摘要：文章对聚醚及其生产工艺进行了概括性地描述，并具体分析了聚醚装置中的离心泵的密封结构的改进设计，结合我国聚醚生产工艺现状，提出对聚醚装置中泵密封方式优化改进的方法。
关键词：聚醚装置；离心泵；密封结构；改进设计
一、聚醚及其生产
1、聚醚
聚醚，是聚醚多元醇（polyether polyol）的简称，是一种低聚物，其主链含有醚键（—R—O—R—），端基或侧基含有大于2个羟基（—OH），是由起始剂（一般是多元醇、多元胺或含活性氢基团的化合物）与氧化烯烃在催化剂作用下发生开环聚合反应生成。通常来说，多元醇起始剂有丙二醇、乙二醇等二元醇，甘油、三羟甲基丙烷等三元醇以及戊四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇；多元胺起始剂有二乙胺、二乙烯三胺等。根据其实际所含活性原子数目的所烧可以制成不同官能度的聚醚多元醇。氧化烯烃作为其主要原料之一，一般采用的是环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）、环氧丁烷（BO），其中以环氧丙烷应用最多。聚醚产量最大者为以甘油（丙三醇）作起始剂和环氧化物（一般是PO与EO并用），通过改变PO和EO的加料方式（混合加或分开加）、加量比、加料次序等条件，生产出各种通用的聚醚多元醇。聚醚主要被应用于两个方面，即硬质泡沫用聚醚系列以及软质泡沫用聚醚系列，在其他方面如弹性体等也有一定的应用。
2、聚醚的性质
聚醚多元醇的物理化学性能主要是由起始剂和氧化烯烃的类型及分子量来决定。起始剂活性氢的个数决定了聚醚的官能团度，不同的起始剂合成的聚醚反应活性相差很大，一般来说，分子量相差不大时，同时PO类型的聚醚，乙二胺、苯胺类作为起始剂的聚醚活性最高，季戊四醇、这糖类多元醇作为起始剂的聚醚活性也较高，乙二醇、丙二醇作起始剂的聚醚活性较低。同类型的聚醚，羟值越高，分子量越小，反应活性越高，粘度越小。
大多数氧化烯烃类的聚醚都较多或全部选用PO来合成，但也有一些品种，现用PO和起始剂反映，而后用EO来封端，个别品种甚至全部使用EO来聚合。EO封端的聚醚通常比全为PO的聚醚活性高，亲水性好，EO含量越高，这种趋势越明显。
3、聚醚的生产工艺
聚醚的生产原料分为三类，分别是氧化烯烃、起始剂与催化剂。首先需要对原料进行预处理，将起始剂与催化剂混合生成金属烃氧化物，再经真空脱水处理假如反应釜中。在金属烃氧化物进入反应釜前，需提前通入干燥氮气，作用有二，其一空气中的氧对聚合有阻聚作用，对聚醚有氧化作用，通入的干燥氮气可防止二者发生，其二，PO与EO的爆炸极限分别为2.8%~37%、3%~100%。此外，聚醚的合成过程是由起始剂与氧化烯烃在催化剂作用下发生开环聚合反应，反应为放热反应，因此在反应后需及时散出反应热。反应完成后还需要进行中和、吸附、脱水、过滤、精馏等处理。
二、聚醚装置离心泵密封方式的设计使用现状
在生产过程中，由于聚醚生产原料与产物中含有腐蚀性、易燃易爆、有毒等危险特性的物质存在，其设备的安全性与密封性必须得到保障。在聚醚生成的反应阶段，离心泵作为辅助设备，帮助反应的进行，降低生产成本。由于资金、技术、原材料选择等方面的差异，泵类的选择也不尽相同。但是共同的选择标准只有一个，即实现泵类的绝对密封。以下将具体介绍目前聚醚装置中离心泵密封的相关情况。
现阶段，聚醚装置密封方式为单端面机械密封，由一对密封端面组成。此密封方式以轴向方式布置，具有两个密封环，分别为动环与静环。在其工作状态下，为了保证密封性的稳定，为了能使离心泵运转正常，在两个密封环之间需要加入液体薄膜。密封中用排出的物料填充满，再循环液经由离心泵的出口流向流量控制孔板，之后回到密封。在进入密封室，密封室与机械密封端面相毗邻，形成冷却液后流经密封，最终回到离心泵中。
目前单端面机械密封的密封方式被广泛应用于离心泵的密封中，但是其存在着明显的缺陷，即单短面机械密封的密封度不够，仍然存在泄漏，约5ml/h。由于聚醚生产过程中，介质存在威胁性，泄漏量的存在不可避免的会造成设备污染和损坏，甚至是人身伤害和环境污染。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，单端面机械密封的密封性不够，使得聚醚生产存在安全隐患。
三、机械密封的结构特点
1、无冲洗水机械密封的结构特点：采用集装式设计，便于安装。无需固定冲洗水管路，只需周期性冲洗。每隔七天或两天以上停车前后，用水冲洗5分钟，冲洗水流量为10 L/min。动、静环材料均采用SiC。设有集装板和集装槽，拆装时不用测量压缩量，方便、准确。机械密封区域的结构特点：脱硫系统中的浆液含有大量气泡，气泡容易在机械密封处聚集，破坏机械密封的润滑膜。在叶轮上开有足够的排气孔，保证泵在正常运转情况下机械密封不会干磨擦。锥形机械密封室，腔体容积大，保证机械密封能够充分的润滑和冷却。可避免大的颗粒接触机械密封。泵排水时容易泄空。
2、有冲洗水的机械密封的结构特点：需固定冲洗水管路，分为单端面机械密封和双端面机械密封。单端面机械密封与无冲洗水机械密封的内部结构基本相同。单端面有冲洗水机械密封又分为内冲式和外冲式。
内冲式：外部有一进水口，从进水口流入机械密封的水在摩擦副外围形成清洁冷却介质并同浆液一同排出。冲洗水量为0.9～1.2m3/h，冲洗水的压力大于密封腔压力的0.1～0.2MPa。［密封腔压力＝（P进+P出）/2］
外冲式：外部有一进水口，一出水口。流入机械密封的水起冷却、冲洗摩擦副背面的作用。冲洗水量为0.9～1.2m3/h，冲洗水的压力0.1～0.2 MPa。
3、双端面机械密封的结构特点：在泵启动前，须先接通冲洗水，停泵3～5分钟后方可关闭冲洗水。（冲洗水的作用：一是封堵和平衡泵内浆体的压力，二是冷却机械密封部件。当泵进口压力P进≥0时，冲洗水压力P= （P进+P出）， P出为泵出口压力。动、静环材料均采用SiC。有两个外露管接头，装压力表侧为进水口，另一侧为出水口，冲洗水流量为泵流量的0.1-1%，泵输送流量较大时取小值，流量较小时取大值，但最小冲洗水水量不低于1 m3/h。
四、聚醚装置离心泵密封方式的优化改进方法
1、改单端面机械密封为双端面机械密封
双端面机械密封原理与单端面机械密封基本相同，区别在于双端面机械密封具有两道密封端，若一级密封失效，二级密封仍然可以进行，防止泄露发生。在工作时时，需要在两对面端间引入一般高于介质压力0.05~0.15Pa的封液，以此改善端面间的润滑及冷却条件，同时可以将介质与外界隔离，大大降低了戒指泄漏的可能性。此外，密封液还有着检验一级密封是否失效的检测作用。一般双端面密封都需要外公密封液系统，向密封腔内引入封液进行堵封、润滑和冷却，且多为循环冷却使用。
与单端面机械密封相比，双端面机械密封的密封性能有了显著提升，在聚醚生产过程中，保证了离心泵的密封性，降低生产危险。
2、串联式机械密封
串联式机械密封是指由两套或两套以上同向布置的单端面机械密封所组成的机械密封。两套密封眼同一方向布置，密封腔压力逐级降低用于高压场合。串联式机械密封的优点体现在两方面。其一，密封腔数量变多由原本的一个变为两个。其二，密封腔内压力较小，其压力远小于冷却液压力，因此密封腔内的物质不会进入到冷却液中造成事故的发生。串联式机械密封方式的应用除了防止介质泄露，实际上也解决了介质进入冷却液而造成的事故的问题。
五、结语
综上所述，聚醚的生产在我国化工行业中占据着一定的地位，其生产工艺也随着行业的推进不断被推敲。聚醚装置中，离心泵作为其中必不可少的一项设备，其密封方式的改进一直为行业关注。目前行业多采用的单端面机械密封方式存在着密封性的问题，无法做到零泄漏，这就为聚醚生产埋下了隐患。文章首先对聚醚及其相关性只加以简要介绍，并对其生产工艺及流程加以阐述，以当下我国聚醚生产为现实依据，分析聚醚装置离心泵密封方式的运作及其不足，并有针对性地提出优化原理及方法，基于此旨在为我国未来聚醚装置离心泵密封方式优化与改进提供相应参考。
参考文献：
[1]王海勇.聚醚多元醇装置离心泵机械密封方式的优化改进[J].广东化工.2014
[2]巫志鹏.聚醚生产装置危险性分析[J].安全.2010
论文作者:隋金敏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/5
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