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1干气密封

干气密封即“干运转气体密封”（Dry Running gas seals）是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。

干气密封原理当端面外侧开设有流体动压槽（2.5～10µm）的动环旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜（1～3µm）从而使密封工作在非接触状态下。所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。

干气密封历史

干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来的一种新非接触式密封，实际上主要就是通过在机械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅助系统而实现密封端面的非接触运行。英国的约翰克兰公司于70年代末期率先将干气密封应用到海洋平台的气体输送设备上并获得成功。干气密封最初是为解决高速离心式压缩机轴端密封问题而出现的，由于密封非接触式运行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，特别适合做为高速高压设备的轴端密封。

干气密封在P2202 A/B泵上的应用P2202 A/B泵简介

P2202 A/B泵[1]是中石化安庆分公司化肥部低温甲醇冲洗装置上再吸收塔循环泵,介质为富H2S甲醇,设备型号: 10×12-21N,它是卧式单级泵,采用机械密封。泵的工艺参数如表1所示。

表1　P2202泵工艺参数

P2202 A/B泵密封改造

P2202 A/B泵原机械密封为国外进口机械密封,如图2所示。密封液采用乙醇,由于泵的工艺介质(甲醇)中含有较多的杂质颗粒(大多由于管道腐蚀所产生) ,使得机械密封的摩擦副端面磨损严重,机械密封寿命很短,需经常对甲醇泵机械密封进行更换,造成维修工作量大、维修费用高。在这种情况下, 2008年4月对甲醇泵机械密封进行改造。

图2　P2202泵机械密封结构示意

由于密封液和介质均属易汽化物质,并且介质中含有很多杂质,对普通机械密封容易产生负面影响,根据该泵的工艺参数以及实际工况的特点,提出以下两点改造方案:

(1)为克服介质易挥发造成机械密封端面干摩擦,主体密封采用干气密封, 密封型式选择TM11A型干气密封(图3、图4) ,从而不受介质汽化的影响,同时通过主密封气体的过滤控制,使得干气密封的端面接触的是干净气体。

图3　P2202泵干气密封结构示意 图4　P2202泵干气密封控制系统示意

(2)为使介质的杂质不影响干气密封的正常工作,采用了前置缓冲液进行冲洗,为使结构简单,直接利用泵出口过滤后的干净介质作为缓冲液,同时在泵介质与密封缓冲液之间增加一道螺旋密封,以阻隔杂质不进入缓冲液,保护干气密封正常工作。

原机壳上各个孔口也作相应调整,对应关系如表2所示。

表2　机壳孔口对应关系

干气密封工作时,主密封气压力为0.7MPaG的管网低压氮气,经过滤器过滤后,气体的过滤精度达到1μm,经自立式压力调节阀、流量计进入密封腔体。为保证泵安全工作,当氮气的压力低至0.4MPaG时,由自立式调节阀后安装的压力开关仪表控制甲醇泵联锁停机。

干气密封的前置缓冲是从泵的出口管路引过来的介质液体—甲醇,经过滤器过滤掉所含的杂质颗粒后,充入干气密封的前置缓冲液腔,以保护干气密封的密封端面不会被泵内脏的介质污染。

改造效果

P2202泵干气密封自2008 年10 月投用至今,运行情况良好,各项技术参数均在控制范围以内。

P2202泵干气密封控制系统仍有可改进之处:

(1)由于甲醇冲洗装置的介质含杂质颗粒物较多, P2202泵的前置缓冲液只有一路过滤器,当它堵塞时,必须停机清洗过滤器。建议采用一开一备两个过滤器并联,当一路过滤器堵塞时,可以切换到另一路,而不会因此停机;也可在过滤器前加1个大的粗过滤器,延缓过滤器的堵塞。

(2)在P2202泵的平衡管处和缓冲液孔板后应各加装1块压力表,缓冲液和主密封气压力的调节都可以根据这两块压力表的值调到干气密封工作需要的理想状态。

2干气的理化性质

主要成分：纯品

熔点(℃)：-182.5

沸点(℃)：-161.5

相对密度(水=1)：0.58

闪点(℃)：-50

燃烧性：易燃

引燃温度(℃)：650~750

燃烧热(kJ/mol)：889.5

爆炸上限%(V/V)：1.5

爆炸下限%(V/V)：1.0

火灾危险性类别：甲A

溶解性：不溶于水，可溶于多数有机溶剂。

3催化干气脱丙烯

脱除丙烯的方法

深冷分离法

利用原料中各组分相对挥发度的差异,通过气体透平膨胀制冷,在低温下将干气中各组分按工艺要求冷凝下来,其后用精馏法将其中的各类烃依其蒸发温度的不同逐一进行分离。深冷分离工艺由美国空气产品公司和mobil公司联合开发,于1987年投入工业化生产"这种工艺可使FCC（流化催化裂化）干气中的烃类回收率提高到96%-98%,但耗能较高。

吸收分离法

主要是利用催化裂化干气各组分在吸收剂中溶解度的不同来进行分离的。其主要分为物理吸收和化学吸收。有研究者用贫油吸收法在炼油厂排放气中回收丙烯,其排放气中丙烯含量为57%,经回收后可到达99%。但是,该法也存在能耗高,烯烃损失大等缺点。

吸附分离法

吸附分离是借助气体混合物中某些组分在固体吸附剂上优先吸附而实现分离的一

种方法。2001年,韩国能源研究院和印度石油化学公司共同开发了高效乙烯和丙烯分离方法.研究人员采用以活性Al2O3为载体的高分散性AgNO3为化学吸附剂,具有较高的吸附选择性和吸附速率,且该吸附剂性质稳定,具有低成本和低能耗的优点,但吸附剂再生频繁,操作麻烦。

气体膜分离法

气体膜分离法是利用气体各组分在膜中溶解扩散速率的差异而进行的。有研究者分别用平面型和中空型Ag+醋酸纤维素膜对聚丙烯厂含75%的丙烯和甲烷、乙烯、乙烷、丙烷的混合气进行分离,实验表明,膜对烯烃的选择性为92%。膜分离方法相对于其他分离方法有着能耗低、成本低、操作方便、过程简单、占地面积小等优点，但该法单级分离效率低。

一般的工艺流程为催化干气从底部进入丙烯吸收塔, 吸收剂从吸收塔顶部进入与催化干气逆向接触, 脱除了丙烯的催化干气从丙烯吸收塔顶部出来去反应部分。吸收了丙烯的吸收剂从丙烯吸收塔底部出来进入解吸塔。解吸塔顶气体经解吸塔顶冷凝器冷却后出装置。解吸塔底物流用吸收剂循环泵加压后, 用循环水冷却, 进入丙烯吸收塔顶部。

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