何磊 秦曉敏（中國石油大港石化公司 天津 300280）

在聚丙烯發(fā)生聚合反應(yīng)的裝置中，一個較為關(guān)鍵點的設(shè)備為聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵，它一般進(jìn)口于歐美等發(fā)到國家，與其相配套的機械密封也多為進(jìn)口產(chǎn)品。雖然這些裝置在性能方面均較為優(yōu)良，但是昂貴的價格已經(jīng)使得聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)不能承受。此外，進(jìn)口的預(yù)反應(yīng)泵所需的訂貨時間一般較長，從而為該設(shè)備的實際應(yīng)用帶來了非常大的不便。為此，本研究對預(yù)反應(yīng)泵進(jìn)行了國產(chǎn)化改造與優(yōu)化。國產(chǎn)機械密封在安裝開始時，會發(fā)現(xiàn)安全密封運行過程中存在一些十分突出的問題。通過自身的工作經(jīng)驗以及查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，首先對聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵發(fā)生常見故障的原因進(jìn)行分析，然后提出了具體的改進(jìn)措施，旨在為聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵的高效、安全地運行提供一定的借鑒與參考。

一、聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵機械密封結(jié)構(gòu)及性能

1.聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵的性能參數(shù)

關(guān)于聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵的性能參數(shù)主要包括：（1）設(shè)備的形式：軸流式；（2）泵規(guī)格型號：AH 1B；（3）輸送介質(zhì)：丙烯及主催化劑、電子體以及三乙基鋁；（4）制造廠商：比利時Moret；（5）設(shè)計流量：250m3/h；（6）入口介質(zhì)壓力：3.4MPa；（7）揚程：3.8m；（8）轉(zhuǎn)速為：2970rpm。

2.聚丙烯反應(yīng)泵進(jìn)口機械密封性的結(jié)構(gòu)及原理分析

在聚丙烯聚合反應(yīng)器中，其介質(zhì)多數(shù)處于液體狀態(tài)，如聚丙烯、白油、催化劑以及電子體等，在上述幾種液體成分中，除了白油不能燃燒外，其他液體成分均屬于易燃及易爆的成分，特別是三乙基鋁遇到空氣就會出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，若它自燃了，那么勢必會引起其他成分的爆炸與燃燒。由此可知，這就要求聚丙烯反應(yīng)裝置的“0”泄漏的標(biāo)準(zhǔn)。對此，聚丙烯反應(yīng)裝置對機械密封的要求十分嚴(yán)格。

聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵的機械秘書主要是由單側(cè)面主密封與雙極串聯(lián)安全兩個部分組成。介質(zhì)側(cè)是一套單端面集裝式密封，該部分的機械密封常被稱為“主密封”。主密封一般多裝于環(huán)管之中，主要有如下幾種類型，即：紋管機械密封、石默制的襯套、金屬外殼橡膠密封以及雙列調(diào)心球軸承等。金屬外殼橡膠密封的重要作用就是阻止丙烯顆粒向密封腔之中進(jìn)行擴散；石墨制襯套的一個重要作用就是其充當(dāng)一個徑向軸承與節(jié)流套，其可以阻擋丙烯顆粒向密封中進(jìn)行擴散，從而為密封創(chuàng)造了一個極為理想的反應(yīng)緩解。外側(cè)主要有兩套機械密封組成，由于該密封涉及整個裝置的安全性，因此將該部分稱之為“安全密封”，該部分密封主要裝于反應(yīng)環(huán)管中的外側(cè)位置，包括：大壓蓋、泵送套、波紋管機械密封以及小壓蓋等方面的內(nèi)容。中間密封及主密封的冷卻及潤滑等，主要依靠白油來順利地完成。

二、聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵的機械密封失效分析與改進(jìn)措施

1.聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵的機械密封失效分析

待聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵機械密封安裝結(jié)束后，筆者通過仔細(xì)地觀察發(fā)現(xiàn)，機械密封存在很多方面的問題，主要包括：（1）安全密封摩擦副端面出現(xiàn)尖叫的聲音；（2）在安全密封的大氣端壓蓋一側(cè)，其溫度一般比較高，封油循環(huán)的冷卻效果十分不理想。在實際的拆檢過程中，發(fā)現(xiàn)靜環(huán)出現(xiàn)熱裂圓形密封圈由于出現(xiàn)硬化現(xiàn)象而失去應(yīng)有的功能。

筆者根據(jù)自己的親身工作及查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，認(rèn)為影響安全密封失去應(yīng)有的功能的原因有很多，具體而言，主要包括如下幾個方面：（1）由于主密封及中間密封而產(chǎn)生的摩擦熱的一個部分而通過中間密封傳遞至安全密封封油，使其溫度明顯升高。整個尺寸未出現(xiàn)任何改變，產(chǎn)生氣陰，影響封油保持正常水平流動。雖然在計算摩擦熱的時候輔助元件之間的摩擦以及振動產(chǎn)生的熱量可以忽略不計，然而小彈簧與波紋管摩擦與振動而產(chǎn)生的熱量是極大的。當(dāng)波紋管密封的運轉(zhuǎn)時，由于摩擦產(chǎn)生的熱量使得封油溫度迅速上升而出現(xiàn)氣化，從而引起安全密封面潤滑液量不充分，因而發(fā)出尖叫聲音。（2）安全密封靜環(huán)于高溫條件下運行的時候，中間密封有時由于環(huán)管波動而引起靜環(huán)脫出，如果主密封出現(xiàn)泄漏，此時低溫丙烯會經(jīng)中間密封而進(jìn)入安全密封腔。

2.機械密封的改造措施

對于聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵的機械密封存在的問題，應(yīng)該采取有效的措施對其進(jìn)行改造，總體而言，主要包括如下三個方面的改造措施：（1）將安全密封泵送環(huán)位置進(jìn)行相關(guān)變動，減少安全密封壓縮量等；（2）密封之中所采用的圓形密封圈來選擇進(jìn)口件，靜環(huán)的圓形圈尺寸配合合理；（3）安全密封的前密封靜環(huán)加放松卡環(huán)。

（1）封油端

以往的摩擦副使用反應(yīng)燒結(jié)碳化硅與進(jìn)口石墨之間進(jìn)行配對，現(xiàn)采用無壓力的燒結(jié)碳化硅與進(jìn)口石墨之間相配對，這樣可以很好地改善摩擦副的摩擦性能，以預(yù)防由于溫度過高而出現(xiàn)熱裂以及剝落等方面的問題。

（2）介質(zhì)端

以往摩擦副采取反應(yīng)燒結(jié)的碳化硅與普通硬質(zhì)合金之間相配對，現(xiàn)采用無壓力燒結(jié)碳化硅與高性能的硬質(zhì)合金TC之間相配對，這樣做可以有效地預(yù)防產(chǎn)生的溫度過高、剝落以及粉料顆粒劃傷摩擦副表面。

（3）圓形密封圈

全部的圓形密封圈均采用進(jìn)口橡膠圈。

（4）改造措施實施后的效果

經(jīng)上述方法的改造，安全密封摩擦副摩擦性能得到顯著地改善，生成熱量顯著減少；封油端泵送環(huán)位置的變化，使得封油流量可以顯著增大（如在改造之前封油循環(huán)時間為8m in，改進(jìn)后僅為3m in），且摩擦生熱會被及時、有效地帶走，很好地改善了密封的工況。

結(jié)論

綜上所述，通過對聚丙烯反應(yīng)泵的機械密封存在的問題的分析，然后采取有效的改造措施，這樣才能夠提高聚丙烯預(yù)反應(yīng)泵的機械密封工作的質(zhì)量與效率。

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