气体分馏装置泵用干气密封的使用及维护

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摘 要：对于石油化工行业来说，本文参照宁夏石化公司炼油40万吨/年气体分馏装置的配套转动设备对于集装式干气密封的使用情况进行统计分析，以及在日常维护、操作过程中产生的故障判断、进行分析解决，为更好的保障干气密封更好的运行，设备装置的长周期运行，提供一些经验和处理方法。

关键词：集装式干气密封 密封气 泄漏

一、概述

宁夏石化炼油厂40万吨/年气分装置的工艺介质是来自双脱系统的液化气，系统压力范围：1.0 Mpa至3.0Mpa，由于气分装置的工艺介质易燃、易爆、危险性大，故机封选型上就要求安全、环保、可靠、可长周期运行的特点。根据此要求，宁夏石化炼油厂40万吨/年气分装置机泵的机械密封选用的是由四川日机机械密封厂生产的泵用机械+干气组合式密封（CM1B/1G）型的机械密封。

二、CM1B/1G型机械密封结构

1.CM1B/1G型密封是典型的泵用集装式干气密封，主要零部件包含了静环、动环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等。静环位于不锈钢弹簧座内，用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上的旋转环——动环组件配合，如图1，它是由介质侧机械密封和大气侧干气密封前后串联布置的结构。第一级的机械密封为主密封，第二级干气密封为安全密封。第一级机械密封基本上承受全部的压差，该密封工作在泵输送的工艺介质中。第二级干气密封通常情况在很低的压差下工作，其可以利用外部气源提供缓冲气，将泄漏气体输送去火炬，同时引入带压的缓冲气还可相对降低第一级机械密封所承受的压差，抑制一级密封的泄漏，安全密封。干气密封在一定的压力下可以更理想的运行，同时缓冲气还可对少量漏出的介质气起到稀释作用，由于其摩擦副始终保持在非接触状态下运行，没有任何磨损，在一级机械密封损坏前能够一直处于理想的运转状态。

2.CM1B/1G干气密封系统 气分机泵机封CM1B/1G干气密封系统采用PLAN11+72+76冲洗方案（如图2），用氮气作为缓冲气，氮气经过滤、调压流量计、压力开关及单向阀后输入至干气密封的密封腔内，少量氮气会从干气密封的端面漏出（通常

三、宁夏炼化气分装置干气密封应用情况

1.集装式串联干气密封性能良好。根据宁夏石化炼油厂原10万吨/年气分装置开工2年内机械密封使用情况如（表1）与现40万吨/年气分装置开工2年内机械密封问题使用情况如（表2）对比：

（表1）10万吨/年气分装置开工2年内机械密封使用情况（左）

（表2） 40万吨/年气分装置开工2年内机械密封使用情况（右）

根据如表1与如表2的对比分洗可以明显看出：

1.1集装式串联干气密封 主密封比单级和普通串级机械密封的寿命长。在装置运行一级机械密封出现允许范围内的微量泄漏是很正常的，由于挥发性介质的性很差，主密封的磨损很快，使用寿命会大大缩短。干气密封做安全密封就能很好地解决这个问题，一级机械密封的微量泄漏可通过二级干气密封输送到火炬系统，且一级机械密封的微量泄漏导致二级干气密封腔压力的升高会抑制机械密封端面的汽化，又减少了机械密封的泄漏，延长了主密封的寿命同时又能保证装置的长周期运行。

1.2集装式串联干气密封大大提高了密封系统的安全性，普通串联密封的安全密封与主密封处于同时磨损状态，且主密封泄漏出的介质在第二级密封腔内汽化，使第二级密封常在汽、液相混的状态下工作，这样就使二级密封的寿命缩短，当主密封失效时安全密封的状况常常也难以乐观，甚至先于主密封失效，造成介质外漏。集装式串联干气密封的二级密封是非接触形式的干气密封，寿命要大于一级机械密封，即使一级机封泄漏正常情况下介质的泄漏均被引至低压瓦斯系统，而杜绝了介质向现场的泄漏，这一点要比原装置的普通串联机封和单级机封的安全和环保上的优势强很多。

2.集装式串联干气密封在使用中出现的问题

2.1干气密封带水引起的问题

2.1.1密封面冻结

宁夏炼化炼油厂气分装置在冬季运行，干气密封出现问题较多，一般是由氮气管线中由于开工或是投用蒸汽扫线时不慎将少量的水积攒存留在管线中，无法完全将其排出，到了冬季后这部分积水冻结在氮气总管线内，由于结冻的冰不断的升华成水蒸气，和氮气混合到一起造成了“干气”不“干”的现象，这些干气随着管线进入一级机封与二级机封间的腔体内，一部分水蒸气凝结到密封的密封面上致使机泵无法盘车。如果此时强行盘车，就会造成密封面损坏，如果是一级密封面冻结，便会造成机封泄漏等问题。

2.1.2干气调节阀冻结

在冬季干气密封中的水蒸气会在流通干气密封系统中的各部位凝结，在系统中各个管件中入口的调压阀为 阀芯直径不到1mm，水蒸气很容易在阀芯出凝结把干气管路堵塞，干气机封摩擦副就会进行干摩擦，轻者减少机封寿命，重则机封直接烧损。

2.1.3加速摩擦副的摩擦

水进入机械密封中由于水的性不好会导致加速摩擦副的摩擦降低机封寿命。

总之，“干气”不“干”会影响机封的寿命，甚至会酿成机泵损坏事故，所以要尽量保证干气不带水，一旦发现有干气带液的现象，在加强管线倒淋排凝的同时，排查是否有蒸汽线互窜液是很有必要的。往往管线内的一些积水无法排掉，就要将进密封系统管线加伴热确保水蒸气不会在干气密封系统中凝结，而是直接和干气一起进入低压瓦斯管网。

2.2设备维护不当引起的故障。

在生产过程中往往没有经验的员工处理机封密封面冻结时，会直接利用蒸汽胶带加热机封，机械密封主要的金属材质为奥氏体不锈钢，温度的变化会导致膨胀，机封的传动环主要是利用套上的紧固螺钉将轴套紧固早轴上，对其直接加热会导致传动环膨胀，造成紧固件松动，轴套向外窜动，加强了机封摩擦副的摩擦，同时对机封直接加热还会导致机封内如聚四氟乙烯等不耐温材料的性能变化，可能直接导致机封泄漏，所以加强员工对机封知识的了解，能更好的维护机泵长周期运行。

四、结束语

气分装置使用的集装式串联干气密封性能良好，但是设备日常的维护管理对设备的长周期运行起着至关重要的作用。

参考文献

[1]四川日机密封件股份有限公司 ，2010.干气密封原理及应用 第三版

[2]杨惠霞，2009.泵用干气密封技术及应用研究