常頂回流泵機(jī)械密封泄漏的原因分析及改進(jìn)措施

李慶云

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535000）

1 常頂回流泵運(yùn)行概述

常頂回流泵是常減壓裝置內(nèi)的重要設(shè)備，型號為CD8 8x10x14M-1，在裝置內(nèi)的位號為P110，正常生產(chǎn)時為一用一備。該泵由6000V三相電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)額定電流為26.3A。泵的運(yùn)行參數(shù)如下：介質(zhì)為石腦油，介質(zhì)密度700kg?m-3，介質(zhì)溫度120℃，泵入口壓力0.2MPa，泵出口壓力1.0MPa，工作轉(zhuǎn)速2980r?min-1，正常流量 629m3?h-1。

常頂油氣從常壓塔C101頂部抽出，經(jīng)常頂油氣-原油換熱器E102換熱后進(jìn)入常頂回流罐D(zhuǎn)105。常頂石腦油從罐底抽出進(jìn)入常頂回流泵P110入口，經(jīng)泵加壓后分成3路：1）通過控制閥FV1038，與常頂回流罐頂出來的氣相匯合后進(jìn)入常頂空冷A101；2）經(jīng)控制閥FC1037返回到常頂回流罐入口，作為泵的最小流量線；3）經(jīng)控制閥FV1039返回常壓塔頂，作為常壓塔的熱回流。常頂系統(tǒng)流程簡圖如圖1所示。

圖1 常頂系統(tǒng)流程簡圖

2 機(jī)械密封泄漏原因分析

2.1 機(jī)械密封簡介

泵密封使用雙端面機(jī)械密封，密封沖洗方案為PLAN11＋PLAN52。機(jī)械密封的內(nèi)軸套、緊定螺釘、內(nèi)壓蓋防轉(zhuǎn)銷、銷及彈簧盒等組件的材質(zhì)均為OCr18Ni9奧氏體不銹鋼，動環(huán)材質(zhì)為浸樹脂石墨，靜環(huán)材質(zhì)為碳化硅，O型圈材質(zhì)為氟橡膠，密封墊材質(zhì)為聚四氟乙烯，傳動環(huán)、泵送環(huán)、外壓蓋及限位板材質(zhì)均為2Cr13。在正常的生產(chǎn)運(yùn)行中，常頂回流泵的機(jī)械密封投用不到1個月就出現(xiàn)泄漏，泄漏時二級密封緩沖罐的液位和壓力緩慢上升，同時機(jī)械密封部位發(fā)出尖銳的口哨聲。

2.2 機(jī)械密封泄漏原因分析

對常頂石腦油進(jìn)行化驗(yàn)分析，其氯離子含量最高達(dá)156.4mg?kg-1，化驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。對常頂外排酸性水的氯離子含量進(jìn)行分析，其氯離子含量最高達(dá)164.0mg?L-1，遠(yuǎn)超30mg?L-1的指標(biāo)，數(shù)據(jù)如表2所示。常頂?shù)氖X油回流是回流罐與常壓塔頂抽出的循環(huán)回流，氯離子有一定的集聚性，運(yùn)行一段時間后，常頂石腦油中的氯離子含量出現(xiàn)上漲，會對機(jī)械密封內(nèi)材質(zhì)為奧氏體不銹鋼的部件產(chǎn)生極強(qiáng)的腐蝕，導(dǎo)致密封失效。在PLAN11沖洗方案中，未對沖洗油進(jìn)行冷卻降溫，從泵出口引出到密封腔進(jìn)行沖洗的的工藝介質(zhì)溫度高達(dá)120℃，不能有效帶走摩擦副產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致進(jìn)入密封腔內(nèi)的沖洗油氣化，造成動靜環(huán)干磨，從而產(chǎn)生尖銳的口哨聲。

表1 常頂石腦油的氯離子含量 /mg·kg-1

表2 常頂外排酸性水的氯離子含量 /mg·kg-1

3 改進(jìn)措施

為了解決常頂回流泵反復(fù)泄漏的問題，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，確定了以下一些改進(jìn)措施。

3.1 改進(jìn)沖洗方案

把一級PLAN11沖洗方案改為PLAN32方案。從旁邊常頂產(chǎn)品泵的出口引1條DN20管線，接入常頂回流泵的一級沖洗管線。常頂產(chǎn)品泵的出口壓力為1.1MPa，進(jìn)入密封腔的壓力控制在0.45MPa，比密封腔壓力高約0.25MPa（密封腔壓力為0.20MPa）。沖洗介質(zhì)為石腦油，密度700kg?m-3，與常頂回流泵的運(yùn)行介質(zhì)相同，可確保介質(zhì)純凈。沖洗油溫度為40℃，能有效帶走動靜環(huán)摩擦產(chǎn)生的熱量，從而保證油膜穩(wěn)定，防止動靜環(huán)干磨。

3.2 升級密封材質(zhì)

改進(jìn)密封沖洗方案，只能降低密封腔溫度，不能解決氯離子的腐蝕問題。為了使機(jī)械密封能達(dá)到連續(xù)使用25000h的指標(biāo)，兼顧機(jī)封材質(zhì)的耐腐蝕性，選擇了能耐氯離子腐蝕、性能較好的材質(zhì)來制作機(jī)封。對機(jī)械密封的材質(zhì)進(jìn)行升級，機(jī)械密封內(nèi)所有使用奧氏體不銹鋼材質(zhì)的部件，全部更換為耐氯離子腐蝕較好的022Cr23Ni5Mo3N雙相鋼。

4 結(jié)論

本次常頂回流泵機(jī)械密封的改造，首先考慮到機(jī)械密封材質(zhì)的耐腐蝕性，選擇了022Cr23Ni5Mo3N雙相鋼，從而保證了較好的耐氯離子腐蝕性能；其次，對一級機(jī)械密封的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化，降低了一級沖洗溫度，最終將一級密封的自沖洗方案PLAN11改為PLAN32方案。外引了溫度較低的常頂產(chǎn)品石腦油作為常頂回流泵的封油，從而優(yōu)化了一級密封的運(yùn)行環(huán)境。實(shí)施上述方案后，常減壓裝置常頂回流泵已連續(xù)運(yùn)行半年且運(yùn)行工況良好。改造后，機(jī)械密封的運(yùn)行穩(wěn)定性顯著提高，從根本上解決了常頂回流泵的機(jī)械密封腐蝕泄漏問題，達(dá)到了預(yù)期的效果，保證了機(jī)泵的長周期安全運(yùn)行。