浅谈酸泵密封失效问题

牛刚刚，袁浩杰，周恩松，王  波

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000）

摘  要：烷基化装置硫酸输送泵的稳定运行对装置平稳生产至关重要。针对某烷基化装置废酸外送泵频繁发生的机械密封泄漏问题，分析了泄漏原因，从密封结构设计及密封冲洗方案等方面对机械密封进行了系统性优化，将冲洗形式由内循环(Plan01)升级为外循环系统(Plan01+Plan32)。技改实施后，废酸泵的泄漏率显著降低，设备运行周期有效延长，机械密封更换频率大幅减少。实践结果验证了该机械密封优化技改方案的有效性与实用性，为同类机泵的密封技术改造提供了有益借鉴。

关键词∶机械密封；泄漏；浓硫酸;冲洗方案

1 装置及设备运行概况

1.1 装置流程

某公司55万tV/a烷基化装置采用美国鲁姆斯CDAIky公司的低温硫酸法工艺，分为原料预处理和烷基化2个部分。甲基叔丁基醚（MTBE）装置来的混合碳四在预加氢处理下，脱出氧化类物质及杂质后与丁二烯抽提装置来的抽余液、轻烃回收装置来的异丁烷(C₄>98%）,在催化剂(高浓度硫酸>99.2%）作用下进行烯烃与异丁烷的反应，主要产品是烷基化油，副产品为正丁烷、液化石油气和少量燃料气。自2019年投产以来，该装置1组废酸外送泵因不同程度的机械密封泄漏，导致频繁切换备机及更换机封。

1.2 机泵参数

该废酸外送泵采用OH2型单蜗壳悬臂式离心泵，设计额定流量为5m²/h，扬程为143m，额定温度为40℃,转速为2950r/min,电机功率为30kW。采用单端面机械密封（设计使用寿命8000h），冲洗方案为Plan01，泵设计最大工作压力为5.0MPa，最高温度为68℃，壳体及叶轮材质为20合金（Alloy20)。因输送介质为浓硫酸(浓度>91%，密度较大)，叶轮选用开式叶轮结构。正常工况下，泵人口压力为1.8kPa，出口运行压力约为2.3MPa，介质温度约为36℃，运行电流约为58A，流量约为4.5m²/h，轴承润滑采用油雾润滑。

2 机械密封形式简介

设备采用单端面机械密封。其原理是，依靠1对垂直于旋转轴线的端面（动环与静环），在流体压力、补偿机构弹力(或磁力)及辅助密封件的共同作用下，保持紧密贴合并相对滑动，从而阻止流体沿轴泄漏。设备运转时，动环随轴旋转，静环固定，二者端面形成相对滑动。端面光滑紧密贴合，配合辅助密封件共同阻止介质从其他路径泄漏。密封动环和静环材料为碳化硅(SiC),轴套和基体材料为20 合金(Alloy 20)。辅助密封冲洗方案采用APIPlanO1，即介质从泵排出口引至密封腔的内循环冲洗，设计冲洗流量>8L/min。结构示意图如图1所示。

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