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化工机械
011年
VPSA装置水环式真空泵机械密封的改造建议
(中因石化集ガ四川继尼轮厂
摘要根据实际選行情况、指出兵空变压吸附(VPSA)装中水环式真空乘的机封存在的问题
并提出改造意见
关键词真空泵真空变压吸附装置机械密封致造
中图分号TQ051.21
文献标识码B
文章编号02546094(2011)050628-02
真空变压吸附( Vacuum Pressure Swing Ad-1.2工作原理
sorption,VPSA)是一-种使较难吸附的杂质在负压
水环真空泵利用收变容积大小的方式达到
下强行解析出来的气体分离与提纯技术。它通过吸、排气的目的,属于容积式泉。如图1所示,叶
吸附剂这个载体依靠工艺介质压力的变化,实现轮偏心装载于泵体内、偏心距为,泵启动前向
气体的吸附与再生,完成气体的分离与提纯。变壳内加入适量的水(工作液),当叶轮旋转时,带
压吸附制纯氢技术广泛应用于制氢变换气、炼厂动水,水受离心力作用在泉体壁上形成旋转水环
重整氢、各种加氢尾气、乙烯尾气以及丙烯尾气等水环上部内表面与轮毂相切,沿箭头方向旋转,前
多种气源制纯氢的领域。真空变压吸附制氢主要半转的过程中,水环内表面逐渐与轮瑴脱离,在叶
为物理吸附,其原理是依靠吸附剂(密度相对较轮叶片间形成空间并逐渐扩大,这样就在吸人口
大的多孔固体)与吸附质(密度相对较小的气体吸入气体介质;后半转的过程中,水环内表面逐渐
或液体)之间的分子カ(即范德华力)进行吸附,与轮數靠近,随着叶片间空间容积的减小开始压
该吸附的特点包括无化学反应、过程进行极快、各缩介质。每个叶片间的水就好像活塞一样往复
项物质的平衡瞬完成、完全可逆。
连续不断地抽吸胚缩气体。
中国石化集团四川维尼纶厂的200ktレa合成
氨装置根上游气源情况,采用VPSA氢气提纯
工艺,该工艺配有3台真空泵(两用一备),真空
泵使用过程中机械密封老化较快,造成该工艺过
程的安全隐患,笔者通过分析,找出机械密封的失
效原因,并给出了改造建议。
真空泵及工作环境
1.1真空泵组
VPSA装置选用2BEA-303A0BC2型水环真空
泵,最大吸气量50m'/min,转速60r/min,排出压
图1水环真空泵的工作原理图
力0.05MPa(G);选用电机功率110kW、配带减速
泵体;2一一进气ロ;3-一叶轮
比i=2.2188、n=1485/669r/min的减速机。配登
4-一排气ロ;5一一椭圆排气ロ:6一一水环;
有板式换热器、出口分离器和相关的仪控设施
进水孔
奉王裤,男,1972年4月生,工程师。重庆市,461254
万数据
第38卷第5期
化工机械
1.3输送介质及工作液
及添加的相关化学药剂等物质,上述物质对机械
真空泵输送的介质主要为氢气,还有少量的密封的各相关零部件包括密封摩擦剛、弹贅和辅
氧气、氮气、甲烷、一氧化碳以及二氧化碳等气体
助密封圈的影响较大,主要有以下几点:
温度条件为常温,入口压力-0.08MPa(G)左右,
a.生物粘泥日积月累填充了弹簧的间隙,
出口压力0.05MPa(G)左右。
彫响了弹簧在密封中的补偿作用,还加刷了动、静
工作液主要是工业用33℃循环水,其中总磷、浊环摩擦副的磨损,影响了辅助密封圈的密封效果
度、Ca'总碱度(以CaCO,计)、Cl、异氧菌以及生
b.添加的相关化学药剂对机封辅助密封圈
物粘泥量等指标均在国家标准的许可范围内。
的绥慢腐蚀会引起密封失效
2机被密封
c.工作液中所包含的异氧菌、生物粘泥
该真空泵两端轴封采用单端面机械密封,具
和添加的相关化学药剂的综合作用对整个机
体结构简图如图2所示。
密封本体金属部件的腐蚀,严重影响该机械密
封的密封效果和使用时间;
d.真空泵工作液(含有Ca2)和被压缩介质
中的二氧化碳反应所生成的碳酸钙对机械密封有
损伤,该情况在实际检修真空泵时已得到确认;
e.上游的吸附剂虽然在装填时通过筛选等
2K时
步骤去掉了大部分粉尘,但是随着运行时间的增
加和介质气流的冲刷,总会或多或少地产生新粉
尘,而进入真空泵内的粉尘随时可能进入机封的
图2轴向密封结构筒图
密封部位,对其造成损伤。
机械密封压盖;
一静环O形潤;3一静环;
由于上述几种原因,造成了真空泵在实际运
4一一机封填料函;5一动环0形圈:6一动环
行中机封的使用寿命缩短
从图2可知,该机械密封动环材料为石墨,静4改造建议
环材料为碳化硅,輔助密封圈材料为氟橡胶,弹性
结合以上.分析,在现有情况下,通过对泵体密
元件为多弹簧。根据机械密封的分类,属于密封封腔的改造或与专业的密封制造厂合作,将单端
面接触的静环内装式、内置式、内流式、弹簧旋转面密封改为双端面密封,选用脱盐水或成分较单
式和非平衡式的单端面机械密封。封所用工作纯的工业水作为外供密封冲洗液,真空泵的工作
液为循环水,密封旋转所产生的热量由工作液带液从现有的工业用循环水改为成分较单纯的工业
走,外部无专用冲洗冷却液。
水,并对相关的工作液循环管路进行整改,对于真
3存在的问题
空泵组所包含的换热器建议仍采用工业循环水。
氢气为易燃易爆气体介质,若出现机槭密封介质气中有可能携帯吸附剂粉尘,这需要操作人
泄漏,不仅影响到设备的正常工作,还可能发生燃员定期对工作液进行观察、排放。
烧、爆炸,造成装置停工或人身伤亡等事故,而单5结束语
端面机械密封谷易造成泄漏。
现今的工程建设中,模块化小装置和小单元
由以上简介可知,该真空泵选用的单端面机越来越多,成套供货商对包含其中的机械密封的
械密封是利用工作液作为机封的冷却冲洗液,以选型多基于生产经验,造成配套的机械密封使用
带走摩擦所产生的热量,但由于真空泵叶轮的不寿命短等现象。在真空泵机封选型过程中,应结
断摩擦和水环对气体介质不断做功,形成较高的合机封的具体工作环境、工艺介质的特性,还有机
温度,使得进入摩擦副的液态冷却液非常容易汽封接触的介质和工艺介质之间或工艺介质与所接
化,同时也加速了辅助密封脚的老化,造成动、静触的其它物质之间发生的缓慢化学反应等因素,
环干摩引起密封失效。该机械密封接触的工作液选用恰当的机封类型以保证设备的安全运行。
(エ业用循环水)中含有异氧菌、生物粘泥、Ca2
(收稿日期;2011-05-21)
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