PTA主搅拌器机械密封设计及应用
PTA氧化反应器搅拌器机械密封失效分析
PTA氧化反应器搅拌器机械密封失效分析缪建军【摘要】通过对PTA氧化反应器搅拌器机械密封的失效机理进行分析,查找导致机封频繁失效的原因,并制定解决方案.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2016(042)003【总页数】3页(P96-98)【关键词】氧化反应器搅拌器;机械密封;有限元分析;失效分析【作者】缪建军【作者单位】仪征化纤有限责任公司PTA生产中心,江苏仪征 211900【正文语种】中文【中图分类】TH136PTA氧化反应器是PTA装置的关键设备。
近年来，连续发生2次机械密封（下称机封）投用3个月后从检漏口外漏密封水，随后泄漏量逐步加剧，为防止密封水进入机封上部的滚动轴承而抱死的事故，继而停车更换机封。
这样的运行状态严重制约装置长周期的运行。
通过对失效机封进行拆解分析，发现失效机封的故障特征相似，因此结合机封的运行工况，从机封的故障特征、有限元分析、部件尺寸检查等方面入手，最终发现机封频繁失效的原因是机封制造过程中短轴套总成与动环座之间的传动销与销孔间隙偏差导致。
1.1 机封的工况条件从PTA氧化反应器机封的工况参数表可以看到：搅拌器的转速为31～64r/min RPM（搅拌器2档转速切换），机封运转线速度较低；工作温度199.6℃，采用连续供密封水（进行冷却冲洗；密封水压力1.8MPa，流量要求600-800L/h。
外加底部循环水冷却夹套进行降温。
而反应器内工作压力为1.6MPa，满足介质侧密封压差0.2～0.5MPa的设计要求。
1.2 机封的结构原理从机封的结构示意图（图1）可以看出：该机封为双端面结构，上/下密封副之间采用了单独弹簧结构，共32件，材质哈氏C-276。
相较于共用弹簧结构，可以避免其中一个密封副出现泄漏，而确保另外一个密封副不受影响。
轴套与搅拌轴之间通过收缩盘进行锁紧，传递扭矩。
2.1 故障特征（1）每次氧化反应器的机封在运行过程中的失效过程大致表现为：一般运行3个月左右，机封检漏口出现密封水滴漏，然后逐步加大，再运行几个月后，检漏口的密封水来不及排放，随之进入机封上部防止搅拌轴摆动的圆锥滚子轴承，最后被迫停车更换。
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用一、引言随着我国环保政策的不断加强，大量的燃煤电厂进行了脱硫改造，其中脱硫吸收塔是脱硫设施中的重要组成部分。
脱硫吸收塔需要利用搅拌器进行石灰石和石膏的混合反应，以达到脱硫的效果。
而搅拌器的机械密封更换一直是运行中的一项关键维护工作，既需要保证密封的可靠性，又需要降低更换的难度和风险。
研发一种辅助工具来简化和规范机械密封的更换工作就显得尤为重要。
本文将介绍脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发过程及其应用效果。
二、机械密封更换的难点在脱硫吸收塔搅拌器的运行过程中，由于高温、高腐蚀和高震动等因素的影响，搅拌器的机械密封易出现泄漏，需要定期更换。
在实际操作中，机械密封更换存在以下难点：1. 作业空间狭小：脱硫吸收塔内部空间狭小，工作环境恶劣，不利于人员进行更换作业。
2. 作业风险大：由于作业环境复杂，更换密封时需要使用螺栓拆卸密封座，容易造成人员伤害和设备损坏。
3. 维护成本高：传统更换机械密封需要停机维护，造成生产损失，维护成本高。
需要一种能够改善作业环境、减少作业风险、降低维护成本的辅助工具来帮助更换机械密封。
三、研发过程为解决脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换的难题，我们进行了一系列的研究与实验，最终成功研发出了一种辅助工具。
具体的研发过程主要包括以下几个方面：1. 根据实际情况分析需求：我们对脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换的实际情况进行了深入的调研和分析，了解了更换过程中存在的问题和难点，例如：作业空间狭小、作业风险大、维护成本高等。
2. 设计方案筛选与优化：在深入了解需求的基础上，我们设计了多种可能的辅助工具方案，通过实验和模拟计算，筛选出最合适的方案并进行了优化。
3. 辅助工具制作与测试：在确定好辅助工具设计方案后，我们进行了样机的制作和测试。
在不断的实验中，我们根据实际情况对辅助工具进行了多次改进，最终设计出了一款符合脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换要求的辅助工具。
搅拌器的机械设计
4．锚式搅拌器
结构简单。 适用于粘度在100Pa·s 以下的流体搅拌，当流 体粘度在10～100Pa·s 时，可在锚式桨中间加 一横桨叶，即为框式搅 拌器，以增加容器中部 的混合。
图9-6 锚式搅拌器
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主要应用
锚式或框式桨叶的混合效果并不理想，只适用于对混合 要求不太高的场合。
由于锚式搅拌器在容器壁附近流速比其它搅拌器 大，能得到大的表面传热系数，故常用于传热、 晶析操作。 常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。 当搅拌粘度大于100Pa·s 的流体时，应采用螺带 式或螺杆式。
填料中含有润滑剂，在对搅拌轴产生径向压紧力的 同时，形成一层极薄的液膜，一方面使搅拌轴得到 润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体 的渗入，达到密封的目的。
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2、机械密封
定义
把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静 环两个端面的相互贴合，并作相对运动达到密封 的装置，又称端面密封。
特点
泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长， 在搅拌反应器中得到广泛地应用。
2
搅拌装置
搅拌设备
轴封
搅拌罐
传动装置 搅拌轴 搅拌器
罐体 附件
3
第二节 搅拌器的型式及选型 一、常见型式
图9-2 典型的搅拌器图
4
二、搅拌器的功能 提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动 状态，以达到搅拌过程的目的。
浆叶旋转运动，产生能量，作用于液体， 形成流动状态。关键在浆叶，也与其它 因素有关，如介质特性，搅拌器的工作 环境等。
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机械密封的结构及工作原理 结构
由固定在轴上的动环及弹簧压紧装置、固定 在设备上的静环以及辅助密封圈组成。
34
1—弹簧； 2—动环； 3—静环
PTA精制结晶器机械密封有限元分析与对策
PTA精制结晶器机械密封有限元分析与对策
蒋维宏
【期刊名称】《石油化工设备技术》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】PTA精制结晶器作为PTA装置的主流程设备,其机械密封的可靠性对整个装置的稳定运行有直接影响。
文章对某PTA装置精制结晶器机械密封失效的原因进行分析,并采用有限元软件对机械密封结构改进和优化前后的状况进行模拟,了解其动、静环温度场和变形情况。
根据模拟分析结果对机械密封的结构进行了改进,有效降低了零部件,特别是动、静环处的环境温度,改善了密封润滑条件,解决了原机械密封的失效问题。
【总页数】4页(P31-34)
【作者】蒋维宏
【作者单位】中国石化仪征化纤有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】F42
【相关文献】
1.PTA第一精制结晶搅拌器机械密封失效分析
2.PTA 精制结晶器搅拌机封冲洗改造
3.PTA结晶器压缩机干气密封故障分析及结构优化
4.PTA装置精制结晶器搅拌器损坏原因分析及对策
5.PTA装置精制结晶器搅拌器损坏原因及措施
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PTA第一精制结晶搅拌器机械密封失效分析
图１ 改进前的机封装配示意图
１ ． 密封座组合； ２ ． 静环； ３ ． 动环； ４ ． 弹簧座； ５ ． 共用弹簧； ６ ． 顶丝； ７ ． 卡环； ８ ． 端盖组合； ９ ． 收缩盘； １ ０ ． 搅拌轴； １ １ ． 定位压板； １ ２ ． 轴套； １ ３ ． 传动键； １ ４ ． 机封腔体； １ ５ ． Ｏ形环
１ 失效机封的工况及结构
１ ． １ 机封的工况条件 从Ｐ Ｔ Ａ第一 结 晶 器 机 封 的 工 况 参 数 表 （ 表１ ） 可以看到： 搅拌器的转速为 ４ ６ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 为低转速工 况； 工作温度 ２ ４ ０℃ 左右， 故采用连续供给的工艺脱 盐水进行密 封 冷 却 和 冲 洗； 密封水压力 ４ ． ０～４ ． ６ ＭＰ ａ ， 而结晶器釜内工作压力为 ３ ． ４～ ４ ． ２ＭＰ ａ ， 满足 介质侧密封压差 ０ ． ２～ ０ ． ５ＭＰ ａ 的设计要求。同时， 密封底座上也设计了循环水冷却夹套。
Ｐ Ｔ Ａ第一 结 晶 器 是 Ｐ Ｔ Ａ生 产 主 流 程 中 的 一 台 关键设备。近年来， 该结晶器机械密封频繁失效， 机 封的使用寿命短（ 平均 ６个 月 左 右） ， 已经成为困扰 装置长周期稳定运行的一个突出问题。通过对失效 机封进行拆解分析， 发现几乎每台失效机封的故障 特征都非常相似， 笔者结合机封的运行工况， 从机封 的故障特征、 结构 选 型 以 及 搅 拌 器 的 日 常 维 修 等 方 面进行分析， 最终 发 现 机 封 频 繁 失 效 的 根 本 原 因 除 了存在选型不当、 机封结构不合理等问题， 多年来对 搅拌器上部稳定轴承缺乏检修和调试也是导致该机 械密封频繁失效的两个重要原因。
表１ Ｐ Ｔ Ａ第一结晶器机封工况表
参数名称 工作介质 ℃ 工作温度 ／
浅析搅拌釜顶部安装的机械密封设计思想
概要 的介 绍
１ 顶 装 反 应 釜 机 械 密 封 特 点
顶 装反应 釜 机械 密封 如 图 １ 所示 ． 有 以下特 点ｌ ３ Ｊ ：
③搅拌器 的速度突然变化 ；④受热膨胀或压力和温度
产 生波 动
（ １ ） 顶装 釜用 机 械 密 封 的技 术 问题 性 质 完全 不 同
于泵用 机 械 密封 ， 因为 它是 处 于 气相 空 间 中 （ 只有 物 料
搅 拌 釜 顶 部 安装 的机 械 密 封 的 特点 和设 计 依 据 ． 提 出 了搅 拌 釜顶 部 安 装 的机 械 密 封 设 计 思 想 。
关键词 ： 机械密封 ； 端 面比压 ； 弹 簧 比压 ； 载 荷 系数 ； 流体 润 滑槽
中图分类号 ： Ｔ Ｂ ４ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ８ — ０ ８ １ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ２ ９ — ０ ３
Ｏ 引 言
搅 拌式 反 应 釜是 化 工 、制 药 生产 中的关 键 设备 之
一
热循 环 的作用 下 ． 密 封端 面 易产 生变形 。 （ ３ ） 机械 密封在 常温下使 用时 ， 由 于 摩 擦 面 的 发
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用目前，脱硫吸收塔是燃煤电厂中最主要的设备之一，其主要功能是将燃煤排放的二氧化硫(SO2)通过化学反应转化为硫酸根离子，从而达到减少二氧化硫的排放的目的。
在脱硫吸收塔的运行过程中，由于各种原因，机械密封需要更换，而这个过程需要消耗时间、人力、物力，甚至会对生产造成一定的影响，因此研发一种更加快速、有效的机械密封更换辅助工具，将对生产效率和经济效益有很大提升。
本文以某燃煤电厂的脱硫吸收塔为例，介绍了一种机械密封更换辅助工具的研发过程以及应用情况。
1. 研发过程1.1 整体设计为了缩短更换机械密封的时间和提高效率，我们设计了一种辅助工具，它由三个部分组成：上升机构、横向移动机构和下降机构。
上升机构是由电动葫芦、滑轮、钢丝绳组成，可以将更换机械密封的人员直接升入吸收塔内；横向移动机构则是由推车、导轨、滑块、齿轮等部件组成，可以将工人平稳地将更换机械密封的设备推到吸收塔的正确位置；下降机构则是由锁紧装置、滑轮和钢丝绳等部件组成，确保更换机械密封设备的安全下降。
根据对吸收塔的了解和前期的实践经验，我们确定了以下的设计要点：1) 上升机构最长伸展高度为15米，能够满足本次更换要求。
2) 横向移动机构必须能够保持平稳，能够夹紧安装设备，防止偏移，确保安全。
3) 下降机构的设计必须严格符合工业标准要求，确保更换机械密封设备的安全。
1.3 实施基于设计要点，我们选择了合适的材料和部件，开展了实施。
首先，我们使用模型模拟机械密封的更换过程，确定各组件的大小、角度和位置。
然后，我们将每个组件制造好并进行组装。
最后，进行测试和调试，确保辅助工具的性能和功能。
2. 应用情况随着辅助工具的成功研发和生产，我们在某燃煤电厂进行了试验和应用。
经过实践验证，使用辅助工具进行机械密封更换的时间从原来的3-5天缩短到了1天，减少了生产停机时间，大大提高了效率。
同时，由于辅助工具的使用，机械密封更换的工作人员面临的安全风险也大大降低。
论双卧轴强制式搅拌机轴端密封设计
论双卧轴强制式搅拌机轴端密封设计双卧轴强制式搅拌机是一种常见的混合设备。
它通过双卧轴的强制搅拌，使物料得以均匀混合，是许多行业中必不可少的生产工具。
而轴端密封作为搅拌机的重要部分，对其性能发挥起着至关重要的作用。
本文将探讨双卧轴强制式搅拌机轴端密封设计的相关问题。
双卧轴强制式搅拌机主要由搅拌桶、搅拌叶片、双卧轴、电机等组成。
搅拌机进料口的物料由双卧轴带动搅拌叶片进行强制混合，并在混合过程中实现传热、传质等操作。
其中轴端密封是搅拌机工作正常的重要保障。
首先是轴端密封的选择。
一般情况下，可采用机械密封或填料密封两种密封方式。
机械密封采用机械轴封，其密封元件为静环和动环。
填料密封采用填料、密封盘等结构形式，阻止物料通过轴端泄漏。
相较于填料密封，机械密封具有更高的传热效率、更低的温度升高和更好的耐磨性，但成本较高。
填料密封相对简单一些，成本低，但密封效果较机械密封要差一些。
因此，在设计双卧轴强制式搅拌机时，需充分考虑到设备运行的选择与工况，采取合适的轴端密封方式，以达到最佳密封效果。
其次是轴端密封的材料选择。
轴端密封要求其材料能耐腐蚀、耐高温、耐磨、密封性好、使用寿命长。
我们需要针对具体的生产工艺和物料特性，选择适合的材料。
在材料的选择上，一般有橡胶、塑料、金属等多种选择。
在使用上，橡胶和塑料一般适用于低温、低压和少振动等工作情况下，而金属则适用于高温、高压、高速和强振动等环境条件下。
当然，在一些特殊条件下，可采用复合材料。
再次是轴端密封的安装。
正确的密封装配是轴端密封有效工作的关键。
在安装密封时，需要认真阅读相关的装配说明，按要求正确完成。
并且在装配过程中要注意在轴上的位置、与搅拌桶的连接、保证装配精度等关键问题。
轴端密封的不当安装，容易引起漏料等现象，影响了设备的使用寿命和搅拌机的性能。
最后是轴端密封的维护保养。
由于密封的工作环境较为恶劣，轴端密封的使用寿命有限。
因此，在使用过程中，要注意保持其清洁、防止过度磨损、注意防水防尘等问题。
PTA装置氧化反应器大型搅拌器
PTA装置氧化反应器大型搅拌器备用变频驱动控制系统xxxx市xx技术有限公司摘要：搅拌器是PTA装置氧化反应器的关键设备之一。
本文介绍了ABB公司ACS800-07变频器独特的跟踪启动、直接转矩控制和电网掉电跨越功能，并将其应用于PTA装置氧化反应大型搅拌器变频备用驱动控制系统中，实现了现有变频器在故障或检修时，搅拌器切换到备用变频器上继续运行，保证了PTA装置氧化反应器搅拌器连续可靠地运行。
关键词：搅拌器变频器精对苯二甲酸（PTA）跟踪起动直接转矩控制（DTC）电网瞬间掉电跨越Spare Variable Frequency Driver Control System of Large Puddlerin Oxygenation Reactor of PTA DevicesYao XiaoyuAbstract：Puddler is one of the all-important equipments in oxygenation reactor of PTA devices. ABB ACS800-07 frequency convertor has three unique functions: flying start、direct torque control(DTC)、power loss ride through. Which were applied in spare variable frequency driver control system of large puddler in oxygenation reactor of PTA devices, When fault occurs or needs to examine and repair in the existent frequency convertor,the puddler will be switched to the spare frequency convertor and keep running, Which ensures the puddler in oxygenation reactor of PTA devices work continuously and reliably.Keywords：puddler frequency convertor purified terephthalic acid（PTA） flying start direct torque control(DTC) power loss ride through1 引言PTA是精对苯二甲酸（Purified Terephthalic Acid）的英文缩写，是重要的大宗有机原料之一，其主要用途是生产聚酯纤维(涤纶)、聚酯切片和聚酯薄膜，广泛用于化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个领域，与人民生活水平的高低密切相关。
PTA装置搅拌器常见故障分析及改进措施
机进 水 ， 润 滑油乳化 ， 对轴承及齿 轮不能起 到润滑的 作用 ， 造成
减速机 损坏严重 。
封， 故压力 的变化一般不会引起端面比压 的较大变化 。 但 由于介 质压 力产生的轴 向力 会使 碳石 墨静间微观上 的波 峰和波谷传递 到密封接 触面之 间 ， 使 动、 静环之 间产生微小 间隙， 进 而引起密封泄漏 。
（ ３ ）搅拌轴摆动 过大等其它 故 障， 造成密 封弹性 补偿元件
追随性不足 ， 甚至造成动静环机械性碎裂。 （ ４ ）压缩量 不当、 装配误差 等常见原 因导致 的机 械密封泄
漏。
洁度不够 ， 或耐磨层硬度不足 ， 磨损严重 ， 加速 了油封 的磨损 。
（ ２ ）减速 机箱体 Ｏ型环 或胶垫老化 、 尺寸 偏差大 ， 造成 检 修装配 时无法安装到位。 （ ３ ）油封老化 ， 局部 出现龟裂。
同时产生较大安全隐患。机械密 封泄露 的主要原 因为 ： （ １ ）Ｐ Ｔ Ａ 装 置 中压 搅 拌器 机 械密 封 工 作压 力 为 ２ ． ６～ ６ ． ４ ＭＰ ａ （ 表压 ） ， 多使用 载荷 系数 Ｋ＜１的平衡型双 端面机 械密
（ ２ ）部分 减速机位于 罐体底部 ， 罐体 密封泄漏 时造成 减速
３ ０ ４ Ｌ等 。
的设备 之一 。 根据 ｌ ０余年来对 Ｐ Ｔ Ａ 装置维护 的经验 ， 因搅拌器 而影响装置 “ 安稳长满优” 运行的常见故障有 以下几个方面 ：
２常见故障及原 因分析
由于搅拌器部件 组成较多 ，液体在罐体 内作切 向和径 向的
２ ． １机械密封泄露
搅拌器用 的双端 面机 械密封罐侧发生泄漏时 ，密封腔高压
（ ３ ）运行周期过长 ， 未及 时维护检修 。
机械密封技术的研究与应用
机械密封技术的研究与应用引言：机械工程作为一门重要的工程学科，涉及到各种机械设备的设计、制造、运行和维护。
在机械工程领域中，机械密封技术是一个关键的研究方向，它对于保证机械设备的正常运行和延长使用寿命起着重要的作用。
本文将探讨机械密封技术的研究与应用，旨在为机械工程师提供一些有益的参考和启示。
1. 机械密封技术的基本原理机械密封技术是通过设计和制造密封装置，防止液体、气体、粉尘等物质从机械设备的连接部位泄漏出去。
其基本原理是利用密封件的形变和弹性变形，使密封面之间产生一定的接触压力，从而达到密封的效果。
机械密封技术的研究内容主要包括密封材料的选择和设计、密封面的加工精度和表面质量控制、密封装置的结构设计等。
2. 机械密封技术的研究进展随着科学技术的不断发展，机械密封技术也在不断创新和进步。
目前，研究人员在机械密封技术领域取得了许多重要的成果。
例如，新型密封材料的研发，如高分子材料、陶瓷材料等，具有更好的耐磨性和耐腐蚀性；密封面的加工技术得到了很大的改进，如超精密加工、表面处理等，提高了密封面的质量和密封效果；密封装置的结构设计也得到了优化，如双面密封、多级密封等，提高了密封的可靠性和密封性能。
3. 机械密封技术的应用领域机械密封技术广泛应用于各个领域的机械设备中。
例如，在化工、石油、冶金等工业领域中，机械密封技术被广泛应用于泵、阀门、压缩机等设备中，以防止介质泄漏和污染环境；在航空航天、船舶等领域中，机械密封技术被用于发动机、液压系统等设备中，以保证设备的正常运行和安全性；在能源、环保等领域中，机械密封技术被应用于风力发电机组、太阳能设备等，以提高能源的利用效率和环境的保护。
4. 机械密封技术面临的挑战与发展方向尽管机械密封技术在各个领域中得到了广泛的应用，但仍然面临着一些挑战。
例如，高温、高压、强腐蚀等特殊工况下的密封问题仍然存在；密封件的寿命和可靠性需要进一步提高；密封性能的在线监测和故障诊断技术亟待发展等。
石油化工机械装置中泵类机械密封的应用
石油化工机械装置中泵类机械密封的应用摘要：在石油化工企业中，如果发生泵类机械泄漏事故，不仅会导致生产的停滞，还会导致人身安全事故。
本文主要围绕泵类机械密封的设计，分析了石油化工领域常见的泵类机械泄漏问题，并根据其特性提出了相应的设计方案，以提高其生产稳定性。
关键词：石油化工；泵类机械；密封引言机械密封是流体机械中的一个关键环节，可以有效地防止流体从泵中流出。
其工作状态直接影响到泵类机械的运行稳定，是石油化工企业的重要组成部分。
在石油化工行业中，各种流体机械被广泛应用，由于石油炼化技术的迅速发展，其应用的参数水平越来越高，对其机械性能的要求也越来越高。
因此，转轴密封的重要性越来越明显。
机械密封在国内的研究起步比较晚，直到80年代，才有了大规模的应用。
1 机械密封的结构和组成机械密封的生产方式多种多样，根据其结构特点可分为平衡机械密封和非平衡机械密封两种。
按机械密封弹簧是否随轴的转动与否，可将其分类为静止机械密封和旋转机械密封。
根据机械密封腔体中的摩擦副数目，可分为单、双端面两类机械密封。
按弹簧补偿的结构特征，可将其分为单弹簧和多弹簧两种机械密封。
按补偿弹簧与工作介质的接触程度，可以分为内、外装式机械密封。
机械密封由密封部件、缓冲补偿部件、传动部件和辅助密封部件构成。
密封部件由动、静环形成的端面构成，是密封面中最重要的一环。
缓冲补偿部件在机械密封中扮演着重要的角色，动、静环间的压力变化由弹簧施加的弹力来实现，并起到缓冲的作用。
该传动部件包括泵轴和能够带动动环旋转的固定销。
辅助密封部件是用一个密封圈来确保密封端面外部的密封。
2 泵类机械密封应用的意义石油化工装置的工作介质以高温、高压和强腐蚀性为主。
在运行中，由于泵机的轴缝存在着介质泄漏，对石油化工装置的安全造成了很大的影响。
采用机械密封技术，可以有效地解决旋转轴与机体的缝隙问题，从而达到对旋转轴和机体的密封性。
因此，在石油化工领域，机械密封已被广泛应用于保障泵、反应釜、压缩机、转盘塔、搅拌器、离心机、过滤机等装置。
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用脱硫吸收塔作为燃煤电厂的重要设备，其正常运行对环保和能源的保障至关重要。
而脱硫吸收塔内的搅拌器机械密封是其中的核心部件，其性能的好坏直接影响着脱硫效率和设备寿命。
为了更好地保障脱硫吸收塔的正常运行，我们开展了脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用工作。
2.搅拌器机械密封更换困难由于脱硫吸收塔一般都是在高温高压环境下运行，搅拌器机械密封处于恶劣工作条件下，容易损坏和老化。
一旦出现机械密封漏气现象，需要及时更换机械密封以避免进一步损坏设备。
然而,由于脱硫吸收塔的设备特点,密封位置多为高空、狭窄,采用传统的人工更换方式不仅效率低下,工作量大,而且存在一定的安全隐患。
为了解决脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换困难的问题，我们开展了脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用工作。
二、研究内容1.研发目的通过研发适用于脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换的辅助工具，提高更换效率，降低更换难度，减少更换过程中的安全风险，从而保障脱硫吸收塔的正常运行。
2.研发内容研发工作主要包括以下几个方面：(1)辅助工具的设计与制造。
根据脱硫吸收塔的实际情况，设计开发适用于不同型号脱硫吸收塔的搅拌器机械密封更换辅助工具，确保其能够准确、安全地更换机械密封。
(2)辅助工具的测试与优化。
针对不同型号的脱硫吸收塔，进行辅助工具的测试，根据测试结果对辅助工具进行优化，确保其能够适用于不同的工作环境。
(3)辅助工具的应用研究。
结合实际工程案例，开展辅助工具的应用研究，总结经验和教训，不断改进和完善辅助工具，确保其能够在实际工程中得到有效应用。
三、研发成果经过持续的努力和不懈的探索，我们取得了以下的成果：(1)成功研发了适用于脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换的辅助工具系列，涵盖了不同型号和规格的脱硫吸收塔，能够满足不同工况的需求。
(2)辅助工具的测试与优化取得了良好的效果，确保了辅助工具的稳定性和可靠性，为实际工程应用提供了有力保障。
机械密封的原理及应用
五、密封端盖与泵体间的密封。 我装置机封大盖 垫片材质，一般 选用聚四氟乙烯 或石棉。 垫片
此处密封点泄漏的原因及现象 原因：垫片损坏或选材不当。
现象：
此面有介质漏出，此泄 漏在生产过程中发生频 次很低。
机械密封在我装置日常生产使用过程中，通过安 装及使用，在长期管理、维修实践的基础上，对泄漏 症状进行观察、分析、研判，得出了以下结论：
1、安装静试时泄漏。机械密封安装调试好后，一般要进行 静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈 存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问 题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘 车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如 盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问 题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多， 泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封 圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别， 只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。
二、动环与轴套间的密封。
动环与轴套之间一般 通过用“O”环进行密 封 此处密封点泄漏的现象及原因
泵体外侧动环 “O”环
现象：介质沿轴套方向 泄漏后，沿外侧动环外 端面泄漏。
泵体内侧动环
原因：顶丝腐蚀、脱落或松动， 产生相对运动，造成 “O”环 磨损， “O”环尺寸、材质不 合适。
三、动静环之间的密封。
（4）对较长时间停运，重新起动时没有手动盘车，摩擦副因粘 连而扯坏密封面； （5）介质中腐蚀性、聚合性、结胶性物质较多； （6）环境温度急剧变化； （7）工况频繁变化或调整；
（8）突然停电或故障停机等。离心泵在正常运转中突然泄漏， 如不能及时发现，往往会酿成较大事故或损失，须予以重视 并采取有效措施。
PTA 精制结晶器搅拌机封冲洗改造
PTA 精制结晶器搅拌机封冲洗改造白江涛【摘要】对洛阳石化PTA装置精制结晶器搅拌机机封运行失效情况进行分析，发现了机封损坏的原因。
通过对机封冲洗方案进行改进，使机封运行周期显著延长。
【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P46-48,49)【关键词】搅拌机;结晶器;冲洗方案【作者】白江涛【作者单位】中国石化洛阳分公司，河南洛阳 471012【正文语种】中文【中图分类】TQ050.3中石化洛阳分公司精对苯二甲酸(PTA)装置采用美国BP-AMOCO专利技术,原设计生产能力22.5万t/a,2000年5月投产成功。
在不改变原工艺条件的情况下,2003年对装置进行扩能改造,将年生产能力提高至32.5万t。
在精制单元共有五台结晶器,结晶器顶部设有搅拌机,搅拌机起到搅拌物料、保持PTA晶粒处于悬浮状态、控制结晶速率、避免浆料在容器内沉积阻塞的作用。
以近年运行情况来看,第一套搅拌机BA601机封使用寿命较短,一般为1～5月,最短只有5天,一旦机封失效,精制单元将被迫停工,严重影响装置的长周期运行。
从精制反应器BR501过来的PTA浆料,温度高达288 ℃,通过反应器压力调节阀进入第一结晶器BD601,然后依次通过第二结晶器BD602、第三结晶器BD603。
PTA浆料在搅拌器作用下在结晶器中降温、降压、闪蒸、结晶。
表1列举了搅拌器机械密封的主要工作参数。
结晶器搅拌机BA601/602/603机封为釜用双端面、小弹簧机械密封。
机封两侧静环材质均为碳化硅,动环为不锈钢与石墨组合,小弹簧材质为哈氏合金,直接与物料接触的机封下部静环O型圈材质为全氟醚,大气侧静环O型圈材质为氟橡胶。
该机封特点是密封摩擦副粗、短、且承压能力强,有更宽的压力使用范围；摩擦副采用防反压设计,在系统压力意外低于釜内压力情况下,摩擦副仍能保持贴合,保证密封的安全性；机封采用冷却夹套设计,能够适应精制单元的高温、高压、强作用力的工作环境。
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用近年来，随着环保要求越来越高，脱硫设备的应用范围也越来越广。
脱硫吸收塔是脱硫设备中的重要组成部分之一，它主要用于吸收烟气中的二氧化硫，达到减少环境污染的目的。
在脱硫吸收塔中，搅拌器是重要的机械设备，它不仅可以将吸收液搅拌均匀，增强其吸收能力，还可以防止吸收液结焦和结垢，从而保证脱硫设备的正常运行。
而搅拌器中的机械密封是防止泄漏的关键部件，是保证设备正常运行的重要保障。
然而，由于搅拌器的机械密封易损坏，需要定期更换，而更换机械密封时操作较为困难，需要一定的专业技术和工具支持。
因此，研发一套能够协助更换机械密封的辅助工具，对于提高脱硫设备的维护效率、延长设备寿命具有重要意义。
一、机械密封更换的难点和问题机械密封的更换是脱硫吸收塔维护中一个必要的操作，但由于机械密封安装位置不便于修理，故更换较为困难，具体表现在以下几个方面：1. 操作繁琐：在脱硫吸收塔中，搅拌器安装在密封罩内部，对搅拌器进行机械密封更换时，需要先拆卸密封罩，将密封罩内部的搅拌器拆卸下来，再进行机械密封的更换。
操作过程中需要对更换密封的位置进行定位，而搅拌器在密封罩内部又比较繁琐，容易误操作。
2. 风险较高：在更换机械密封时，由于操作空间较小，操作人员需要进入密封罩内部，容易造成操作人员受伤，发生意外事故。
3. 更换周期短：在脱硫吸收塔中，除了戴当型机械密封外，其他机械密封的寿命很短，一般只能使用几个月左右就需要更换，增加了设备的维护难度和成本。
二、机械密封更换辅助工具的设计针对以上问题，我们设计了一款机械密封更换辅助工具。
该工具主要由支架、导杆、千斤顶、托板、固定螺栓等部件组成。
具体实现步骤如下：1. 将密封罩侧板拆下，将机械密封全部拆除。
2. 将支架放入密封罩内，由于支架的形状与密封罩内的搅拌器容易卡合，保证了支架在工作过程中的稳定性。
3. 将导杆安装在支架的中部，并将千斤顶与导杆连接，千斤顶上升可以调节导轨，保证准确度。
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用
脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用一、引言燃煤发电厂的脱硫吸收塔是用于除去煤燃烧产生的二氧化硫的重要设备，其内部搅拌器是保证脱硫反应能够充分进行的关键部件。
搅拌器机械密封由于长期工作在高温、高湿、高腐蚀环境下，往往会出现漏水、漏气等问题，需要及时更换。
由于脱硫吸收塔内部空间狭小，更换机械密封非常困难，给维修工作带来了很大的困难和风险。
为解决这一难题，我们进行了脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换辅助工具的研发与应用，取得了一定的进展和成果。
本文将对该工具的研发过程、设计特点以及在实际应用中的效果进行介绍，旨在为广大脱硫设备维修人员提供参考和借鉴。
二、研发过程1.需求调研在进行研发之初，我们首先进行了对脱硫吸收塔搅拌器机械密封更换的需求调研，深入了解了维修过程中遇到的困难和问题。
我们发现，传统的机械密封更换方式需要大量的人力、物力，而且存在很大的安全隐患，急需一种更加安全、高效的更换辅助工具。
2.技术攻关在对需求进行充分了解后，我们组织了一支专业团队进行技术攻关。
针对脱硫吸收塔内部空间狭小、环境高温、高湿、高腐蚀等特点，我们克服种种困难，进行了多次的试验和改进，采用了特殊材料和工艺，最终成功研发出了一种可以满足需求的更换辅助工具。
3.测试验收研发出新的更换辅助工具后，我们对其进行了多次的测试和验收。
通过模拟脱硫吸收塔内部环境进行了大量的试验，确保了辅助工具的安全性和实用性。
最终，我们成功通过了相关的验收标准，可以开始进行实际的应用试验。
三、设计特点1.安全性新研发的更换辅助工具采用了特殊的材料，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，可以确保在高温、高湿、高腐蚀的环境下正常工作，大大提高了操作人员的安全性。
2.高效性新工具的设计符合人体工程学原理，可以快速、准确地完成机械密封的更换工作，大大提高了更换效率，缩短了维修时间，降低了维修成本。
3.实用性新工具的设计考虑了脱硫吸收塔内部空间狭小的特点，采用了便携式设计，操作简单方便，能够适应脱硫设备的各种维修环境，具有很强的实用性。
PTA精制结晶搅拌器机封缓冲液系统改造
谭 ห้องสมุดไป่ตู้等 ： Ｐ Ｔ Ａ精制结晶搅拌器机封缓冲液 系统 改造
Ｐ Ｔ Ａ 精 制 结 晶 搅 拌 器 机 封 缓 冲 液 系 统 改 造
谭 帅 ， 武春 阳 ， 侯 洪波
４ ７ １ ０ １ ２ ）
（ 中国石油化工股份有限公 司 洛 阳分公司 ，河南 洛阳
摘
要： 精对苯二 甲酸装置 （ 简称 Ｐ Ｔ Ａ） 精制单元结 晶器搅 拌 器 Ｂ Ａ ６ ０ １ 、 Ｂ Ａ ６ ０ ２ 、 Ｂ Ａ ６ ０ ３机 封缓冲液 系统原设 计采 用
导致 密封腔 内压 力骤 升并 保持 下去 。且 由于 电磁 阀
工作压力相对较高 ， 工作介质危险性相对较大 ， 机封 缓 冲 液 系 统 原 设 计 的 是 甘 油 自动 补 偿 系 统 。 自
２ ０ ０ ３年 ９月起 ， 开始频 繁 出 现 系统 误 动作 引 起机 封 腔异 常补 甘 油 ， 导致 机 封 短 时 间 内突 然失 效 。甚 至 Ｂ Ａ ６ ０ ２ 、 Ｂ Ａ ６ ０ ３机 封 两 次均 发 生 更 新 后 使 用 不 足 一 个月 便发 生失 效 ， Ｂ Ａ ６ ０ １机封 在 ２ ０ ０ ４年 ７月 在投 用
组 件在 反复 性 冲击性 载荷 或持续 高压 载荷作 用 下极
原 系统 的 国外 生产 厂家 早 已不存 在 ， 所 以， 配件 已无 法购 买 。车 间和检 修公 司也 曾对 缺失 配件及 机
构进行 自我改造 ， 但 使用效果 不理想 。 自２ ０ ０ ７年 始， 此系统一直采用人工手动补甘油的办法来维持 ， 但可靠性极差 ， 一般新机封投入使用一个月不到 ， 机 封下部 的摩擦副便失效 ， 只靠机封上部摩擦副来维
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４— ０ ９—１ ２
PTA搅拌器安装技术研究
PTA搅拌器安装技术研究本文主要叙述搅拌器安装要领，以PTA氧化反应器进口搅拌器A-201-3为例对其安装进行具体论述，并提出安装过程应注意的问题。
标签：搅拌器；弯曲检查；调整；焊接逸盛PTA改造项目新增两台反应器搅拌器，而且该装置是两条线同时生产无备用，因此搅拌器安装质量直接影响后续生产线及粗对苯二甲酸的产量及质量。
由于该搅拌器是进口设备，外商在现场全程指导，安装过程主要是注意不要污染反应器钛材内壁，以及反应器上法兰的水平度、轴的垂直度及螺栓锁紧力矩值。
1 安装作业施工工艺程序2 搅拌器的安装（1）安装搅拌器下轴及中间轴。
a）将准备好的枕木水平放置在设备法兰面上，支撑起搅拌器下轴，使轴保持垂直状态；b）用螺栓拉伸器与扭力扳手将搅拌器下轴与中间轴的法兰用双头螺栓紧固，力矩值要达到设计要求，紧固螺栓时要对称进行，紧固完用锁紧绳系紧。
（2）连接搅拌器轴与机封短轴。
a）将连接完成的中间轴及下轴吊装进罐内，用两枕木支撑起中间轴的法兰，用螺栓拉伸器与扭力扳手将连接中间轴与机封短轴的螺栓紧固，紧固完用锁紧绳锁紧；b）将缠绕垫片放置在设备法兰之上，紧固安装法兰与设备法兰的连接螺栓。
（3）安装联轴器。
a）用力矩扳手将固定板锁紧在机封轴上，按照施工图加垫圈；b）将固定板卡在联轴器的凹槽内，机封轴的键卡在联轴器的键槽内，用液压扳手将联轴器的螺栓锁紧。
（4）安装机架。
机架的底座安装在设备的外法兰处，用扭力扳手分两次对螺母进行锁紧。
第一次锁紧力矩为Ma=1250N.m；第二次锁紧力矩为Ma=2990N.m。
（5）安装齿轮箱。
a）按照图纸，确定电机安装及齿轮箱的安装方向；b）用液压扳手锁紧连接机架与齿轮箱的螺栓，锁紧力矩为380bar；c）用螺栓将齿轮箱轴与机封轴连接起来，用液压扳手将螺栓锁紧。
锁紧力为190bar。
（6）安装电机和油泵。
a）连接电机和齿轮箱间的联轴器，锁紧螺栓；b）油泵安装就位。
（7）检查调整轴的弯曲度。
PTA装置薄膜蒸发器径向双端面机械密
装置薄膜蒸发器径向双端面机械密封分析图1 原径向双端面机械密封从实际应用情况可知，此种机械密封方式的应用寿命相对较短（在60天以内），其失效形式主要包括动3喷涂层脱落、内静环被结晶物卡死等。
密封失效原因分析（1）动环Cr2O3喷涂层脱落的问题。
该结构的静环主要采取的是碳石墨材料，而动环处于外露状态，容易受到外部磕碰影响，所以动环的材料主要是强度较高的金属材料（以Hast．C-276为基体材料并且表层喷涂），之所以要在表层喷涂Cr2O3，就是要增强其摩擦性能。
相关文献针对速率、负载等要素对于Cr2O 3损的作用展开了深入剖析，由剖析得知，如果是干摩擦，式中，Do代表的是密封窄环端面外部直径；示密封窄环端面内径；n表示密封端面转速。
经过计算能够得知，内密封的线速度为度为2.184m/s。
通过计算可知，密封内部与外部端面的图2 优化后动环图3 优化后的径向双端面机械密封计算状况详细阐述：径向双端面密封具体包含1个共同使用的动环、2个静环，使用有限元的方法剖析摩擦副，大多采用轴对称模型，另外，将其进一步细分，添加至摩擦副模型上的外部载荷主要为压力以及温度，同时对其进行约束，在此基础上进行核算。
由于静环使用分体独立形式，为此在计算过程中能够对其中某个摩擦副加以剖析。
在获取到端面热流密度数值后，对剩下的摩擦副进行施加，通过反复迭代达到均衡状态便能够获取密封计算的最终效果。
3 结语通过实际验证能够得知，改进后的双端面机械密封使用寿命大大延长（延至1年），确保性能的同时进一步减少了设备维护成本，说明改进效果有效，值得进一步推广。
参考文献：[1]蒋维宏,何治.PTA装置薄膜蒸发器径向双端面机械密封研究[J].120中国设备工程 2022.12 （下）。
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（镶装结构）要大很多。较低的接触应力 Pc 可以使密
小于整体环的应力，说明在大轴径高压力方面，镶装 环具备更好的耐受性。 通过分析可以看出， 在大尺寸、 高压力方面镶 装结构具备更好的性能优势，但是从加工工艺、成本 控制方面，整体环就具备较大的优势，在摩擦副结构 选取的时候，要综合多方面因素集中考虑。针对具体 情况进行设计优化。
图6 冷却水夹套结构
设备的参数逐渐提高，产量不断加大，反应器轴的尺 寸也在不断加大，从 0 mm 到 0 mm 不等。 （） 某厂氧化反应器 G-0， 轴径为 mm， 如图 所示， 机械密封采用整体结构， 采用拨叉传动。 现场连续运转 年以上，运转良好。 （） 某厂 G-0， 轴径达到 0 mm， 如图 所示， 机械密封采用镶装结构， 无论是受力还是传动以及 耐受性方面都有着很大的提高，现场运行 年以上， 运转良好。
求同样很高。 对 CTA 结晶器来说， 它的轴径和操作 工况相对于前两者都较小，机械密封相对容易。
管道
压力 /bar ~ 0.~ .~
》
转速 /(r.min-) ~0 0~0 0~0
轴径/mm 0~0 0~0 0~
2 机械密封结构设计和选型
管道
（）压力因素。压力在 0 bar 或轴径 0 mm 以 上，不建议采用整体结构，因为镶装结构为金属材料 与非金属材料石墨（或碳化硅）镶装而成，在高压下 具备较高耐压能力。
d.c om
》
况。很明显由于整体结构的变形量导致密封端面的间 隙发生变化， 无论是接触力还是液膜膜压都较后者 封具备长周期、高寿命、低发热量的性能。 图 是摩擦副中强度较弱的石墨环的 Von Mises 应 力 分 布， 可 以 看 出 整 体 环 的 应 力 最 大 可 以 达 到 0. MPa，而对于镶装环的应力最高艺，机械密封不仅要承受轴套 受力所产生得轴向力及搅拌轴的径向摆动， 甚至需
d.c om
应性。
》
℃，压力达 bar，搅拌设备轴径最大到 0 mm， 机械密封的选择要注意强度的耐用性以及材料的适
图10 PTA第一结晶器机械密封
74
2012《化工设备与管道》增刊一
台搅拌式结晶器， 从第一结晶器至第五结晶器的操 台中最为苛刻的， 所以对于密封的选择要有所区 别和注意。 （） 某 厂 PTA 第 一 结 晶 器， 压 力 高 达 0 bar， 故选用镶装式摩擦副结构。 （） 从第二结晶器至第五结晶器， 由于工况参 数的逐渐下降，密封可以选择整体结构。 （）PTA 结晶器特别设计
《化
性高。
图11 PTA结晶器机械密封
工设
图12 某厂PTA结晶器机械密封
（）搅拌设备都是单台配置， 一旦密封出现问 题需全线停车抢修， 这样就要求密封寿命长， 可靠
5 结束语
目前， 国内已经引进多家 PTA 专利技术，PTA
的装置的产能迅速扩大，整体技术水平有着显著的提 高，设备的大型化和工艺参数的提高对未来机械密封 发展提出了苛刻的要求。机械密封的提高不仅仅是在 产品应用范围上的提高，未来也是对机械密封监控技
2012 年全国石油化工设备年会会刊
PTA主搅拌器机械密封设计及应用
张宝君，杨惠霞
（大连华阳光大密封有限公司）
摘 要：介绍了PTA工艺中搅拌式反应器的机械密封设计原则。对于PTA主搅拌器机械密封类型，根据运
转设备的工况特点，从氧化反应器、CTA结晶器、PTA结晶器这几个重要位段的搅拌器机械密封做详细介 绍及其对应的应用业绩。
（）轴径因素。轴径在 0 m 以下， 压力较低时， 可采用整体结构，由于整体结构无论是在加工还是控 制密封封变形上更加简单，成本可以有较好的控制。 以下通过两组摩擦副做对比分析， 两组摩擦副 具备相同的滑移直径 φ mm， 一组为整体结构， 另一组为镶装结构。采用国外引进的专用机械密封稳 态分析软件，综合考虑了密封环的力变形和热变形， 及密封端面的摩擦学分析。对两组摩擦副做相同工况 下的有限元（FEM）模拟分析。 从分析结果可以看出， 图 中两组摩擦副的变 形情况以及摩擦副的温度场分布，对于整体结构的摩 擦副变形量为 条光带，镶装结构的摩擦副变形量为
70
冲洗系统选用 PLAN 独立的泵站， 采用强制 循环换热的方案，这样可以有效带走机械密封所产生 的热量。隔离液的选择通常选用既适用于机械密封润 滑，也要不能污染工艺介质物料的液体。通常选用脱 离子水及白油。 2.1 摩擦副的结构设计 对于摩擦副的设计是整个机械密封设计环节中 重要的部分。机械密封的摩擦副结构设计是指其在运 转工况下的温度与压力协调变形的控制技术。摩擦副 在压力变形下呈现收敛状态，在温度影响的变形呈现
www .tc e
备与
轴承箱。
对性。 如图 ， 就是某厂的 PTA 第一、 二结晶器 机械密封示意图， 整个机械密封设计时包含了轴与
4 PTA搅拌器机械密封需注意问题
（）由于工业介质的腐蚀性大。如在氧化工段， 以对二甲苯为原料，以醋酸为溶剂，以醋酸钴、醋酸 锰为催化剂在 . MPa、0 ℃下进行氧化反应， 高 温醋酸的腐蚀性极大。 （） 高温、高压、大轴径。精制工段温度最高达
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备与
[] [] 00. []
术的提高，通过监控技术的发展，使机械密封的性能
达到最佳，从而保证 PTA 搅拌装置的安全平稳运转， 创造更大的产值。
管道
参考文献
d.c om
汪 英 枝 . 国 内 PTA 工 艺 技 术 比 较 及 评 析 [J]. 聚 酯 工 业 , 00，()：-. 顾永泉 . 机械密封实用技术 [M]. 北京： 机械工业出版社，
》
顾永泉 . 平行面机械密封结构和性能的研究 [J]. 化工机械 , ()：-.
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金属部件
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2012《化工设备与管道》增刊一
与醋酸溶剂、 催化剂溶液混合后送入反应器， 和加 入反应器的空气中的氧气反应， 反应中生成的大部 分 CTA 成晶体析出， 在反应器中形成浆料， 然后输 送到 CTA 第一结晶器搅拌器进行进一步结晶，反应 尾气经过降温、过滤后作为整个装置惰性气体的主要 来源 。 氧化反应器在 PTA 工艺中多数采用一台， 随着
断扩大。反应器及结晶器的设备规模也在不断扩大， 对机械密封的要求也越来越高。
1 PTA主搅拌器的工况参数
由于国内 PTA 工艺的专利商有所不同， 大致可
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数量 介质 TA、水、醋酸 PTA、水、醋酸
备与
以分为阿莫科、三井油化、杜邦、日立、英威达、伊
斯特曼等 []。虽然专利商不同，但是对于反应器及结 晶器的工况参数可如表 所示。 从表 中可以看出主搅拌器的工况参数不同，
表3 材料选型
名称 非金属部件 O形圈 摩擦副 与介质接触 不与介质接触 材料 FFKM/EPDM/FKM 石墨/碳化硅/硬质合金 钛材/双相钢/L L/0
由于介质侧温度较高， 长时间的运行， 金属部 件会发生高温蠕变，进而致使金属材料的力学性能下 降，金属部件发生变形，对机械密封的摩擦副产生影 响，导致机械密封寿命降低以致失效。于是在机械密 封底部增加水夹套（反应器的顶部） ，设置水套冷却 结构，有效降低介质侧密封环内测的运行温度，对 O 形环以及摩擦副的良好运行提供较好的温度环境。如 图 所示。
2012《化工设备与管道》增刊一
发散状态 []。所以摩擦副的设计要合理控制两者耦合 变形，使摩擦副在使用中达到收敛或平直状态，变形 分析如图 所示。 目前所使用的摩擦副结构大致可以分为两类（图 ） ，一类为整体结构（摩擦副分别由单一材料整体加 工而成） ；另一类为镶装结构（摩擦副分别由不同材 料镶装而成） 。两类的使用是有区别的，主要影响因
在 PTA 工艺设备中，氧化反应器、CTA/PTA 结 晶器的工况对机械密封设计都提出较高难度。由于搅 拌设备的特殊性，如高摆动、大轴径、转速低等特点， 机械密封的设计需要遵循其符合设备规律性的原则。 从 PTA 整个工艺角度出发， 根据工况参数， 机 械密封的选取为双端面平衡型的机械密封结构，能够 耐足够的压力及温度变形，并且隔离液可以有效防止 介质泄漏到大气中，对人身及环境产生危害，做到介 质的“零泄漏”[]。
3 机械密封应用介绍
PTA 的搅拌器主要由氧化反应器、CTA 结晶器 及 PTA 结晶器组成。 这些釜式反应器运转工况及使 用情况各不相同，所需要的机械密封也不相同，以下 对其相关应用做以介绍。 3.1 氧化反应机械密封应用
《化
作为氧化装置的主反应器，原料对二甲苯（PX）
工设
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备与
管道
工艺中，最苛刻工况为 CTA 第一结晶器。 CTA 结晶器位号为 0~0，轴径 0~0 mm， 压力 0.~. MPa，选用整体摩擦副结构，平衡型密 封。现场运转 年以上，运转良好。如图 所示。
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2012 年全国石油化工设备年会会刊
3.3 PTA结晶器机械密封应用
《化
图1 摩擦副耦合变形
素为压力与轴径尺寸。具体选型如表 所示。
《化
工设
轴径≥0 mm 镶装结构 镶装结构
表2 摩擦副选型原则
轴径<0 mm 整体结构 压力P<0 bar 压力P≥0 bar
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视具体情况
图2 镶装结构和非镶装结构（整体结构）
备与
变形情况。
0. 条光带，说明大尺寸下，镶装结构的摩擦副在耐 压变形方面具备更好的性能。能够通过外圈金属箍的 强度来降低石墨环的变形量。对于镶装结构可以较容 易地解决力变形的问题，而整体摩擦副则需要更多的 巧妙设计来优化结构，抵消作用力，来平衡摩擦副的 图 显示了摩擦副密封端面间的作用力分布情
图9 CTA结晶器机械密封
PTA 结晶工艺是从结晶器中排出水蒸汽， 将留 下的溶液降温， 使 PTA 成晶体析出。 从结晶器闪蒸