《空气分离过程设备密封失效分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空气分离过程设备密封失效分析.doc（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 空气分离过程设备密封失效分析Analysis of Air Separation Process Seal failure 领域化学工程张奎同刘丽艳陈永献研究生指导教师企业导师天津大学化工学院二零一二年十月 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津
2、大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：年月日年月日 摘 要空气分离装置是石油化工、钢铁冶炼、煤化工等大型工业应用广泛的关键设备。一般处在工艺流程的前端，空气分离装置能否稳定、长周期运行关系着整个系统的安全稳定和企业的经济效益。根据生产过程中的运行统计，空气分离系统非计划停车多是因为密封失效而造成的。本文介绍了某化工厂空气分离过程中重要的
3、设备及其密封方式。对空气压缩机、汽轮机、循环水泵以及低温液体泵在生产中出现的密封失效的原因进行了分析，涉及到了机械密封、填料密封、迷宫密封等化工生产过程中常见的密封方式。从实际出发，并提出了整改措施，并在生产实践中得了了验证。对空气分离过程中垫片密封失效的原因进行了理论分析，并结合生产实际情况，利用ANSYS软件模拟分析工作状态下法兰密封的可靠性。选取空气分离过程中比较重要的换热设备（蒸汽加热器）为代表，对其封头垫片密封在正常工作状态下的受力情况进行模拟分析，得到垫片在操作工况下的应力及应变分布，判断垫片密封的可靠性。从而能够提前发现存在密封失效隐患的设备，做好计划检修。减少非计划停车对系统的
4、影响，提高经济效益。关键词：空气分离；密封；失效分析；模拟 ABSTRACT Air separation unit is the petrochemical, iron and steel smelting, coal chemicalindustry and other industrial applications of key equipment. Generally in the processof air separation device of front end, whether stable, long cycle operation of the entiresystem
5、safety and economic benefit of enterprise. According to the production processin the operation of air separation system of statistics, unplanned shutdown muchbecause of sealing failure.This paper introduces a certain chemical factory air separation process isimportant equipment and sealing method. O
6、n the air compressor, turbine, a circulationwater pump and a cryogenic liquid pump in the production of sealing failure causeswere analyzed, related to the mechanical seal, packing seal, labyrinth seal and otherchemical production process in the common seal.On the air separation process of the gaske
7、t sealing failure causes were analyzedin theory, and combining the actual situation of production, use ANSYS software tosimulation analysis under the working condition of flange sealing reliability. Selectionof air separation process of heat exchange equipment ( steam heater ) as therepresentative,
8、the head gasket seal in the normal state of the work force wassimulated and analyzed by the gasket, under the operating condition of stress andstrain distribution, judge the gasket sealing reliability. In order to advance revealed thepresence of seal failure of hidden equipment, well planned mainten
9、ance. Reduce theunplanned shutdown of the effect on the system, raise economic benefits.Key words:Air separation; Seal; Failure Analysis; Simulation 目录第一章前言. 1第二章空分行业状况概述 . 32.1国内外空分行业发展概述. 32.2空气分离设备 . 42.2.1静设备. .42.2.2动设备. 142.3密封及其分类 . 162.3.1静密封. 162.3.2动密封. 17第三章空气分离过程设备密封及失效分析. 223.1空分过程动设备密封
10、失效分析 . 223.1.1空压机密封失效分析. 223.1.2汽轮机密封失效分析. 233.1.3循环水泵密封失效分析. 243.1.4润滑油泵密封失效分析. 253.1.5液氧泵等低温液体泵密封失效分析 . 273.2空分过程静设备密封失效分析 . 271 3.2.1设计因素 . 283.2.2装配因素 . 283.2.3连接件因素. 283.2.4垫片材料 . 293.3法兰垫片密封可靠性模拟. 293.3.1模型模拟载荷的计算. 303.3.2.模型构建. 33第四章模拟结果分析. 39第五章结论. 42参考文献: . 43致谢. 452 第一章前言第一章前言空气分离装置简称空分是石油
11、化工、钢铁冶炼、煤化工等大型工业应用广泛的关键设备，为整套生产系统提供压力空气、氧气、氮气以及氩气等气体产品。并且随着科技的进步与经济的飞速发展，其他行业对氧气、氮气、氩气等空分产品的需求量也日益升高，使得空气分离设备也称制氧机越造越大。伴随着计算机技术在空气分离过程中的广泛应用，空气分离设备逐渐向着巨型化、自动化方向发展。空分是利用空气中各组成成分的物理性质不同，一般采用深冷法、吸附法、膜分离法等方法从空气中分离出氧气、氮气，或同时提取氦气、氩气等稀有气体的过程。其中膜分离、吸附、化学分离法属于非低温空气分离方法。深冷法属于低温分离法，是把空气降到 100K以下，加压液化。并且利用空气中各组
12、分沸点的不同，多次发生部分冷凝和部分蒸发从而最终实现氧气、氮气、氩气等稀有气体的分离。由于在大型工业化制取氧气、氮气、氩气方面，特别是在产品纯度方面，低温法制造氧气、氮气、氩气等稀有气体优势明显，是其他几种制氧方法不可取代的。且只有低温法才具有同时生产氩气及其它稀有气体的能力，所以在目前大规模工业生产中低温法在空气分离中占据主导地位。因西方国家工业化进程要早于国内，伴随着工业化大发展而出现的空气分离行业也最先在国外发展壮大。目前国外最先进的低温法制取空分产品的装置已逐步向着高产能、高分离效率、负荷可变、液氧（液氮）内压缩、规整填料塔、全精馏无氢制氩、副产液体产品、自动化水平高、纯度高、性能可靠、运行周期长、能耗低等方向发展。现在国外研究出了分子筛吸附脱除二氧化碳和水，制冷设备采用具有自我增压特点的透平膨胀机，在低温液体泵方面也有较大进展，使得大型空分工艺流程实现了空分过程
