晶化釜机械密封失效原因分析及改进方法.pdf

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1、第1期一65．晶化釜机械密封失效原因分析及改进方法刘宏伟，陶新举，吴慧军(中石化催化剂湖南建长石化股份有限公司，湖南岳阳414012)[摘要]对高温高压工况下晶化釜机械密封失效的原因进行了分析，对机械密封动环做了改进，将辅助O形圈改为氟塑料包覆圈，增加了平衡罐系统，大大延长了机械密封的使用寿命，降低了检修和维修费用，保证了生产正常进行。[关键词]晶化釜；机械密封；失效原因；改进措施高压晶化釜是分子筛合成工艺使用的关键设晶化釜机械密封采用双端面平衡型釜用机械备，其工作状态对后续产品质量影响至关重要。密封，其小弹簧不共用，密封面直接冷却，机封若在生产过程中出现泄漏，不仅会

2、造成浪费、导双夹套间接冷却，结构图如图l。致产品收率降低，而且釜内泄漏的有毒、易燃、易爆气体会对装置及周边环境产生极大危害。釜用机械密封结构复杂，检修费用高，中断生产时间长，对生产影响大。要提高产品质量，降低生产成本，确保安全生产，改善工作环境，必须稳定反应釜工作状况，延长釜用机械密封的使用寿命。湖南建长石化股份有限公司特种催化材料厂专业生产特种分子筛，生产过程中使用的晶化釜，容积1Om，密封形式均为机械密封。在生产过程中，经常发生泄漏，严重影响了装置的稳定运行，且造成环境污染。晶化釜的主要技术参数见表1。表1晶化釜主要技术参数项目釜内夹套材质16MnRl6MnR设计

3、压力MPa2．5O．7工作压力MPa≤1．80．5设计温度℃200300工作温度℃180250物料名称分子筛导热油搅拌形式双层组合式浆叶搅拌功率kW45搅拌转速rpm1l5图1机械密封结构图机械密封处轴径唧120作者简介：刘宏伟(1968一)，男，湖南益阳人，大学，工程机械密封形式双端面机械密封师。现在湖南建长石化股份有限公司设备工程部从事设备管理工作。66一■安全密封石油和化工设备一2012年第15卷l常见机械密封故障现象及失效原因(2)0型圈老化失效。由于原设计使用的0形圈材质不适用特种分子筛晶化的高温、高压、1．1常见故障现象腐蚀性强的工艺条件。据历史数据统计，

4、我公司的釜用机封平均使(3)轴肩与机封接触处聚四氟乙烯O形圈变用寿命不到3个月，最短的只有两周，检修十分频繁、检修质量不稳定，且在机械密封检修过程形损坏。由于机封与轴肩固定不牢，产生了相对滑动。中，一次试压合格率不高，往往需几次装配才能成功。机械密封的故障给装置的正常生产带来很(4)摩擦副之间发生干摩擦。原冲洗润滑大影响。经对失效的机封进行解体观察，可发现系统由于经常泄漏，导致物料进入系统或系统介以下几种损坏情况。质进入釜内。每当内漏发生时，关闭冲洗润滑系统，摩擦副间便处于干摩擦状态，必然产生摩擦(1)静环密封端面磨损严重，厚度减少2~3mm。热。此外，釜内温度较高，

5、产生热量积聚，使密封腔内温度升高。这些热量可导致端面问液膜粘(2)所有O型橡胶圈产生永久变形、磨损、度降低并发生汽化。拆开摩擦副可见磨损后留下热腐蚀，失去作用。的亮斑。O形橡胶圈超过许用温度继续使用，加速(3)轴肩与机封结合处聚四氟乙烯O型圈磨了其老化、龟裂及溶胀的程度。损变形。2改进措施1．2失效原因分析2．1调整机封端面比压：一般单端面密封的压缩从机械密封的使用工况看，反应釜工作时需量为4"~6mm，双端面密封的压缩量为单端面升温至160～180℃，恒温24h'-~120h不等。釜内压密封的2倍即8～l2mm。压缩量过大，不但会力1．OMPa~1．5MPa，由于频

6、繁升温、降温，使得增加密封端面的PV值，而且会导致弹簧应力上釜内压力与机械密封腔内的压力经常处于变化状升，从而加速弹簧的疲劳破坏。通过检修安装态。升温时，随着釜内压力的持续上升，釜内的测量，发现原设计压缩量在12ram以上。在小弹气相物质向机械密封腔内渗漏；降温时，机械密簧长度已不能改变的情况下，将动环厚度减少封腔内的封液又向釜内渗漏，使得机械密封的下2-~,3mm。端面很快失效。工作时又必须关闭密封冷却水，造成动静环工作时处于干摩擦状态，直接影响机2．2将O形圈从原设计丁晴橡胶改为硅橡胶或氟械密封的使用寿命。橡胶。改进后发现耐温性好但受热后弹性变形大，复位效果差，易

7、快速老化，效果不理想。在实际工作中，由于反应釜内工况恶劣，通过试验，改用既有一定硬度又有补偿性的氟造成密封失效的原因较多。从多年的实践经验分塑料包覆圈(硅橡胶O性圈外套加一薄的聚四氟析，晶化釜密封失效的主要原因是：乙烯保护套)，提高其耐高温和抗老化性能，(1)静环端面磨损严重。动静环接触的端面密封圈使用寿命明显提高，使用效果良好。三比压过大，导致快速磨损，加之反应物为小型颗种材料的压缩特性对比曲线见图2。粒，强度大，易进入密封腔体，加速了端面磨损。·试千申尺0龌蟠fJn3．45麟Dl侈3j34璐啦撩缩建效2．5mm／miB撩l舜速效2．5ramf~i