浸出車(chē)間降低溶劑消耗的密封技術(shù)措施

1、浸出車(chē)間降低溶劑消耗的密封技術(shù)措施 顧玉興倪培德無(wú)錫輕工大學(xué)食品學(xué)院 (江蘇省無(wú)錫市 :214036摘要 :溶劑消耗是浸出油廠的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) , 密封技術(shù)對(duì)降低浸出車(chē)間溶劑消耗起著重要 作用。 簡(jiǎn)述了墊片靜密封、 填料動(dòng)密封的基本原理 , 對(duì)浸出工藝裝置中的密封面進(jìn)行了分析 , 提出了 相應(yīng)的技術(shù)措施。關(guān)鍵詞 :浸出溶劑消耗密封泄露我國(guó)的浸出工業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在 , 浸出車(chē)間的各項(xiàng) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有能力達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。目前全 國(guó)各浸出車(chē)間的溶劑消耗指標(biāo)的差距還很大 , 其重 要的原因之一 , 就是由于沒(méi)有恰當(dāng)?shù)乩斫饷芊庠怼?密封技術(shù)不合理、 密封面泄漏所造成的。浸出工藝裝置中密封的工作條件并

2、不苛刻 , 只 要密封技術(shù)措施合理 , 就能達(dá)到密封 , 就能有效地降 低密封面泄露而造成的溶劑消耗。本文介紹的內(nèi)容 是 :工業(yè)己烷溶劑介質(zhì)的密封技術(shù)。1墊片靜密封常用的是墊片密封。1. 1墊片密封基本原理大多數(shù)的密封接觸面總是有缺陷的 , 為了防止 泄露 , 都需要用螺栓力壓縮墊片材料 , 墊片把接觸面 的缺陷 (凹坑 填滿(mǎn)。只有當(dāng)墊片發(fā)生一定的塑性變 形 , 墊片材料確實(shí)地把所有的凹坑都填滿(mǎn)時(shí) , 才能防 止泄露。墊片密封設(shè)計(jì) , 考慮的基本事項(xiàng)是 :能適應(yīng)操作 條件的墊片材料 , 螺栓壓緊力產(chǎn)生的墊片接觸壓力。 內(nèi)部介質(zhì)壓力和溫度的變化經(jīng)常導(dǎo)致密封失效 , 造 成泄露。1. 2墊片密封技

3、術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)墊片靜密封設(shè)計(jì)一般憑經(jīng)驗(yàn)。到目前為止還沒(méi) 有可靠的理論分析設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)參數(shù)是 :內(nèi)部介質(zhì) 壓力 P (M Pa , 預(yù)緊密封比壓 Y (M Pa , 操作密封比 壓 mp (M Pa , 墊片系數(shù) m 。1. 2. 1墊片系數(shù)也稱(chēng)壓緊系數(shù) , 是操作密封比壓和 內(nèi)部介質(zhì)壓力之比值 , 是確保有缺陷的密封接觸面 無(wú)泄露的安全系數(shù)。1. 2. 2預(yù)緊力必須使墊片均勻壓實(shí) , 在密封面和墊 片之間達(dá)到足夠的預(yù)緊密封比壓 Y , 同時(shí)還應(yīng)保證 操作時(shí)在墊片上殘留的壓力必須大于或等于操作密 1. 2. 3預(yù)緊壓力越大 , 越有利于密封。1. 2. 4墊片的 Y 和 m 值越小 , 密封所需

4、的螺栓壓 應(yīng)力越小 , 也就越容易密封。墊片越軟、 越厚 , 則 Y 和 m 值越小。1. 3墊片材料對(duì)墊片材料的基本要求是 :耐介質(zhì)腐蝕 , 不污染 介質(zhì) , 在操作溫度下不易變質(zhì)、 硬化或軟化 ; 具有良 好的塑性變形能力 , 確保填滿(mǎn)密封接觸面的凹坑 ; 由 于流體靜壓力造成螺栓伸長(zhǎng) , 密封比壓下降 , 為確保 密封 , 必須進(jìn)行補(bǔ)償 , 因此要有良好的回彈能力 ; 為 避免墊片被壓潰和擠出 , 破壞密封條件 , 因此要有一 定的機(jī)械強(qiáng)度 , 并且有適當(dāng)?shù)娜彳浶浴?. 3. 1耐油石棉橡膠板 :是以石棉、 丁腈橡膠為主 體制成的 , 是應(yīng)用最多的密封材料。標(biāo)準(zhǔn) :GB 539-83,

5、牌號(hào) NY 300。中 壓 石 棉 橡 膠 板 (谷 稱(chēng) 紅 紙 板 :標(biāo) 準(zhǔn) GB 3985 83, 牌號(hào) XB 350(紅色 。 由于耐油、 耐溶 劑性差 , 一般用于非溶劑介質(zhì)的密封面。1. 3. 2耐油橡膠板 :一般是以丁腈橡膠制成的 , 而 丁腈橡膠是由 1, 3-丁二烯和丙烯腈共聚而成的 ; 主要 用于 低溫、 低 壓條 件下的 視鏡密 封面。標(biāo) 準(zhǔn) HG 4-400-66, 牌號(hào) 3001, 3002。1. 3. 3聚四氟乙烯包墊 :由專(zhuān)業(yè)廠生產(chǎn) ; 應(yīng)用范圍 極廣 , 但價(jià)格高 , 主要用于密封要求高 , 其他密封材 料無(wú)法達(dá)到要求的密封面 ; 該墊片的結(jié)構(gòu)是 :內(nèi)具有 彈性變

6、形的金屬平面圓周波形墊片 , 墊片的上面和 下面墊有軟墊。1. 3. 4聚四氟乙烯浸漬石棉編織墊 :主要用于面積 較大、 不平、 不規(guī)則的密封面。1. 3. 5工業(yè)己烷溶劑介質(zhì)的密封墊片設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn) 附表。1. 4螺栓力28中 國(guó)油脂 1997年第 22卷第 6期附表工業(yè)己烷溶劑介質(zhì)的密封墊片設(shè)計(jì)參數(shù)墊片材料 使用范圍 密封接觸面 墊片參數(shù) 壓力 溫度型式 表面粗糙度m y (M Pa 耐油石棉橡膠板 0. 6 150突面 12. 5 m 3. 010耐油橡膠板 0. 2 80突面 25 m 1. 00. 1四氟包墊 1. 6 180凹凸面 6. 3 m3. 05四氟浸漬石棉墊 0. 2 180

7、平面3. 05壓力有關(guān) ; 對(duì)于非金屬軟性墊片常配以接觸面較寬 的墊片 , 接觸面增寬則所需的螺栓力相應(yīng)增加 ; 螺栓 力產(chǎn)生的墊片接觸壓力還和聯(lián)接件的剛度有關(guān) , 剛 度大則螺栓力能均勻地傳遞到整個(gè)墊片上 ; 螺栓力 增大 , 接觸面增寬 , 剛度增大 , 都能提高密封性能。 2填料動(dòng)密封浸出工藝裝置中常用的容易泄漏的是填料密 封。2. 1填料動(dòng)密封基本原理普通壓緊式填料是由纖維編結(jié)或扭制而成的 , 一般大約有 40%45%的空隙被潤(rùn)滑劑填滿(mǎn) ; 填料 被裝入填料箱后 , 擰緊壓蓋對(duì)填料作軸向壓縮 , 增加 了填料對(duì)軸表面、 填料對(duì)填料箱壁面的接觸 ; 與此同 時(shí) , 填料中的潤(rùn)滑劑被擠出

8、, 在接觸面上形成潤(rùn)滑 膜 , 由于接觸狀態(tài)并不是特別均勻 , 接觸部位便出現(xiàn) “ 邊界潤(rùn)滑” 狀態(tài) , 稱(chēng)為“ 軸承效應(yīng)” ; 而未接觸的凹部 形成環(huán)槽 , 有較厚的潤(rùn)滑膜 , 當(dāng)軸與填料有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 時(shí) , 接觸部位和非接觸部位組成不規(guī)則的迷宮 , 起阻 止流體泄漏的作用 , 稱(chēng)為“ 迷宮效應(yīng)” 。 良好的密封在 于維持“ 軸承效應(yīng)” 和“ 迷宮效應(yīng)” 。 2. 2潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑理論是所有面接觸動(dòng)密封的基礎(chǔ)。密封面 之間存在的非常薄的潤(rùn)滑膜是獲得良好密封性能的 關(guān)鍵 , 但潤(rùn)滑膜的密封功能至今仍是一個(gè)迷?；緷?rùn)滑模式有四 種 :全氣膜潤(rùn)滑、 全液膜潤(rùn) 滑、 氣體邊界潤(rùn)滑、 液體邊界潤(rùn)滑。 全

9、氣膜潤(rùn)滑、 全液 膜潤(rùn)滑的泄漏量較大 , 只要條件允許 , 可以把氣體 邊界潤(rùn)滑轉(zhuǎn)化為液體邊界潤(rùn)滑 , 幾乎絕大多數(shù)的密 封是液體邊界潤(rùn)滑 , 其密封性能最好。潤(rùn)滑劑可以使用介質(zhì)流體或輔助流體 , 輔助流 體一般是和介質(zhì)相容的液體 , 采用輔助流體能提高 密封性能。2. 3填料動(dòng)密封特點(diǎn)2. 3. 1理想的軸是不可能密封的 , 必須有一定的徑 向跳動(dòng)、 偏心度、 表面粗糙度和表面硬度為潤(rùn)滑膜提 供附著力 , 使其能附著在軸表面 ; 而理想軸會(huì)產(chǎn)生粘 著和滑動(dòng)交替出現(xiàn)的現(xiàn)象 , 由于缺乏合適的潤(rùn)滑 , 使 , 是不完全正確的 , 密封住流體 , 不使泄漏的是潤(rùn)滑膜而不是固體填料。填料密封總會(huì)有一

10、定程度的泄漏。 一般型式的封料只能對(duì)流體的流泄起節(jié)流的作用 , 而不能將其阻止或封閉 , 這也就是“ 只有泄漏時(shí) , 填料才能密封” 這句話的道理。 2. 3. 2良好的密封要保持良好的潤(rùn)滑 和適度的壓緊 , 若潤(rùn)滑不良或壓得過(guò)緊 , 都會(huì)使?jié)櫥ぶ袛?, 造成填料與軸之間出現(xiàn)干摩擦 , 最后導(dǎo)致軸出現(xiàn)磨損。因此 , 需要經(jīng)常 對(duì)填料的壓緊程度進(jìn)行調(diào)整 , 以及填料中的潤(rùn)滑劑 在運(yùn)行一段時(shí)間流失之后 , 再擠出一些潤(rùn)滑劑 , 同時(shí) 補(bǔ)償填料因體積縮小而造成的壓緊力松馳 , 重復(fù)這 種循環(huán)直到填料中不存在潤(rùn)滑劑為止。填料由于干 燥而失效 , 因此定期更換填料是必須的。 當(dāng)填料中的 潤(rùn)滑劑全部被擠

11、出時(shí) , 填料開(kāi)始泄漏 , 并對(duì)軸的表面 產(chǎn)生擦傷破壞。2. 3. 3加強(qiáng)潤(rùn)滑措施 , 選擇自潤(rùn)滑性能 良好的填 料 , 能顯著地提高填料密封性能。 填料壓蓋所施加的 力在填料內(nèi) (軸向 是按拋物線分布的 , 普通填料箱 壓蓋處的填料承受的壓力最大 , 該處的密封效果最 好 , 也最需要潤(rùn)滑。因此 , 過(guò)多的填料圈沒(méi)有多大的 作用 , 實(shí)際應(yīng)用填料圈的數(shù)量以不超過(guò) 5圈為合適。 2. 4填料的選擇浸出工藝裝置中常用的填料有 :石棉纖維類(lèi)填 料 :油浸石棉盤(pán)根填料 , 浸漬四氟乙烯石棉繩填料 , 浸漬四氟乙烯石棉盤(pán)根填料 ; 合成纖維類(lèi)填料。 碳纖 維填料 , 氟纖維填料 ; 膨脹石墨填料。傳統(tǒng)

12、的油浸石棉盤(pán)根填料填充的潤(rùn)滑劑主要是 潤(rùn)滑油及少量的石墨 , 耐溶劑性能較差 , 一般只能用 于低負(fù)荷參數(shù)場(chǎng)合的動(dòng)密封。其他上述纖維類(lèi)填料填充的潤(rùn)滑劑主要是聚四 氟乙烯乳液 , 具有良好的自潤(rùn)滑性和耐溶劑性 , 將代 替?zhèn)鹘y(tǒng)的油浸石棉盤(pán)根填料。碳纖維填料對(duì)軸的磨 損極微 , 能用于中等負(fù)荷參數(shù)的動(dòng)密封 , 是一種性能 優(yōu)越的新型填料。膨脹石墨填料是一種較新型的填料 , 由于裝填 較困難 , 應(yīng)用較少。 但膨脹石墨制成的密封件在動(dòng)密 封、 靜密封中的應(yīng)用是很有潛力的。 3密封技術(shù)措施浸出工藝裝置降低溶劑消耗、 降低密封面泄漏 的技術(shù)措施是 :微負(fù)壓力操作 , 避免溶劑 向大氣泄 漏 ; 降低介質(zhì)

13、的密封壓力 , 盡量減小密封面的面積 ; 密封面的結(jié)構(gòu)型式和密封件的選擇、 設(shè)計(jì)、 加工及安 裝應(yīng)合理 , 并定期維護(hù)保養(yǎng)。 291997年第 22卷第 6期 中國(guó)油脂浸出工藝裝置中的 靜密封面主要有 :法蘭、 視 鏡、 液位計(jì)等。3. 1. 1法蘭 (管法蘭、 設(shè)備法蘭、 人孔、 手孔 一般都 以密封面泄漏的形式出現(xiàn) , 很少因強(qiáng)度不足而引起 破壞的形式出現(xiàn)。法 蘭密封面型式有三種 :突面 (光滑面 、 凹凸 面、 榫槽面。常用的是突面 , 一般廣泛應(yīng)用的密封條 件是 :使用壓力小于 0. 6MPa 。 為了防止非金屬軟性 墊片被擠出密封面 , 常在密封面上加 24條水線 槽。突面密封性能比

14、凹凸面、 榫槽面差 , 但換墊片容 易。 為提高密封性能 , 只要條件允許應(yīng)盡量選用榫槽 面和凹凸面 , 且優(yōu)先選用榫槽面。溶劑對(duì)密封面的沖刷和腐蝕易造成泄漏。榫槽 面由于槽面的阻擋 , 受介質(zhì)的沖刷和腐蝕較小 ; 突面 由于密封面較寬 , 有部分腐蝕對(duì)密封性能的影響較 小 ; 凹凸面常采用的措施是在密封面上堆焊不銹鋼 , 減少由于腐蝕而造成的泄漏。需引起注意的是 :有些成套設(shè)備中 , 為減小材料 用量 , 未按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) , 降低了法蘭的剛性 , 往往會(huì)由 于壓緊力不夠而造成泄漏。管法蘭常用的是突面板式平焊法蘭 , 該法蘭 (標(biāo) 準(zhǔn) HGJ 45 91 標(biāo)準(zhǔn)中不允許 用于有毒、 易燃易爆 或具

15、有較高真空度要求的工藝配管系統(tǒng) , 但在浸出 工藝裝置中仍可跳級(jí)選用 , 且一般選用 PN1. 0MPa 的標(biāo)準(zhǔn)管法蘭 , 能和 PN 1. 6M Pa 、 DN 200的閥門(mén) 對(duì)接。 管法蘭一般應(yīng)安裝在管道受力較小的位置上 , 便于換墊片 , 且容易壓緊。3. 1. 2組合式 視鏡 (標(biāo) 準(zhǔn) HGJ 21505 92 由于視 鏡玻璃與法蘭壓蓋組成一體 , 可以象法蘭盲板一樣 聯(lián)接 , 不必?fù)?dān)心玻璃的破裂 , 且密封墊片采用了專(zhuān)門(mén) 設(shè)計(jì)的聚四氟乙烯包覆限位墊片 , 密封性能較好。 組 合式視鏡值得在油廠中推廣應(yīng)用 , 且有備件時(shí)可實(shí) 現(xiàn)快速清洗、 更換。玻璃管視鏡雖然價(jià)格便宜 , 但由于安裝在

16、管道 上裝拆困難 , 且密封性能較差 , 可選用組合式視鏡制 成管道視鏡。3. 1. 3玻璃管液位計(jì)雖然應(yīng)用較廣 , 且價(jià)格便宜 , 但存在的不足也是十分明顯的?？蛇x用磁性浮子翻 板系列液位計(jì) , 該液位計(jì)具有 使用范圍極廣、 功能 多、 量程范圍大 , 液位或分液界位現(xiàn)場(chǎng)顯示醒目等優(yōu) 點(diǎn)。 且介質(zhì)置于密封系統(tǒng) , 液位指示的標(biāo)志與介質(zhì)完 全隔離 , 密封性能極佳 , 但價(jià)格較貴。3. 2動(dòng)密封技術(shù)措施浸出工藝裝置中的動(dòng)密封是 :泵軸和設(shè)備軸。 通常認(rèn)為液體比重大于 0. 65時(shí) , 其具有的潤(rùn)滑 性對(duì)大部分摩擦是足夠的 , 因此液體介質(zhì)密封時(shí)形 成的液體邊界潤(rùn)滑膜可以是工業(yè)己烷溶劑。當(dāng)然自

17、潤(rùn)滑性質(zhì)良好的材料 , 采用輔助流體潤(rùn)滑能進(jìn)一步 提高密封性能。而氣體介質(zhì)密封時(shí)形成的氣體邊界 潤(rùn)滑膜密封性能較差 , 一般都需要輔助液體潤(rùn)滑 , 使 氣體邊界潤(rùn)滑轉(zhuǎn)換成液體邊界潤(rùn)滑 , 提高密封性能。 3. 2. 1泵軸可選用的密封型式是 :單端 面機(jī)械密 封 , 為避免雜質(zhì)對(duì)密封面的磨損 , 常用新鮮溶劑沖洗 密封面。唇環(huán)密封常選用的是 :有彈簧骨架密封圈 (油封圈 , 由于彈簧力形成恰當(dāng)?shù)倪^(guò)盈配合 , 保證了 液體邊界潤(rùn)滑膜達(dá)到最佳狀態(tài) , 因此密封性能良好 ; 動(dòng)力密封 (離心密封、 付葉輪密封 是在泵葉輪背面 設(shè)些小的葉片 , 顯著減小軸封處的液體壓力 , 甚至可 達(dá)到微負(fù)壓狀態(tài) ,

18、 使液體不向大氣泄漏 , 因此能顯著 地提高密封性能 , 但不能單獨(dú)應(yīng)用。 泵軸很少選用填 料密封。3. 2. 2設(shè)備軸密封的介質(zhì)通常是溶劑氣體 , 拆裝十 分困難 , 常選用填料密封 ; 由于密封壓力較低 , 只要 填料箱、 軸設(shè)計(jì)加工合理 , 選擇合適的填料 , 填料裝 填方法正確 , 其密封性能較好。3. 3閥門(mén)選擇傳統(tǒng)常用的旋塞閥密封性能極差 , 應(yīng)選用蝶閥 和球閥。由于密封材料、 結(jié)構(gòu)的改進(jìn) , 蝶閥的使用性能、 使用壽命、 密封性能等指標(biāo)都超過(guò)了球閥 , 且價(jià)格比 球閥便宜 , 值得推廣應(yīng)用。4結(jié)語(yǔ)降低浸出車(chē)間溶劑消耗的最重要的環(huán)節(jié)是 :加 強(qiáng)技術(shù)措施和技術(shù)管理 , 杜絕溶劑的跑冒滴漏。 密封 面的泄漏雖然不可避免 , 但只要加強(qiáng)密封技術(shù)措施 , 仍可將泄漏降低到最低的合理水平。 到目前為止 , 密 封設(shè)計(jì)仍是建立在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的 , 還沒(méi)有可靠的理 論設(shè)計(jì)分析法。 密封技術(shù)和密封材料的發(fā)展極快 , 本 文僅拋磚引玉 , 旨在加深對(duì)密封基本理論原理的理 解 , 減少失誤 , 降低溶劑消耗。參考文獻(xiàn)1劉后桂 . 密封技術(shù) , 長(zhǎng)沙 :湖南科學(xué)技術(shù)出版社 , 1981