元坝净化厂是中国石化第二大高含硫天然气处理厂, 年处理酸性气40亿立方, 外输产品气32亿立方, 2014年12月10日元坝净化厂第二联合装置一次试车投产成功, 标志着“川气东送”工程实现进一步跨越。
尾气吸收塔底泵P-402是元坝净化厂天然气脱硫装置尾气处理单元关键核心设备, 主要作用是将尾气单元脱硫溶剂输送至脱硫塔进行重复利用。设备采用多级筒袋式结构, 设计流量214 m3/h, 处理介质为半富胺液, 介质温度37℃。设备轴封装置采用集装式双端密封机械密封, 辅助密封为0.24Mpa氮气密封系统。下表为设备主要参数。
元坝净化厂四套天然气处理装置, 每套装置共2台尾气吸收塔底泵 (P-402) , 自2014年12月四套联合相继投用以来, 陆续出现机封泄漏。我们通过对典型设备130-P-402B进行分析研究, 前期维修后设备投用不超过30天, 泄漏量增大至5L/天, 下图为2016年该设备两次维修后投用机封泄漏趋势图。
该型号设备主要存在的问题是设备投用后, 经过短期运行, 介质从机械密封处泄漏。技术人员对设备机封进行解体检查后, 发现机械密封动静摩擦副无明显凹凸点、热损伤、杂质。故判断可能存在的问题:1.机械密封动静环端面比、弹簧比压不合适、2.氮气密封压力不当、3.运行操作波动大[1]。
对机械密封端面比、弹簧比压进行重新计算, 选取适合的端面比、弹簧比压, 从而对机械密封端面贴合进行调整。
设备前期运行时, 氮气密封入口压力设定值为0.24Mpa, 由于对机械密封端面比、弹簧压比进行了调整, 通过计算得出, 弹簧比压在0.18Mpa, 所以将氮气入口压力降低至0.2Mpa运行。
由公式弹簧比压Pt=F弹/S=212N/1.9291*10-3m2=0.110Mpa, 当该值偏小, 当出现液体压力波动, 设备振动时, 有影响端面贴合的可能。考虑到该设备为尾气单元关键设备, 设备流量较大, 正常运行在160t/h左右, 且介质侧需定期清理, 在操作过程中若出现较大波动会对设备机械密封贴合产生一定影响。故对设备操作进行一定调整[3]。
Ⅰ) 该型设备启泵前最先回流阀位设定开度40%;Ⅱ) 启动设备后, 该设备最小回流线流量控制在90t/h±5t/h以内;Ⅲ) 设备切换时, 操作人员需控制待切换泵最先回流线流量在90t/h±5t/h。通过对设备氮气密封压力重新调整、以及工艺操作优化, 2016年12月10日起, 130-P-402B自投用以来设备运行良好, 机械密封泄漏一直处于良好水平, 低于0.5L/天。
综上所述, 元坝净化厂多级泵P-402机械密封泄漏主要是由于设备本体机械密封端面比、氮气密封压力以及工艺操作的不完善造成。经过半年多的整改和运行, 该设备泄漏问题已得到解决。设备的良好运行, 节约了检修维护费用, 降低了生产成本, 减少了胺液泄漏对环境的污染, 经济效益显著。
摘要：元坝天然气净化厂天然气净化装置尾气吸收单元关键设备尾气吸收塔底泵P-402自2014年试车投产起, 多次出现设备机械密封装置泄漏问题。通过对设备结构参数研究、过滤器选型、操作规程调整、机械密封改造, 并经过长期运行试验后, 成功解决设备机械密封泄漏问题, 保证了装置安全、稳定运行。
关键词：机械密封,泄漏,问题处理
[1] 顾勇全, 机械密封技术[M].北京.机械工业出版社, 2001.
[2] API682第一版离心泵与回转泵轴封系统, 1994.
