在石油化工行业，离心泵具有性能范围广、流量均匀、结构简单、运行可靠、维护方便等诸多优点，被广泛使用，占装置泵总量的70~80%。常见的离心泵有单端面密封离心泵、双端面密封离心泵和屏蔽泵等。那么，在输送危险物质时，一侧端面密封的离心泵、两端面密封的离心泵和屏蔽泵其安全性更好，相对那样的泵又比较经济。本文以甲醇裂解制氢装置甲醇输送泵为例，对这三种离心泵的结构特性和轴封特性进行分析和探讨。

其中一个例子

某石化企业甲醇裂解制氢装置，原料为甲醇输送泵p-3307a/B输送装置给料泵，该甲醇输送泵工艺技术参数如下：

甲醇是有机化合物，密度0.791g/mL，沸点64.7℃。甲醇挥发度高，无色、易燃、易爆、有毒，误饮5~10毫升会导致眼睛瞎，大量饮用会导致死亡。一般危险化学品分类及标识（GB13690-92）将其分类为易燃点强液体。

二、各泵结构特点及轴封特性

1、机械密封的概要

机械密封（又称端面密封）是旋转轴与机体之间的密封装置，至少有一对垂直于旋转轴线的端面，在流体压力和补偿机构弹力的作用及辅助密封配合下，保持滑动防止流体泄漏的装置，常用于泵、压缩机等旋转式流体机械。机械密封的基本要素由动环、静环、推盖、环、弹簧、定位环、轴盖、辅助密封（动环密封环、轴盖密封环）组成。机械密封的外形结构图是图2-1

图2-1是机械密封的外形结构图。

机械密封的结构如图表2-2所示。它的目的是通过弹性构件（如弹簧或波纹管，或波纹管和弹簧组合构件）和密封介质的压力使旋转的动环和静环的接触面（端面）产生适当的压接力，使这两个端面紧贴在一起，使端面之间保持并密封极薄的液膜。这种液膜具有流体的动压力和静压力，起着润滑和平衡压力的作用。

机械密封通常有四个密封部位（通道），如图2-2中的A、B、C和D。A通道贴旋转环与静止环端面相互配合相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也决定着机械密封性能和寿命的关键。B推静环7与4端面之间的密封；C为动态环3与轴（或轴罩）9配合面间密封，可移动到补偿环轴起密封作用，又称副密封；D是冲压盖与泵壳端面之间的密封件。B、D、C三个地方是静止密封的，一般不容易泄漏。

2、端面密封离心泵的结构和轴密封特性。

如图2-3所示，单端面密封离心泵的轴封由一对摩擦副密封端面构成，仅一级密封，一般有自冲悉系统，无外供液清洗冷却系统，该一级密封泄漏时，泵体介质直接泄漏到环境中，主要适用于一般介质的场合。与其他辅助密封并用，可用于浮游粒子、高温、高压等场合。

图2-3：端面密封

3、双端面密封离心泵的结构和轴密封特性。

如图2-4所示，双端面密封离心泵轴封由两对摩擦副密封端面（动静环摩擦副1、动静环摩擦副2）组成，需向外供应封液系统，是漏液收集和泄漏报警装置的双机封密封。一级为内机封，由泵体工艺介质提供润滑清洗；第一段为外机封，采用外供液系统进行冷却、清洗。双端面密封为二级密封，当内机封泄漏时，先泄漏到外机封的清洗冷却系统压力罐中，不直接泄漏到环境中，确保初步安全。只有内外两个机封泄漏时，泵介质才会向环境中泄漏。适用于强腐蚀、高温介质、气体介质、引燃、爆炸、挥发性、低粘度介质、高真空等。

图2-4:两端密封爆炸图

4、屏蔽泵的结构和轴封特性

（1）屏蔽泵的工作原理及结构。

如图2-5所示，屏蔽泵为无密封泵，泵及驱动电机均密封在用泵介质填充的压力容器内，该压力容器静态密封，由一个电线组提供旋转磁场，驱动转子。这种结构可以消除传统离心泵所具有的旋转轴密闭装置，使其完全不泄漏。

屏蔽泵属于离心泵的特殊形式，主要由泵体、叶轮、定子、转子、前后导轴承、轴罩及推进盘组成。电机与泵为一体，定子、转子表面分别用非磁性薄壁材覆盖，与工艺介质隔开，转子由前后导轴承支撑，浸渍在输送介质中。转子轴端安装叶轮，无轴封结构，可无泄漏输送。

图2-5:屏蔽泵

1.泵体2.叶轮3.前置轴承4.定子5.转子6。轴7.后轴承8.推盘9.轴承监视器

（2）屏蔽泵轴封的特点

从屏蔽泵的原理和屏蔽泵的结构（图2-5）可以看出：屏蔽泵没有转轴密封装置，即没有动密封，只是静静密封，所以，当安静密封点完全没有泄漏时，那屏蔽泵可以达到不泄漏的要求。

三、安全性与经济性的比较。

（1）从安全性比较的观点进行说明。

设备安全性评价是一个综合系统问题，包括设备质量的可靠性和设备的完好性、环境和人的行为对设备安全的影响。本文的重点是单面密封离心泵、双端面密封离心泵及屏蔽泵在输送危险物质时的安全性，因此这三台泵的安全性评价侧重于泵泄漏造成的危害角度。目前进行的安全性比较，是根据泵的结构和轴封的特性，在发生轴封故障的情况下，考虑到环境中介质泄漏、人的健康、环保、安全而进行比较。

（2）甲醇输送泵泄漏时的安全风险

根据该事例，输送泵输送的介质是挥发度高、无色、易燃性、有毒的甲醇。易燃，其蒸汽和空气可形成爆炸性混合物。由于火气、高烧引起燃烧爆炸。与氧化剂接触引起化学反应或燃烧。在火灾中，受热的容器有爆炸的危险。在较低的地方会扩散到很远的地方，在火气中会再次燃烧。一氧化碳，二氧化碳，水燃烧是剧毒的。

（3）输送泵输送甲醇危险物质的安全性比较。

甲醇泵输送甲醇危险物质可能存在的安全风险和泵结构特点及轴封特性分析表明，单端面密封离心泵、双端面密封离心泵、屏蔽泵在甲醇危险物质输送时：

①屏蔽泵可达到无泄漏要求，最安全。

②双端面密封离心泵所具有的二级密封，当内机密封泄漏时，先泄漏到外机密封的清洗冷却系压力罐中，不直接泄漏到环境中，确保初步安全，所以比较安全。

③单端面密封离心泵只有一级密封。密封泄漏时，泵体介质会直接泄漏到环境中，因此安全性一般。

（4）经济性比较

经济性比较，端面密封离心泵和端面密封离心泵设备投资费稍低，但后设备故障率高，大修多；屏蔽泵由于制造工艺要求高，其前设备投资费用高，一般是国产离心泵的2-4倍，但后期设备检修和维护相对较低。记住有关统计，端面密封离心泵，端面密封离心泵后期维护费用大致是屏蔽泵的两倍。

综上所述，单端面密封离心泵、双端面密封离心泵、屏蔽泵在输送甲醇危险物质时，安全性与经济性比较如下表3-1所示：

四、结束了

石油、化工装置应满足泵的要求，充分考虑输送介质的特性、环境条件的特性、安全环境要求和经济成本，以满足介质特性的要求。安全第一，经济性第一。一般情况下，由于优先选择的单面密封、单面密封结构简单，使用方便，价格低。但是，在以下特殊情况下，必须严格选择：

（1）中未采用易燃、易爆、挥发性低温介质（如液化石油气）、有毒或高介质泵的要求轴封可靠性或泄漏泵。应优先选择无泄漏泵，如屏蔽泵、磁泵或漏液收集和泄漏报警装置双重密封。

因此，在该情况下，甲醇分解氢装置原料泵甲醇输送泵输送介质甲醇是易燃性、爆炸性、挥发性、毒性危险介质，应优先考虑安全性，也应考虑经济性。输送介质甲醇是可清洗的物质，适于阻断泵对介质的要求。维修成本会格外便宜，设备投资也不是很大。所以，在输送甲醇等易燃、易爆、挥发性、毒性危险介质时，选择屏蔽泵是最好的方案。

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