石涛
（中国石油四川石化有限责任公司 四川成都 611930）
摘要：某催化汽油精制装置热油泵分馏塔底重沸泵机封冲洗系统采用PLAN21+52冲洗方案，其系统冷却器冷却回水持续高温，冲洗液返回温度也达到较高温度运行，本文通过对P104机封冲洗系统回油和回水温度高的原因进行分析，找出解决问题的方案，保证设备安全运行。
关键词：机械密封 冲洗系统 热油泵 散热
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催化汽油精制以催化汽油原料，通过加氢生产更环保的符合国V和国VI标准车用汽油，本文所讨论的是装置中较为重要的热油流程泵，泵的安全平稳运行对装置的安全性和经济性都有着重要的作用。
1、概况
催化汽油精制装置共有8台热油泵，其中分馏塔底重沸泵，承担分馏炉进料量的大小，担负着为分馏塔提供热量的任务。
1.1 设备参数
此泵一开一备，泵的形式为双支撑单级双吸离心泵，机械密封采用双端面串联式密封，机封冲洗采用的PLAN21+52冲洗方案，热油泵双端面机封冲洗系统常采用这种方案，它通过对泵送介质的冷却后返回到一级密封腔，将密封产生的热量带走，延长机封的运行寿命。
1.2设备运行情况
泵在运行中存在机封冲洗油冷却水回水温度偏高，驱动端机封冲洗油温度达到99℃，非驱动端冲洗油温度达94℃，驱动端冷却水回水温度为102℃，非驱动端回水温度为89℃，（表1）机封冲洗油温度降不下来，热量积聚极易造成机封损坏泄漏，泵输送的介质是高温的汽油，一旦泄漏容易引发火灾或者闪爆，造成更大的事故。
表1 机封冲洗油与冷却水回水温度
机封冲洗油和冷却回水温度均高于正常值，导致了泵机封泄漏更换频次增加（表2），严重影响生产的正常运行，增加了生产成本。
装置自2016年开工以来，机封损坏频次较高，在2018年检修期间针对冲洗系统冷却系统温度高的问题进行分析，对冲洗系统和水线进行改造，改造后机封的正常运行时间基本正常（表2）。
表2 机封泄漏更换频次
2 影响机封冷却效果的因素
冷却水中含有石油类物质，流体流过管线内表面时，在管线内表面为层流状态，流速下降，这些物质附着在管线表面，长时间运行变成一种软垢，水流速过低，不能形成湍流冲刷掉管壁上的软垢，软垢层越积越厚，导致冷却水与热油之间换热效果变差，冷却水不能带走冲洗热油携带的热量。
2.1冷却水流速流量的影响
冷却水管线管径为DN20，冷却水流量变小，不能满足取热要求，另冷却水压力较低，上水和回水压差小，入口压力约为0.38MPa，回水压力约为0.32MPa，压差低导致冷却水流速较低，不能满足换热要求。
冷却水流量降低，冷却负荷下降，不能带走高温物质携带的热量，这样就会导致高温物质不能被冷却，冷却水流量降低，同一截面上水流速度下降，不能对水垢形成有效的冲刷，同时由于水流量减小，同一流量的水经过同一截面的时间变长，水中的重金属离子化合物越容易附着在管壁上，时间一长形成水垢。水垢影响换热效果。同时由于水垢越来越厚，导致冷却水管线实际流通管径变小，冷却水的流量也越来越小，形成恶性循环。
2.2水质对换热效果的影响
冷却水水质从现场检查情况来看，水里铁锈水垢较多，加上水流量和流速达不到使用要求，所以容易在管线内结垢，影响冷却效果。
冲洗热油流过冷却器时携带的热量不能及时传递给冷却水，导致冷却后冲洗油油温不能降下来，这样被冷却后的高温冲洗油流过机封，它本身应该对机封进行冲洗冷却，由于冲洗油温度较高，它不能将机封处的热量按设计要求带走。机械密封长期处于高温状态，导致机械密封失效。
由于机封产生的大量的热不能及时带走，导致冲洗油在机封处温度很高，冲洗油里面胶质沥青质逐渐缩合，最后形成硬的颗粒状物质附着在机封表面，影响机封的使用寿命。
由于冷却水量变小，热负荷不变，导致冷却水单位负荷增加，导致冷却水回水温度升高，这就是P-104冷却回水温度升高的原因。
2.3 机封冲洗系统冷却器温度高的处理方法
2.3.1提高冷却水流量和流速
通过工艺调整，提高冷却水入口压力，加大冷却水流速，将冷却水入口压力提至0.45MPa，保证冷却水出入口压差。保证流速在管内流速能达到0.9m/s以上。
管径由原来的DN20改为DN25，加大管径后冷却水流量大幅度提高。
通过改变冷却水水质，减少水的悬浮杂质，降低水垢在冷却水管壁上的附着，这样也保证了冷却水的流量和流速。
2.3.2改造后的效果
通过对冷却水工艺条件和管线的改造后，冲洗油冷却水回水温度大大降低（表3）。回水温度如下表：
表3 机封冲洗油与冷却水回水温度
3 结论与建议
通过对机封冷却效果差的问题分析，采取有效的措施，使换热效果得到了大幅的提升，冷却水回水温度也降低到正常的水平，机封热量及时带走，运行情况得到较大改善，泄漏的情况也明显减少，确保了泵的正常运行，保证装置设备的长周期安全平稳运行。
对于高温热油泵的机封系统运行提出以下几点建议：
（1）对高温泵的机封冲洗系统冷却水定期检查；
（2）保证冷却水的压差和管线直径能满足换热要求；
（3）定期对冷却水管线进行疏通，清除管线结垢，保证冷却水的通畅。
参考文献
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