高壓加氫裝置反應(yīng)器封頭密封結(jié)構(gòu)性能探析

1、高壓加氫裝置反應(yīng)器封頭密封結(jié)構(gòu)性能探析摘 要：根據(jù)高壓加氫裝置操作條件，從設(shè)備的運(yùn)行工況、密封形式、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行效果等方面對(duì)高壓反應(yīng)器常用的封頭密封墊片進(jìn)行認(rèn)真 的分析。關(guān)鍵詞：高壓反應(yīng)器密封結(jié)構(gòu)分析加氫的工業(yè)裝置有多種類型，按反應(yīng)器的作用又分為一段法和兩段 法。兩段法包括兩級(jí)反應(yīng)器，第一級(jí)作為低壓加氫反應(yīng)階段，第二級(jí)作為 高壓反應(yīng)段。一段法的反應(yīng)器只有一個(gè)或數(shù)個(gè)并聯(lián)使用。針對(duì)高壓加氫裝 置反應(yīng)器長(zhǎng)期處于高溫、高壓、易燃、易爆及強(qiáng)腐蝕環(huán)境，所以反應(yīng)器封 頭的密封形式及密封效果就成了保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題，現(xiàn)根 據(jù)高壓密封的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析和討論。封頭密封墊形式主要有平 墊密封

2、、雙錐密封、卡扎里密封、伍徳密封和金屬八和環(huán)墊密封等。1. 高壓密封的分類反應(yīng)器封頭高壓密封墊分類高壓密封按其工作原理分為強(qiáng)制密封和 自緊密封兩大類。強(qiáng)制密封是依靠聯(lián)接件（螺栓）的預(yù)緊力保證容器的頂 蓋、密封元件和圓筒體端部之間具冇一定的接觸壓力，以達(dá)到密封的目的。 自緊密封是隨容器內(nèi)的操作壓力增加，密封元件與頂蓋，圓筒體端部之間 的接觸壓力也隨z增加，依此實(shí)現(xiàn)密封作用。這種密封的特點(diǎn)是壓力愈高, 密封元件在接觸面間的壓緊力就愈大，密封性能也就愈好。操作條件波動(dòng) 時(shí)，密封仍然可靠。但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造較困難。自緊密封按密封元 件變形方式還可分軸向自緊密封和徑向自緊密封。按密封材料性質(zhì)高壓密封

3、又可分為塑性密封和彈性密封。塑性密封將 使密封元件發(fā)牛幫性變形，彈性密封使密封元件產(chǎn)牛彈性變形。2. 高壓密封的形式壓力容器常用的密封形式有如下幾種：強(qiáng)制密封有平墊密封，卡扎 里密封和八角墊密封；半自緊密封有雙錐密封；自緊密封有楔形密封, 楔形墊組合密封（又稱伍德密封），空心金屬0形環(huán)密封，c形環(huán)密封，b 形環(huán)密封，三角墊密封，八角墊密封和平墊自緊密封。3. 密封形式介紹3. 1.平墊密封平墊密封的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1,頂蓋和筒休端部的密封面上均有三條三角環(huán) 形溝槽。平墊密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，使用成熟，在直徑小，壓力不太 高的場(chǎng)合密封可靠，但當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸大壓力高時(shí)，螺栓尺寸也大，結(jié)構(gòu)笨重、 裝拆不便，每

4、次檢修都得更換墊片，一般適用于溫度不高，壓力及溫度波 動(dòng)不大的中、小型高壓設(shè)備上。3. 2.卡扎里密封卡扎里密封是一種強(qiáng)制式密封，有外螺紋卡扎里密封、內(nèi)螺紋卡扎里 密封和改良卡扎里密封三種形式。其屮外螺紋卡扎里密封用得最多，它的 墊片是一個(gè)橫斷面呈三如形的軟金屬墊，由銅或鋁制成。容器的筒體法蘭 與端蓋用螺紋套筒連接，通過(guò)擰緊壓緊螺栓加力于壓緊環(huán)而壓緊墊片來(lái)實(shí) 現(xiàn)密封。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是省去了筒體端部與端蓋的連接螺栓，拆卸方便, 屬于快拆結(jié)構(gòu)；墊片的面積也可較小，因而所需壓緊力及壓緊螺栓的直徑 也較??；密封可靠，適宜于溫度波動(dòng)較大的容器。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封零件 多，且精度要求高，加工困難。這種密封結(jié)

5、構(gòu)常用于大直徑、高壓，需經(jīng) 常裝拆和要求快開(kāi)的壓力容器。內(nèi)螺紋卡扎里密封的作用原理與外螺紋的 基木相同，只是將帶螺紋的端蓋直接旋入帶有內(nèi)螺紋的筒體端部?jī)?nèi)。密封 墊片置于端蓋與筒體端部連接交界處，其上有壓緊環(huán)，通過(guò)壓緊螺栓使密 封墊片的內(nèi)側(cè)面和底面分別與端蓋側(cè)面和筒體端部面貼合實(shí)現(xiàn)密封。它比 外螺紋卡扎里密封省略一個(gè)較難加工的螺紋套筒，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單了一些，但它 的端蓋需加厚，占據(jù)了較多的壓力空間，螺紋易受介質(zhì)腐蝕，裝拆也不方 便，工作條件差。一般只用于小直徑的高壓容器上。改良卡扎里密封結(jié)構(gòu) 不用螺紋套筒連接端蓋與筒體，而改用螺栓連接，其他均與外螺紋卡扎里 密封相同。無(wú)甚顯著的優(yōu)點(diǎn)，所以很少采用。3.

6、 3.雙錐密封。雙錐密封在端蓋的突臺(tái)上，在雙錐面和端蓋、筒體端部的密封面之間 放置有軟金屬墊。為了改善密封性能，在雙錐面上還加工了二、三道半圓 形溝槽。此外，端蓋突臺(tái)的側(cè)面（即與雙錐面的套合面）銃有幾條較寬的 軸向槽，以便容器內(nèi)介質(zhì)的壓力通過(guò)這些杷作用于雙錐環(huán)的內(nèi)側(cè)表面。其 密封的實(shí)現(xiàn)一是通過(guò)擰緊主螺栓產(chǎn)生的壓緊力，壓緊雙錐面與筒體法蘭和 端蓋的密封面；二是容器內(nèi)介質(zhì)的壓力（自緊力）通過(guò)端蓋突臺(tái)側(cè)面的軸 向槽作用于雙錐環(huán)的內(nèi)側(cè)，也使雙錐面與筒體法蘭和端蓋的密封面壓緊。 所以也有人將這種密封形式稱為半自緊密封。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、 密封性能良好及拆裝較方便，在我國(guó)高壓容器上獲得了廣泛的采用

7、，是國(guó) 內(nèi)最為成熟的高壓密封結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是端蓋和連接螺栓尺寸較大。3. 4伍徳密封伍德密封是一種自緊式密封的組合式密封，英結(jié)構(gòu)是由浮動(dòng)端蓋、四 合環(huán)壓墊和筒體端部四大部分組成。密封時(shí)首先擰緊牽制螺栓，靠牽制環(huán) 的支承使浮動(dòng)端蓋上移，同時(shí)調(diào)整拉緊螺栓將壓墊預(yù)緊而形成預(yù)密封，隨 著容器內(nèi)介質(zhì)壓力的上升，浮動(dòng)端蓋逐漸向上移動(dòng)，端蓋與壓墊z間，以 及壓墊與筒體端部之間的壓緊力也逐漸增加，從而達(dá)到密封目的。壓墊的 外側(cè)開(kāi)有12道環(huán)形溝槽，使壓墊具有彈性，能隨著浮動(dòng)端蓋的上下移 動(dòng)而伸縮，使密封更加可靠。為便于從筒體內(nèi)取出，四合環(huán)是由四塊元件 組成的鬪環(huán)，又稱壓緊環(huán)。這種密封結(jié)構(gòu)的密封性能良好，不受溫度與壓 力波動(dòng)的影響，且具有裝卸方便，適用于要求快開(kāi)的壓力容器；端蓋與筒 體端部不用螺栓連接，所以用料較少，重量較輕。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件較多 而加工精度及組裝要求很高，浮動(dòng)端蓋占據(jù)高壓空間太多等，以往多用于 氮肥工業(yè)，因?yàn)榇嬖谏鲜霾蛔?，現(xiàn)已逐漸被其他密封所取代，但在一些直 徑不人，對(duì)密封有特殊耍求（如壓力、溫度波動(dòng)大）且要求快開(kāi)的高壓容 器仍有采用。4. 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)高壓密封墊的分析梳理可見(jiàn)，高壓密封的形式有很多種，在使 用過(guò)程屮要根據(jù)不同的場(chǎng)合選擇合適的密封墊形式，這對(duì)以后的設(shè)備平穩(wěn) 運(yùn)行有很大的幫助，綜合考慮雙錐面密封目前較為廣泛使用