謝施展

內(nèi)蒙古大唐國際克旗煤制天然氣有限公司 025350

概述：本公司于2009年8月20日獲得國家發(fā)改委核準，是國家第一個核準建設(shè)的大型煤制天然氣示范工程。公司設(shè)計年產(chǎn)能為40億立方米，同時副產(chǎn)焦油等副產(chǎn)品。工藝主要采用碎煤加壓氣化、粗煤氣耐硫變換冷卻、低溫甲醇洗凈化、克勞斯硫回收加氨法脫硫、甲烷化合成及廢水處理等工藝技術(shù)，整體技術(shù)安全可靠，工藝科學(xué)合理，能源綜合利用效率高達55.4%，總體裝置匹配達到了國際先進水平。工業(yè)廢水進行高效處理后得到循環(huán)利用，實現(xiàn)廢水“零”排放。

問題分析：凈化低溫甲醇洗裝置甲醇循環(huán)泵和熱再生塔給料泵的機械密封原設(shè)計為背對背雙端面帶壓設(shè)計（如圖一）密封沖洗為PLAN53B帶蓄能器的加壓系統(tǒng)（如圖二）

兩泵工藝介質(zhì)都為富甲醇液，并含有硫化氫（H2S）、一氧化碳、有機硫等伴生雜質(zhì)。尤其是硫化氫（H2S）危害極大：一方面泄漏后甲醇富液閃蒸出硫化氫對大氣造成污染；另一方面可能對操作人員聲明造成影響；因此要求機械密封廠家對密封方案選型規(guī)范上，機械密封為背對背雙端面帶壓設(shè)計（如圖一），密封緩沖液壓力P2大于P1，使介質(zhì)無法向大氣側(cè)泄漏，真正做到泵內(nèi)輸送介質(zhì)（含硫化氫富甲醇）無法泄漏到大氣側(cè)。其中，圖二中PLAN53B帶壓密封系統(tǒng)是靠蓄能器為機械密封的緩沖液提供穩(wěn)定可持續(xù)的壓力保證，減少封液壓力的脈動，由于封液壓力P2大于含硫化氫甲醇富液介質(zhì)側(cè)壓力P1（如圖三），內(nèi)密封面的液膜由干凈的緩沖液（貧甲醇），所以密封的潤滑就很充分，延長了密封的使用壽命，同時配有機封罐壓力DCS監(jiān)測，來判斷機封運行狀況，根據(jù)經(jīng)驗，如果機封運行正常，蓄能器內(nèi)保證機封封液補液周期在25天以上是沒有問題的。

與PAN53B相比之下，這種設(shè)計（圖三）P1壓力大于機械密封封液壓力P2（微正壓），所以，內(nèi)密封面液膜完全有工藝介質(zhì)側(cè)產(chǎn)生，其泄漏方向與上面PLAN53B方案會完全改變，一旦發(fā)生泄漏工藝介質(zhì)會到PLAN52方案的機封罐中，甲醇富液及其雜質(zhì)會與封液一起混合，也將有可能會從外側(cè)密封面泄漏到大氣中，不能做到真正意義上的零泄漏。另外，隨著泵與機械密封長周期運行，泄漏到機封罐中的含硫化氫富液會不斷累積，硫化氫濃度PPM逐漸增大，不僅會腐蝕大氣側(cè)機械密封金屬部件，也會腐蝕PLAN52系統(tǒng)中的金屬部件，因為硫化氫對Fe有較強腐蝕性，產(chǎn)生‘氫脆’應(yīng)力腐蝕，也會與許多金屬離子反應(yīng)，生成不溶于水或酸的硫化物沉淀。實際生產(chǎn)中硫化氫（H2S）濃度（PPM）的變化和對外側(cè)密封和系統(tǒng)的腐蝕，是沒有辦法像監(jiān)測壓力、溫度一樣進行實時監(jiān)控，會給正常的生產(chǎn)運行管理帶來不可控的風(fēng)險。另外，由于工藝介質(zhì)會含有一些小顆粒，會隨密封端面液膜的動態(tài)形成而進入內(nèi)密封面，對機械密封面造成磨損，影響機械密封的長周期使用。

結(jié)論

從理論分析上，機封沖洗方案最好應(yīng)選用PLAN53B。但在實際生產(chǎn)中，一方面PLAN53B緩沖液特性比較適合為白油，不易氣化。現(xiàn)場根據(jù)工藝介質(zhì)情況而采用甲醇，這樣就導(dǎo)致密封面液膜氣化，產(chǎn)生干摩擦；另一方面前期試車階段系統(tǒng)介質(zhì)含有顆粒狀雜質(zhì)，一旦內(nèi)密封泄漏，將導(dǎo)致顆粒隨緩沖液進入密封面，造成機封泄漏；為維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，我單位機械密封沖洗方案改造成為PLAN52，并取得了一定的效果。

[1]天津大學(xué)編《化工原理》天津科技出版社.

[2]清華大學(xué)編《機械原理》清華大學(xué)出版社.

[3]何玉潔編《機械密封選用手冊》機械工業(yè)出版社.