摘要：硫化氢为剧毒气体，国内外文献及标准中表示，硫化氢的阈限值为10ppm，鉴于海洋平台的地理位置的特殊性，机械设备的密封型式的选型对海洋平台操作人员的安全性及工程造价的影响很大，具体项目要根据介质中硫化氢含量、机械设备所处位置的硫化氢气体扩散条件、硫化氢探头及密封型式等进行综合选型，实现技术经济优。

　　关键词：硫化氢; 机械设备; 密封

　　0 引言

　　硫化氢为剧毒气体，主要通过呼吸器官进入机体，也有少量通过皮肤和胃进入机体，国内外文献及标准中表示，硫化氢的阈限值10ppm。通常，含硫化氢的原油及生产水处理系统周围会有硫化氢气体泄漏，根据海洋石油作业硫化氢防护安全要求，当空气中硫化氢的浓度超过10ppm时，硫化氢报警装置应能进行声、光报警。

　　1 含硫化氢油田机械设备密封型式简介

　　密封可分为静密封和动密封：静密封主要包括密封垫片、密封胶密封和直接接触密封;动密封主要包括填料密封、机械密封、干气密封、迷宫密封、油封密封、动力密封和螺旋密封等。

　　泄漏是机械设备常产生的故障之一，造成泄漏的原因主要有两方面：一是由于机械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件连接处不可避免地会产生间隙;二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄漏。因此，含硫化氢油田机械设备动、静密封选型非常重要。对于原油处理平台，使用密封的机械设备主要是各种工艺离心泵，填料密封和机械密封使用频繁(如图1和图2所示)，填料密封式一种传统的密封方式，其位置在轴与泵壳之间，其作用是防止泵内液体沿轴漏出和外界空气进入泵内。

　　填料密封由填料套、填料环、填料、填料压盖、唱扣双头螺栓和螺母等组成。它是由填料和轴的外表面紧密接触来实现密封的。在正常运行时，常用5道填料坏加一道封油环，3道环在内，另2套环在外，紧靠压盖，压盖必须将填料压紧，才不至于使液体从泵轴处泄漏。但也不能压得太紧，否则轴和填料的摩擦增加，压紧时会发热，降低泵的效率。在高压填料密封装置中，也用于大于5道填料环的，但要取决于工作压力的大小。

　　填料密封一般所用的材料是石墨、黄油浸过的棉织物品、石棉、金属箔包石棉芯、聚四氟乙烯等。

　　机械密封又称为端面密封，密封效果好，泄漏量小，消耗轴动力小，寿命长，石油化工方面应用的较广泛，但是价格贵，加工维修保养要求高。

　　根据输送介质的腐蚀性、易燃易爆的性质提出轴封型式要求。输油的离心泵目前普遍采用机械密封。对于无腐蚀性油品，一般选用内装单端面机械密封。若用于输送液化石油气等高挥发性的离心泵，则选用内装双端面机械密封。对于腐蚀性较强的油品，则宜选用外装单端面(或双端面) 机械密封。

　　为使机械密封长时间有效，要对机械密封进行冷却，机械密封的冷却方式很多。常用的有自冲洗冷却、静环外周冷却、夹套冷却和直接冷却，需根据介质的温度、洁净程度、性质等进行综合选型。

　　2 含硫化氢油田密封型式的选型

　　2.1 处理流程简介

　　通常，含硫化氢油田中心处理平台对采出来的油气水进行分离，合格原油外输，生产水回注地层，流程如图3～图5所示。

　　2.2 密封型式的选型

　　在海洋平台存在泄漏的机械设备主要是动设备和静设备，在原油处理流程中，由于流程内压力比较高，硫化氢基本都溶解在油水中，闪蒸出的硫化氢基本流向火炬系统及放空系统或燃料气系统。随着处理流程的深入，压力的逐级降低，闪出气中硫化氢的浓度越来越高。

　　常用水处理设备核桃壳滤器含有搅拌器，可以采用机械密封和盘根密封，如图6所示，机械密封的成本比盘根密封的费用要高很多。由于结构型式的局限，这两种密封型式，设备正常运行的时候都会有微渗水，通常要求，轻质油不超过20滴/分钟;重质油不超过10滴/分钟，一滴大约0.05mL。机械密封的泄漏量在JB/T4127—2013 《机械密封》中有规定，泄漏量不超过5mL/h，具体参数如表1所示。因此，具体项目要根据其H2S含量、设备所处位置的硫化氢气体扩散条件、H2S探头及密封费用等进行综合选型。

　　原油、生产水及注水系统静设备包括分离器、斜板、气浮选、生产水罐、注水缓冲罐、污油罐、污水罐及篮式滤器等设备本体采用焊接型式，所有接口均用法兰连接，其管口静密封根据介质及压力来选型，同时材质及焊接应根据硫化氢分压进行抗硫化氢腐蚀的相关检测，正常工况不存在泄漏。

　　生产水系统及原油系统的泵多选用离心泵，离心泵的密封采用机械密封，根据API 682—2014中关于机械密封冲洗方式的规定，有些冲洗方式在泵密封处会有微渗漏的风险，若硫化氢含量比较高或设备所处位置硫化氢扩散条件不良的话，机械密封冲洗方式需采用双端面机械密封，冲洗方式要选用加压隔离液循环系统，使工艺流体实现零排放。若硫化氢含量不高，设备所处位置的硫化氢气体扩散条件、 H2S探头及密封费用等进行综合选型。

　　3 结语

　　对于含硫化氢油田机械设备密封型式的选取，要综合考虑选用零泄漏设备增加的费用与选用微泄漏设备进而增加的探头费用进行技术经济分析，选用较优的方案。

　　参考文献：

　　[1] American Petroleum Institute. Pumps-Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps:API 682—2014[S]. USA: Washington, 2014.

　　[2] 中华人民共和国工业和信息化部. 机械密封：JB/T 4127—2013[S]. 北京：机械工业出版社，2013.

　　[3] 海洋石油工程设计指南编委会. 海洋石油工程设计指南〈海上油气田机械设备设计〉[M]. 北京： 石油工业出版社，2011:223-231

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