǎn)低于機(jī)械密封的正常使用壽命［2］。

所有失效的機(jī)械密封都是從動環(huán)與靜環(huán)之間的動密封泄漏點(diǎn)泄漏的。拆開失效的機(jī)械密封檢查，發(fā)現(xiàn)大部分機(jī)械密封的動環(huán)、靜環(huán)和波紋管處都有比較嚴(yán)重的積碳結(jié)焦情況，動環(huán)表面還有明顯的劃痕損傷，見圖1。

圖1 機(jī)械密封表面積碳和劃痕損傷

對機(jī)械密封輔助沖洗系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)沖洗液冷卻器內(nèi)部存在嚴(yán)重的結(jié)垢情況，換熱盤管外壁和冷卻器殼體內(nèi)壁都結(jié)滿水垢，見圖2。

圖2 沖洗液冷卻器盤管結(jié)垢情況

2 原因分析

造成動、靜環(huán)密封面損傷原因主要有3種［3］。

（1）機(jī)械磨損：主要是動、靜環(huán)之間侵入較大顆粒物，造成動、靜環(huán)密封面磨損，摩擦副的正常配合關(guān)系被破壞。

（2）熱損傷：主要是由于機(jī)械密封在使用過程中過熱引起。機(jī)械密封的摩擦副一般都會使用經(jīng)合成樹脂浸漬過的石墨環(huán)。當(dāng)摩擦副端面過熱，溫度大于200℃時，浸漬的樹脂會分解和碳化，使石墨環(huán)硬度和強(qiáng)度下降，耐磨性降低，石墨環(huán)的磨損速度急劇加快，從而造成密封面的損傷［4］。

（3）腐蝕損傷：可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。機(jī)械密封接觸腐蝕性介質(zhì)就會產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕是由于密封環(huán)兩種金屬在電介質(zhì)溶液中的電差不同，從而產(chǎn)生電位差，形成電池作用，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

對4臺熱油泵的密封沖洗液進(jìn)行了溫度測量，測量結(jié)果見表1。

表1 熱油泵密封沖洗液溫度

由表1可以看出，4臺熱油泵的沖洗液出冷卻器的溫度都在220℃以上，沖洗液的出入口溫差均小于20℃，可見沖洗液在冷卻器中沒有得到充分冷卻。這樣高溫的沖洗液打回密封腔，對機(jī)械密封根本起不到應(yīng)有的冷卻作用。

由于沖洗液無法起到良好冷卻作用，摩擦副處在200℃以上的高溫下工作。4臺熱油泵機(jī)械密封的動環(huán)均采用了合成樹脂浸漬的石墨材質(zhì)。浸漬的合成樹脂在溫度超過200℃的環(huán)境下會快速的分解、碳化，使得動環(huán)的硬度和強(qiáng)度迅速下降，造成磨損加劇。

3 改進(jìn)措施

改用API682 Plan32外沖洗方案，從外部引入清潔的介質(zhì)作為沖洗液注入密封腔。這樣就舍去了原Plan21沖洗方案中的密封沖洗液冷卻器，不存在冷卻器結(jié)垢影響沖洗液溫度的問題［5］。

新增1臺外沖洗液罐和2臺外沖洗液泵（一開一備）。引吸收穩(wěn)定單元換熱器E-3302換熱后120℃左右的柴油產(chǎn)品進(jìn)入外沖洗液罐。沖洗液經(jīng)過緩沖后，進(jìn)入外沖洗液泵增壓至1.0 MPa，分別送往分餾塔進(jìn)料泵P-3204、柴油泵P-3205、尾油泵P-3206、回流泵P-3208的密封腔。同時，為保證外沖洗液系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，增設(shè)返回線，部分沖洗液返回外沖洗液罐，在返回線上增設(shè)一個壓力控制閥，通過壓控閥保持沖洗液壓力穩(wěn)定。在裝置開、停工階段，引柴油進(jìn)外沖洗液罐作為補(bǔ)充。

4 改造效果

在API Plan32密封沖洗方案投用8個月后，對4臺熱油泵機(jī)械密封泄漏、維修情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，改用產(chǎn)品柴油作為外沖洗液沖洗密封腔后，4臺熱油泵的機(jī)械密封泄漏失效次數(shù)明顯降低。在8個月的統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，只有P-3206和P-3208各發(fā)生過1次機(jī)械密封泄漏失效。

5 結(jié)束語

（1）必須重視對API Plan21自沖洗方案中沖洗液冷卻器的維護(hù)?；ぱb置循環(huán)水硬度普遍較大，循環(huán)水不適合作為熱油泵機(jī)械密封沖洗液的冷卻水。

（2）API Plan32沖洗方案適合用于熱油泵的單端面機(jī)械密封，外沖洗介質(zhì)要溫度較低，壓力穩(wěn)定，且不會對泵內(nèi)介質(zhì)造成污染。

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JB/T 8723-2008焊接金屬波紋管機(jī)械密封［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：11-13.

［2］陳偉，顧紅.API682密封標(biāo)準(zhǔn)淺析［J］.化工設(shè)備與管道，1999 ，36（6）：34-38.

［3］顧永泉.機(jī)械密封實(shí)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：59-65.

［4］王汝美.實(shí)用機(jī)械密封技術(shù)問答［M］.北京：中國石化出版社，2004：65-67.

［5］劉香正.處理化工機(jī)械密封泄漏方法談［J］.黑龍江科技信息，2011（3）：63-65.

Analysis of cause for leakage of mechanical seal in hot oil pump of hydrocracking unit

Ma Jianxun1，Zhao Hongyu2
（1.Economic Technology Research Institute of Sinopec Group，Beijing 100029，China;2.Construction Company of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

TAim at the problem of frequent leakage of the mechanical seal in hot oil pump of hydrocracking unit,the damage cause for friction pair end face of the mechanical seal was analyzed,the cause for frequent leakage of the mechanical seal in hot oil pump was found out,the conclusion was obtained that the flushing fluid had a too high temperature to cool the sealing surface,and this resulted in heat damage to the sealing surface,and thus caused quick failure of the mechanical seal.Specific solutions were put forward.

hot oil pump;mechanical seal;leakage;flushing

TE964

B

1671-4962（2017）05-0044-02

2017-05-12

馬建勛，男，工程師，2004年畢業(yè)于大連理工大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事設(shè)備管理和節(jié)能研究工作。