2022年6月8日,中国石油化工股份有限公司茂名分公司化工分部裂解乙烯中间罐区进料泵区域发生泄漏着火事故,造成2人失联, 1人重伤。
2022年6月10日，广东省安委办和应急厅联合发布95号文《关于深刻吸取中国石油化工股份有限公司茂名分公司“6·8”火灾事故教训启动“一盘棋”应急响应的通知》，通知中公布了初步调查的原因。
如下：
通过官方的通告，我们基本可以确定一个事实，就是一个运行了20多年的输送裂解乙烯的泵泄露了，泄露的原因可能轴封损坏或者出口阀门异常。但是根据通告中原文
"在启动旧中压乙烯泵过程中出现故障损坏，导致物料泄露着火",
这句话大概率指的不是阀门异常，很可能就是泵的轴封，也就是机械密封出现了问题。
裂解乙烯一般是用石脑油等C6+作为原料，用蒸汽混合然后在裂解炉中进行加热裂解而制取的乙烯，由于乙烯的饱和蒸气压很大，0℃时的饱和蒸气压将近41kg/cm2，并且乙烯的饱和蒸气压随温度的梯度变化并非很大，饱和蒸气压梯度表见下图：
由于乙烯的自身特性对乙烯的储存提出了很大的挑战，在综合考虑了低温钢的发展现状，以及操作压力和制冷系统的配套系统之后，国内普遍的做法就是采用低温+加压来储运乙烯，一般操作温度在-30℃~-40℃之间，操作压力在1.5~2.0MPa之间。
而用来实现乙烯输送的泵，自然也有独特的要求。由于乙烯的饱和蒸气压较大，这对乙烯泵的汽蚀余量带来很大的不利影响，普通的离心泵很难达到这个要求，故为了提高泵的有效汽蚀余量，工程实践中通常的做法是采用立式桶袋泵，通过降低叶轮的标高，来提高泵的有效汽蚀余量。
茂
名石化本次事故中的乙烯泵P-8000A/S具体是否采用的是立式桶袋泵，目前还不得而知。
但无论是卧式泵还是立式泵，作为一个运行了20多年的老泵来说，有效汽蚀余量无疑是满足的。
除了对汽蚀余量的特殊要求之外，乙烯泵的轴封，也就是事故通告中所称的“端封”，才是造成乙烯泵泄露的最大可能因素。
所谓的“端封”，也就是端面密封，什么是端面密封呢？
端面就是泵轴连接叶轮和壳体的前后两个端面，由于介质在泵壳内高速高压流动，所以为了避免介质沿着泵轴和泵壳的连接处泄漏，而在前后两个端面上所增加的密封装置，就是端面密封。
端面密封的形式有很多，常见的有机械密封、干气密封等，而乙烯泵的端面密封通常采用的是机械密封。为了让大家明白机械密封的泄漏机理，我先介绍一下机械密封的结构原理。我以AESSEAL的集装式机械密封为例，其结构示意图和三维剖分图分别如下：
机械密封的基本原理是利用至少有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械弹力的作用下，加之辅助密封的配合，与另一端面保持贴合并相对转动，从而防止流体泄漏。就是图中的静环保持不动，而动环在高速旋转的同时依靠弹簧的推力时刻和静环保持面对面贴合接触，当然为了避免摩擦生热，在动环和静环之间充斥着大量的液膜，这种液膜一般是采用输送介质本身来充当。而动环和泵轴的密封依靠静态的橡胶圈，静环和压盖的密封也是依靠静态的密封圈，这样三位一体，基本上堵死了介质泄露的所有通道。
而乙烯泵的机械密封，又不同于普通泵的机械密封，有其自身的特性和难点。乙烯的饱和蒸气压较高，非常容易气化。一旦位于机械密封中的乙烯液膜气化的话，造成动环和静环的端面接触不良，会产生摩擦或分离，进而造成介质泄漏。乙烯介质一旦从密封端面处泄露，由于压力的不平衡，乙烯会迅速气化，我们知道乙烯气化的过程是一个吸热的过程，所以周围的环境温度会急剧下降，那么金属质地的机械密封表面就会结霜，这种结霜会导致两个后果，第一，由于热胀冷缩的影响，会导致动环和静环的面对面贴合脱离，失去密封性能。第二，结霜会对弹簧造成不可逆的塑性变形，弹簧的弹力降低，脆性增加，无法维持密封接触所需要的推力，从而造成更大范围的泄漏。大范围的泄漏又会反过来加剧上述后果，形成恶性循环。所以，一旦液化烃的机械密封泄漏的话，短时间内泄漏量会急剧增加。本次事故的乙烯泵泄漏所造成的火灾，火势非常大，波及范围广，甚至将整个乙烯球罐的半个罐壁都烧黑了，由此可见一斑。
由
于
机械密封失效而造成的类似事故，并不罕见。
20
11年3月1日，锦州石化公司化工一车间异丙醇装置发生火灾，其直接原因就是输送丙烯的进料泵的机械密封突然失效，造成丙烯瞬间大量泄漏，泄漏的高压丙烯物料在喷出过程中产生静电起火。
2015年4月10日，大连西太平洋石油化工有限公司加氢裂化装置汽提塔塔底泵泄漏着火，
其直接原因是机泵在高速运转过程中,由于轴承严重损坏,设备产生剧烈震动,导致机械双密封同时失效,介质泄漏,遇轴承体摩擦产生的高温,引发着火。
虽然这种输送液化烃介质的泵有很大的安全风险，但是并不意味着泄漏必然会发生。我们该怎么保证避免类似的泄漏事故发生呢？
首先，从工程设计上来讲，对于泵的机械密封，可以选用两套机械密封串联布置，
这
样即使第一级机械密封发生泄漏，还有第二级机械密封来兜底保护，有效防止介质泄漏到大气环境中，密封可靠性大大增加。
当然如果条件允许，我们还可以采用除了机械密封之外更适合的形式，例如干气密封，双端面密封等等。
在应急管理部在2022年初发布的《危险化学品生产使用企业老旧装置安全风险评估指南（试行）》文件中，检查表中第40项，对该问题有明确的描述。
其次，就是在泵启动前，不要忘记对泵进行预冷，预冷的目的就是在投运实际物料之前，先将泵预冷至介质的操作温度附近，这样当物料投运后，就可以避免由于温度的骤降而造成的冷缩脱离，导致泄漏。所以泵的泄漏往往发生在启动阶段。
第三，对冷态液化烃泵一定要全面做好保冷措施，最大程度地降低外界环境温度的干扰，通常的冷保可以采用聚氨酯发泡技术，其绝热性能相对较好。
最后，也就是最关键的一点，
就是一定要定期进行保养维护，尤其是泵的机械密封，基本上属于损耗件，定期的检维修和更换是至关重要的。
关于这个，国家安监总局在2013年至2014年，连续两次发文都强调了这个事项。
一个是2013年发布的88号文《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》，另一个是2014年发布的94号文《国家安全监管总局关于加强化工企业泄漏管理的指导意见》。
总结：
动设备的机械密封也是整个化工设备最容易发生泄漏的部位之一，并且其一旦泄漏，喷射出来的介质在动态环境下很容易伴随着摩擦静电和高温而发生起火，最要命的是，不像法兰的泄漏那样，可以带压堵漏。所以加强对动设备的定期检维修，无论是故障性维修还是预防性维修，都是非常有必要的。
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