张辉，柴蕊
（四川正达凯新材料有限公司，四川 宣汉636158）
［摘 要］四川正达凯新材料有限公司一期600 kt/a气头聚酯级乙二醇装置于2025年4月开始试生产，整体运行情况较好；但装置投料试车前后的一段时间内草酸二甲酯（DMO）泵（中心线安装式单级悬臂离心泵，含一塔塔釜泵、二塔塔釜泵、三塔进料泵、三塔塔釜泵、四塔侧线泵、四塔塔釜泵）频繁发生机械密封（JTB静止型集装式机械密封）泄漏。通过对DMO泵投料试车前甲醇工况、投料试车后DMO工况机械密封泄漏情况的分析，认为其机械密封损坏原因主要有机械密封干摩擦（密封腔存在气体未排净或发生了汽蚀）、机械密封预热时静环胀裂、冲洗腔进入杂质、机械密封动/静环端面黏连，加之泵密封腔的细节设计上及密封腔移热设计上存在不足，以及蒸汽伴热系统设计上有较多操作步骤而存在诸多不确定因素（如操作执行不到位）。为此，对此批DMO泵实施了一系列优化改进（如泵盖改造、伴热方案改进，并编制了DMO泵操作规程等），其后DMO泵再未出现过非正常的机械密封损坏，现此批DMO泵已能稳定运行。
［关键词］乙二醇装置；草酸二甲酯（DMO）泵；投料试车；甲醇工况；DMO工况；机械密封泄漏；原因分析；优化改进
［中图分类号］TQ223.16+2；TH311 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）01-0054-05
0 引 言
四川正达凯新材料有限公司（简称四川正达凯）一期600 kt/a气头聚酯级乙二醇（MEG）联产18 kt/a碳酸二甲酯（DMC）项目采用上海浦景化工技术股份有限公司的乙二醇（合成气耦联加氢两步法）与碳酸二甲酯联产技术，由中国成达工程有限公司负责工程设计（EPC）。项目以普光气田天然气为原料气，经压缩、脱硫、转化（纯氧转化）、MDEA脱碳、H2/CO深冷分离、变压吸附（PSA）等工序得到产品H2和CO，CO与亚硝酸甲酯（CH3ONO）反应生成草酸二甲酯[又名乙二酸二甲酯，化学式为CH3OOCCOOCH3（简称DMO），常温下为晶体，熔点54 ℃，沸点163.5 ℃，密度1.148 kg/L，饱和蒸气压0.13 kPa（20 ℃），能溶于醇，微溶于冷水，在热水中会分解产生草酸和甲醇]，之后H2与DMO进行加氢反应生成乙二醇，并副产DMC、乙醇等多种产品。2025年4月四川正达凯（一期）乙二醇装置开始试生产，整体运行情况较好。
四川正达凯乙二醇装置DMO相关机泵选用的是国内某知名离心泵厂的PC系列单级悬臂离心泵，此批泵在水联运时未发生过机械密封泄漏，但投料试车前后的一段时间内频繁发生机械密封泄漏。经分析与探讨其症结所在，提出并实施了一系列解决方案，效果较好。以下对有关情况作一介绍。
1 DMO离心泵简介
四川正达凯乙二醇装置DMO相关机泵设有一塔塔釜泵6台（三开三备）、二塔塔釜泵6台（三开三备）、三塔进料泵2台（一开一备）、三塔塔釜泵2台（一开一备）、四塔侧线泵2台（一开一备）、四塔塔釜泵2台（一开一备），其结构型式均为API610中OH2结构（中心线安装式单级悬臂离心泵），介质均为DMO等，要求NPSHa≥NPSHr+0.6 m（额定流量下）；泵体、泵盖带保温结构设计，用0.5 MPa蒸汽伴热保温；此批泵选择API682中的PLAN02+62冲洗方案；其机械密封采用国内某知名机械密封厂的JTB静止型集装式机械密封（以一塔塔釜泵为例，其机械密封示意如图1），动环材质为碳化硅，静环材质为碳化硅浸渍石墨，弹簧材质为镍铬钼合金，O型圈材质为全氟醚橡胶。
2 不同阶段机械密封泄漏情况及分析
2.1 投料试车前甲醇工况下
DMO与水可发生水解反应生成草酸，草酸对碳钢、普通不锈钢等均有很强的腐蚀性，故乙二醇装置羰化偶联反应系统投料前需进行严格脱水，以除去试压过程残留水、水联运过程残留水、催化剂还原反应产水等。通常，利用甲醇与水可任意比例互溶的特性，采用不断通入新鲜甲醇对羰化偶联反应系统进行洗涤脱水，并在羰化偶联反应系统投料前保持甲醇循环，此称为甲醇工况。
收集、检查甲醇工况下发生泄漏的DMO泵机械密封，发现如下现象：密封腔室内有较多的小块碳化硅碎块；大部分动环密封O型圈有烧熔情况，部分还粘结在动环座的内壁；动环端面外缘有较均匀的咬边掉块，未掉块处能见到微小皲裂纹，动环端面内缘则相对较完整；动/静环端面均有环形磨痕；靠近动/静环密封端面范围的轴套表面有金属变色现象。综上，判断DMO泵机械密封损坏主要是由干摩擦引起的。
2.2 投料试车后DMO工况下
羰化偶联反应系统投料后即有DMO生成，通常，当系统液相DMO质量分数＞20%时称为DMO工况。收集、检查DMO工况下发生泄漏的DMO泵机械密封，发现如下现象：密封腔室内亦有小块碳化硅碎块；大部分密封O型圈较完整；动环相对完整，端面外缘有咬边掉块情形；静环大部分不完整，一般破碎为两三块，或静环有贯通环体的裂纹；个别静环密封面无较大损伤，但静环底部啮合定位销的销钉槽沿泵旋转方向有破损；靠近动环一侧轴套较干净且呈正常的金属光泽，靠近静环一侧轴套较脏且有结垢状褐色或灰白色物质附着。综上，判断机械密封损坏的原因主要有：预热过快，导致静环胀裂；机械密封冲洗腔进入硬质异物，导致动/静环损坏；未预热或预热不到位，DMO在动/静环端面结晶造成动/静环黏连，启动泵时静环定位销承受过大应力而崩坏静环。
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