【jdb电子游戏平台网站 网】镇海炼化公司450kt/a聚乙烯装置循环气jdb电子游戏平台网站 K-4003是引进日本KOBELCO神户制钢公司产品，型号为DH9M。该jdb电子游戏平台网站 为聚乙烯装置反应器流化提供动力，是聚合单元的核心和关键设备，一旦停运，将造成全装置停车，甚至反应器暴聚。

 

　　自2010年初聚乙烯装置开车至今，干气密封多次发生堵塞情况，造成反应器工况波动，既威胁到装置的平稳运行，也增加了聚乙烯装置的能耗和单耗。而且每次拆装jdb电子游戏平台网站 清堵，聚乙烯装置需停工5天，影响了装置的长周期运行，也影响了整个公司的乙烯平衡。

 

　　针对此jdb电子游戏平台网站 干气密封出现的问题，分析了机组近一年半的运行情况，与厂家及兄弟企业沟通后，找到了密封堵塞的原因，并利用停工检修的机会，对干气密封梳齿密封套做了改进，增加了配合盘，目前机组干气密封运行状况良好。
 

 

　　1、循环气jdb电子游戏平台网站 干气密封介绍及循环气jdb电子游戏平台网站 简介

 

　　循环气jdb电子游戏平台网站 K-4003是一台单级恒速悬臂式离心jdb电子游戏平台网站 ，由电动机驱动，配有紧急状态下可驱动jdb电子游戏平台网站 的透平KT-4003。轴封采用串联式干气密封，密封位于叶轮背部，防止工艺气泄漏到大气中，配有复杂的气体密封、排放管路，以及密封运行状态检测仪表。jdb电子游戏平台网站 总图见图1。
 

 

　　干气密封详解

 

　　循环气jdb电子游戏平台网站 K-4003采用的干气密封是John Crane公司生产，型号为28AT Tandem with Intermediate Labyrinth，约翰克兰28AT型串联式带迷宫密封式干气密封。密封尺寸7.375英寸，jdb电子游戏平台网站 轴直径150mm。

 

　　密封的工艺气介质成分为：40.53%C2H4，23.49%N2，17.76%H2，8.42%C5H12以及少量粉末。密封设计压力3.83MPa，设计温度0～170℃，正常使用温度40℃。

 

　　K-4003干气密封是典型的串联式干气密封，两道干气密封串联使用。第一道为主密封，它承担着主要隔离密封工艺气的作用，是z*主要的一道密封。第二道为辅助密封，起到第二次密封作用。通过两道密封基本可以做到零泄漏。在干气密封的z*后还有一道油封，采用的是迷宫式密封，作用是隔离干气密封和润滑油。如果润滑油沿轴进入干气密封动静环之间，就会破坏气膜刚度，造成气膜不稳定，从而瞬间损坏干气密封。K-4003的干气密封结构图见图2。
 

 

　　干气密封辅助密封气流程及监控

 

　　干气密封辅助密封气系统是必不可少的，它与干气密封的主体两部分相辅相成。其中进干气密封的共有3路气，分别为主密封气，二级密封气，隔离气。出干气密封的共有2路气，分别为排放至火炬的一级排放气，放空的二级排放气。图3为干气密封辅助控制系统流程图。
 

 

　　主密封气通过调节阀07FV4003-002，经过滤器（精度为2μm）、流量计后进入干气密封一级密封腔，进气流量控制为220Nm³/h，设计控制压力为3.21MPaG。大部分密封气经过梳齿迷宫密封进入jdb电子游戏平台网站 机体内部与介质混合，小部分密封气由第一道密封端面进入一级密封排放腔。主密封气有两处来源，为乙烯气和高压氮气。

 

　　机组启动前，通过开副线上的常关电磁阀07HV4003-22B引高压精制氮气作为密封气；机组正常运行后，切换至乙烯作为主密封气。同时一级排放气经孔板单向阀放入火炬，正常流量为15Nm³/h ，压力为0.05MPaG，在一级排放气管线上设有压力报警H：0.1MPaG和压力联锁。压力联锁为3取2的系统联锁，其中HH：0.15MPaG，HHH:0.2MPaG。一旦一级密封失效，排放管线压力上升，HH和HHH分别对应系统联锁中1型，2型停车。

 

　　二级密封氮气 (压力为0.45MPa)经过调节阀07FV4003-001后，再经过滤器（精度为2μm），设定流量控制为25Nm³/h。通过流量计后分为两路，一路为二级密封气，一路为隔离气。二级密封气经过φ2.5mm孔板，流量为15Nm³/h，压力为0.2MPaG，大部分经迷宫密封进入一级密封排放腔，小部分由第二道密封端面进入二级密封排放腔，并经流量计测量后放空，设置了报警值H：10Nm³/h。

 

　　隔离气是密封氮气其中一路，与二级密封气分路后，经过一单向阀，通过φ2.0mm孔板，流量为10Nm³/h，压力为0.2MPaG。进入隔离气腔，其中一部分经迷宫密封进入二级密封排放腔；另一部分由另一侧的迷宫密封进入轴承箱后放空。
 

 

　　2、jdb电子游戏平台网站 干气密封故障现象

 

　　2010年10月，监控第一次发现一级干气密封气供气压力逐渐上升，同时调节阀07FV4003-002阀位从12%逐渐开大，而一级密封气流量变化不大。随后调节阀07FV4003-002的阀位到100%的情况下一级密封气流量逐渐下降，z*小时曾到108Nm³/h，接近低报值100Nm³/h，调节阀后供气压力达到2.9MPa，仅略低于吹扫气源压力，高于反应器系统压力0.5～0.6MPa。

 

　　在此情况出现后，工艺调整将一级干气密封气切至高压氮气后，情况好转，调节阀阀位恢复到12%左右，压力流量也恢复正常。从此情况出现至jdb电子游戏平台网站 检修期间，尝试切回乙烯气3～4次，一级密封气切回乙烯气后，立即出现阀位上升，流量下降的情况，所以只能维持高压氮气作为密封气。

 

　　初步原因分析

 

　　上述情况的出现，我们可以得出：

 

　　1）干气密封主体未故障。因为一级排火炬压力正常、二级排大气流量正常，说明未有大量工艺气从干气密封动静环密封处泄漏。动静密封工作正常。

 

　　2）无法用乙烯作为一级密封气，但可以用高压氮气作为密封气。

 

　　针对上述两点，我们作了以下分析：jdb电子游戏平台网站 可以继续使用，但一级密封气必须使用高压氮气。另外，在干气密封一级密封腔至叶轮背部这段范围内存在流道减小现象，但仅针对用乙烯气作吹扫气时。

 

　　聚乙烯反应方程式： 

 

　　乙烯与高压氮气的区别在于，一旦存在催化剂，在合适的温度和压力下即可反应生产聚乙烯。叶轮背部梳齿处与反应器条件相同，压力2.3MPa，温度88℃，循环气内也含有部分少量催化剂颗粒。我们怀疑，聚乙烯粉料及部分催化剂夹带在循环气中聚集在叶轮背部一级密封疏齿附近，若吹扫气为纯乙烯，则会和梳齿中夹带的催化剂反应，在此处反应形成聚乙烯，堵塞疏齿，造成压力上升，流量下降。

 

　　从推测来看，已经有聚乙烯粉末与催化剂在叶轮背部，干气密封梳齿处聚集。为维持jdb电子游戏平台网站 正常运行，一级密封气只能切换为高压氮气。氮气不和乙烯催化剂反应，可以维持梳齿密封处聚乙烯不再“长大”，但220Nm3/h的氮气量进入反应器后，对反应器的压力和组分都有非常大的影响，要通过不间断的放火炬来维持生产，增加了装置的能耗与单耗。

 

　　2010年12月，聚乙烯装置大修期间对循环气jdb电子游戏平台网站 K-4003解体检修，jdb电子游戏平台网站 转子整体吊出，拆除叶轮后发现叶轮背部壳体被一层黑色的二茂铬与聚乙烯粉料塑化后的产物所覆盖，而干气密封疏齿外部被一层灰色的物质所覆盖。分析为二茂铬与聚乙烯混合物。见图4，图5。这也验证了我们此前的分析。
 

 

　　清理完叶轮背部的聚乙烯树脂后，继续拆下干气密封梳齿套后发现梳齿内已有结块的聚乙烯树脂与黑色的二茂铬，与梳齿配合的轴套已经磨损。说明梳齿内聚乙烯结垢已非常严重，长时间摩擦已损坏轴套。见图6，图7。因为磨损较严重，所以更换了梳齿和轴套。拆检后继续分析梳齿堵塞的原因为开工时用二茂铬喷涂反应器内壁时二茂铬也进入了梳齿，同时在叶轮背部jdb电子游戏平台网站 壳体上也喷涂了一层二茂铬，使叶轮背部吹扫流道变窄，更加剧了梳齿结垢后堵塞。
 

 

　　检修后投用情况及原因再分析

 

　　jdb电子游戏平台网站 检修开车后恢复正常，恢复乙烯气为一级密封吹扫气，压力流量正常。2011年6月聚乙烯装置转产DJL-2420牌号粉料后，发现07FV4003-002阀位再次增大，出现了与2010年10月相同的情况。乙烯气无法作为一级密封气，只能使用高压氮气。判断为干气密封梳齿处再次堵塞，所以堵塞的主要原因不是二茂铬堵塞流道，还有其他主要因素被忽略了。

 

　　结合两次堵塞情况，可以看出梳齿堵塞是一个缓慢的过程，其他因素只是加快或减缓其堵塞的速度。但是两次梳齿处堵塞的共同点说明梳齿处压力肯定出现低点，有工艺气夹带催化剂从叶轮背部进入此处。

 

　　经过对两次堵塞的过程及一次jdb电子游戏平台网站 拆检维修，我们再次分析：作为一级密封气的乙烯气进入干气密封前压力为2.36MPa，仅比反应器压力高0.15MPa，当密封气经过梳齿后压力进一步下降，关键在齿套后是一个由叶轮背部中心与干气密封梳齿座组成的大空腔，见图8标记部分。
 

 

　　经过减压后的一级密封气进入此空腔后，压力再次迅速下降，瞬时可能比反应器压力低，即使密封吹扫气有200Nm3/h流量，但压降不稳定，整个叶轮背部存在“返混”和“涡流”的现象，在长时间作用下，反应器内带有催化剂的工艺气进入到此处，再与作为密封气的乙烯气反应产生聚乙烯，与工艺气中的聚乙烯粉末一起慢慢在梳齿处积聚，此过程缓慢发展，z*终堵塞梳齿，在梳齿后长成大块聚乙烯。特别是生产较细颗粒的DJL-2420粉料时，更加剧了梳齿处结块速度。一旦梳齿处有结块的聚乙烯生成，则无法用纯乙烯气作为一级密封吹扫气。出现了本文提及的故障现象。

 

　　解决方法及措施

 

　　循环气jdb电子游戏平台网站 K-4003干气密封梳齿出现两次故障后，在咨询厂家及与兄弟单位沟通后，提出了以下三条解决方法：

 

　　1．在日常的运行时，增大一级密封吹扫气的流量，使密封梳齿后仅可能正压，阻止细粉及催化剂进入叶轮背部。

 

　　2．在乙烯吹扫气中加入ppb级氧气（氧气为聚乙烯催化剂毒物），使密封吹扫气在经过梳齿后使叶轮背部的催化剂中毒，阻止此处反应的进行。

 

　　3．封堵叶轮背部与梳齿座之间的大空腔，使密封吹扫气压降均匀且大于反应器压力，阻止反应器的催化剂进入叶轮背部。

 

　　第一条已在平时实施中发现效果不明显，因为在第一次堵塞发生后即适当提高了吹扫的流量，但是第二次仍然发生堵塞，所以此方法效果不明显。

 

　　第二条是兄弟单位采用的方法，据反映有一定的效果。但是较难控制，一旦失误，大量催化剂毒物进入反应器，将造成反应器停车，影响太大。另外，需增加较多的设备，并且使催化剂中毒也会影响正常反应的效率。此方法也暂不考虑。

 

　　第三条可通过改造干气密封梳齿座来实现。

 

　　干气密封结构改进

 

　　找到了干起密封齿套堵塞的原因，决定对干气密封梳齿座进行改造。见图9。
 

 

　　在梳齿座上增加一个干气密封配合盘，图9中斜线部分。作用有两点，一是配合盘与叶轮背部曲线形成一条窄通道，保证叶轮背部能形成完全的正压，确保一级密封气能从干气密封吹到叶轮外部。二是消除叶轮背部的大空腔，一级吹扫气经过梳齿后没有再膨胀的空间，消除“返混”和“涡流”现象，阻止催化剂与细粉进入梳齿密封。

 

　　2011年9月，利用聚乙烯装置停工检修的机会，再次对循环气jdb电子游戏平台网站 解体。转子组件抽出拆除叶轮后，再次看到了叶轮背部梳齿处结满了白色的聚乙烯树脂，见图10。本次检修，在干气密封梳齿座上安装了配合盘。图11即为加工好的梳齿座配合盘。

 

 

　　图12为安装好梳齿座配合盘的jdb电子游戏平台网站 ，图13为叶轮背部曲线。两者曲线吻合，配合盘填充了叶轮背部的大空腔，叶轮背部形成一条窄通道。达到了预期的目标。
 

 

　　3、干气密封正常运行的维护事项

 

　　要确保主密封气流量和压力的稳定，且要高于介质的压力，防止介质气中粉料沿迷宫密封窜到一级动静密封面，造成密封面失效。

 

　　由于密封气是来自本装置前工段的净化后的乙烯与高压精制氮气，质量能保证，要求净化工段稳定运行。但也要对两套过滤器进行监护，定期切换，且检查是否带液。

 

　　针对润滑油，二级排放气低点导淋要定期排放观察，来判断油挡是否正常。另外，隔离气压力不到0.2MPa，不允许启动油泵，防止误操作，使润滑油进入干气密封。

 

　　在生产DJL-2420粉料时，要求直接开大07FV4003-002阀位，保证大于300Nm3/h流量的乙烯吹扫，减缓细粉与催化剂进入到干气密封齿套处。

 

　　结论

　　国内还有同类型装置同类型jdb电子游戏平台网站 出现了同样的问题。如果通过在干气密封梳齿座上增加配合盘或者直接对干气密封梳齿座进行改造，消除或者减少带有催化剂的工艺气进入叶轮背部，则均能延长梳齿堵塞的时间。目前，镇海炼化450kt/a聚乙烯装置循环气jdb电子游戏平台网站 改造后的干气密封运行情况良好。

 

　　参考文献

　　[1] 镇海炼化45万吨/年聚乙烯循环气jdb电子游戏平台网站 终版资料。2009.6.9

　　[2] 吴金龙,张车宁.干气密封的污染及其预防[J],化工设备与管道,2007(44)