聚丙烯装置进料泵泄漏原因探析

聚丙烯装置进料泵泄漏原因探析

张永刚

抚顺石化公司乙烯部聚丙烯车间

摘要：本文中主要分析了聚丙烯装置进料泵的运行原理，并对聚丙烯装置进料泵的泄漏因素进行探究，同时提出了解决聚丙烯装置进料泵泄漏问题的措施，有效提升了聚丙烯装置在实际应用过程中的密封性与使用寿命。

关键词：聚丙烯装置；进料泵泄漏；改造

聚丙烯是应用较为广泛的石油产品之一，在聚丙烯生产过程中，由于生产工艺的影响以及聚丙烯装置进料泵的结构设计，容易出现聚丙烯进料泵的泄漏。本文中以某企业的聚丙烯装置进料泵泄漏情况为基础进行实例分析，并对该装置进行优化改进，验证了改进措施的合理性。

一、概述

    某企业聚丙烯装置中所使用的进料泵为P310B立式泵，该进料泵包含电动机、增速泵、循环流体密封系统等组成。P310B立式泵在运转过程中出现了泄漏故障，导致丙烯产品泄漏以及润滑油、密封液流失等问题，造成丙烯装置不能正常运行，也影响了企业的经济效益。

二、聚丙烯装置进料泵问题分析

在应用P310B立式泵进行聚丙烯生产的过程中，该进料泵多次出现密封泄漏的问题，导致储液装置的液位快速下降，并存在密封液的轴间泄漏，严重影响聚丙烯装置的运行状态。在对装置机械密封进行检测的过程中，可明确发现密封摩擦副临近介质的一面存在较为严重的磨损问题，且能够在机械密封件的内部检测到聚丙烯。在分析进料泵的故障问题时，分别对机械密封的安装、材料以及结构设计等方面进行检测，可基本排除安装错误以及材料质量不合格等因素，故本文中主要针对机械密封在结构设计上的缺陷进行分析。

（1）由于聚丙烯生产工艺的影响，流体中含有大量的杂质，使得流体输送过程中产生的摩擦力较大，且该摩擦力会直接作用于摩擦副，导致密封摩擦副容易出现严重的磨损问题，影响摩擦副的使用寿命与运行状态，并造成机械密封的泄漏问题。同时，该进料泵在生产过程中的压力负荷较高，为满足聚丙烯生产工艺的要求，该进料泵的实际进口压力为1.8 MPa，实际出口压力为5.7 MPa，其实际进口压力与实际出口压力都要高于理论值，但进料泵的密封液压力与理论值一致，造成进料泵的出液压力高于密封液压力，这也会进一步加剧摩擦副的磨损问题，并导致聚丙烯颗粒进入机械密封件中。因此，在对聚丙烯装置的进料泵的泄漏问题进行分析时，应充分考虑工艺条件对设备运行状态的影响。

（2）在分析进料泵结构设计的过程中，可发现在流体一侧的固定环底座存在过薄的问题，使固定环底座的稳定性较差，存在一定的隐患。固定环与固定环座轴的刚性面相接触，且固定环与静止环密封O形圈的径向一致，该设计也较为容易导致固定环的变形问题，不利于装置的长期运行。在对装置进行测试的过程中可明确发现固定环、静止环在一定压力作用下会出现变形。当腔室内的压力为4.4 MPa时，台面开始出现变形问题，此时继续增大压力，静止环则会开始变形，且由于静止环与固定环的连接，较为容易造成固定环内侧的变形，进而导致密封件的渗透。

（3）对进料泵在大气一侧的机械密封进行检测时，也能够发现密封面的端面压力与理论值存在一定差异。端面比压的正常范围应在0.5 MPa至0.7 MPa之间，而根据机械设计手册对该装置密封面的端面比压进行计算，其端面比压的实际值为0.26 MPa，故大气一侧密封面的端面压力过低。此时，介质施压过程中施加至端面的轴向负荷过小，在液膜压力的作用下，密封面的端面容易出现偏移的现象，从而造成大气一侧密封面的泄漏问题。

三、改进措施分析

根据对装置机械密封在结构设计方面存在的问题进行总结，可有针对性地提出解决上述问题的改进措施，以有效解决机械密封的泄漏问题，本文中主要从以下三个方面进行论述。

（1）降低轴的摆动。对装置的一级叶轮、二级叶轮的平衡孔进行螺纹扩孔操作，并使用金属黏合剂与螺钉堵塞一级叶轮、二级叶轮的平衡孔。此时会使得装置内的轴向压力增大，且当装置内温度超过110 ℃后，三级叶轮的平衡孔也会出现堵塞，有效控制了轴的摆动过程，能够降低装置运行中的振动变化，对于维持装置的稳定性有一定帮助，从而避免轴摆动过大加剧机械密封泄漏。

（2）优化机械密封。根据对进料泵的泄漏问题进行分析可知，造成装置泄漏的主要因素为进料泵机械密封的结构问题，因此，为彻底解决丙烯装置进料泵的泄漏，促使装置的稳定运行，需对进料泵的机械密封进行结构优化。该进料泵的机械密封件存在部分平衡的特点，导致密封面在实际应用过程中较为容易出现磨损等问题，造成机械密封的泄漏。故可将机械密封件更换为完全平衡结构，使其承压能力得到提升，并能够提升液态膜的质量，从而避免机械密封的磨损等问题。

同时，本文中对机械密封在优化前后的性能进行了一定分析。机械密封的部分平衡结构会使端面压力随着流体压力的增大而迅速增大，当流体压力较大时，会造成端面的磨损问题严重，且优化前的动环一般为普通的石墨材质，传热性与耐磨性较差。而机械密封的完全平衡结构能够实现端面液体压力的平衡，当作用于端面的流体压力增大时，端面压力会呈现缓慢上升的趋势，使得该过程中产生的磨损问题得到了有效控制。同时，在优化后，装置的动环为浸金属石墨，传热性以及耐磨性都有所提升，有助于机械密封性能的提升。

（3）对固定环进行改进。在对固定环进行改进的过程中，需对固定环与固定环底座的接触方式进行优化，使其由刚性面的直接接触转变为间接接触，同时将O形环作为缓冲装置，并对固定环的内圈进行一定的加厚处理，使其能够承受的负载增大，有效防止固定环的变形问题，避免固定环的变形影响密封件的摩擦副。在完成固定环的改进后，对固定环与固定环底座施加压力，可发现固定环与固定环底座能够在4.0 MPa的压力作用下保持稳定状态，其抗压能力得到了一定的提升，使装置的密封件摩擦副能够得到全面的保护，同时有助于避免装置进料泵的泄漏。

总结

在对聚丙烯装置的进料泵进行优化改进后，有效提升了其机械密封的性能，并降低了装置运行过程中产生的振动变化，使聚丙烯装置的稳定性得到提升，同时有助于消除聚丙烯装置的隐患问题。故上述改进措施具有一定的实用性，能够控制聚丙烯装置的维护成本，提升企业的整体效益。

参考文献：

[1]马春叶,鲁兵.SIS系统国产化在聚丙烯装置的应用[J].中国仪器仪表,2023(11).

[2]王丹.聚丙烯装置机械密封的泄漏原因分析[J].化学工程与装备,2022(06).

[3]罗涵.聚丙烯装置施工管控难点及对策[J].建设监理,2023(10).