本发明属于机械密封领域，具体涉及一种用于反应釜的机械密封加压的装置和机械密封加压保护方法。
背景技术：
有机化工合成反应过程经常采用搅拌式反应釜进行传质，反应工况为高温高压，并涉及到剧毒危险化学品等原料。搅拌轴和反应釜本体之间存在圆周间歇，需要安装阻止压力损失和物料泄漏的动密封轴封装置。高温高压或有毒有害介质的场合，安全有效的密封方法为机械密封。机械密封实际运转过程中存在发热和磨损现象，直接影响密封效果，造成釜内危险物料泄漏，产生环境污染和毒害。
工业上通过向机械密封的高压侧部位直接注入阻塞流体如液体或气体，对机械密封进行密封、冷却、润滑和冲洗。机械密封标准冲洗方案(api682)之plan52，plan53a，plan53b，plan53c，plan54详述了具体的冲洗方法。当前，国内外通常采用的机械密封标准冲洗方案(api682)的plan52，plan53a，plan53b，plan53c，plan54，针对不同情况的机械密封进行密封、冷却、润滑和冲洗。对于高温高压和涉及剧毒原料的的反应，现有技术仍有不足之处。其一、一旦反应体系失控，压力出现异常波动，出现压力高于机械密封标准冲洗方案(api682)的外接高压稳定系统的情况。若机械密封运行出现磨损破损，会产生反应釜内有毒有害介质向外部环境的泄漏风险。其二，若反应釜机械密封运行出现磨损破损，会出现外接高压稳定系统气源消耗，造成低于反应釜压力或失压，产生反应釜内有毒有害介质向外部环境泄漏的风险。
一些特殊工业场合例如四氟乙烯(tfe)与氰化钠(nacn)亲核加成生成四氟丙酸钠反应，四氟乙烯单体反应活性强，反应剧烈，釜内压力变化大，氰化钠为剧毒化学品，绝不允许出现泄漏。以上特点导致直接采用api682(第4版)的冲洗方案之plan52、plan53a、plan53b、plan53c、plan54等会产生反应釜内有毒有害介质向外部环境泄漏的风险，不能充分保证高危有机化工行业的本质安全生产和实施有效的环境保护。所以提出一种安全有效的反应釜机械密封加压保护冲洗方法十分必要。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便、实用有效、安全环保的反应釜机封加压保护装置解决高温高压的反应中现有技术的不足之处。
本发明的又一个目的是提供一种反应釜机封加压保护方法。
实现本发明上述目的的具体技术方案为：
一种反应釜机封加压保护装置，所保护的反应釜设置有搅拌装置，所述反应釜机封加压保护装置包括在所述搅拌装置上设置的密封装置，以及通过管道与反应釜顶部连接的冲洗液罐，所述冲洗液罐通过加压循环泵、冲洗液管道连接于所述密封装置。
其中，所述密封装置为填料函密封装置和/或机械密封装置，优选为机械密封，更优选为双端面机械密封。
其中，冲洗液罐为不锈钢储罐。
其中，所述加压循环泵为隔膜计量泵、齿轮泵、多级离心泵或柱塞泵中的一种。
优选地，所述加压循环泵为齿轮泵，所述齿轮泵的扬程为0.5～2.0mpa，流量为50l/h～200l/h；更优选地，扬程为0.5～1.0mpa，流量为100l/h～150l/h。
其中，所述冲洗液罐的设计压力为10～25mpa，容积为25～50l；优选为设计压力为20～25mpa，容积为40～50l。
其中，所述冲洗液罐设置有压力传感器、精密低液位报警装置和精密高液位报警装置。
其中，所述反应釜气相空间与所述冲洗液罐顶部采用不锈钢管和凹凸面法兰进行连接。
一种反应釜机封加压保护方法，应用于高温高压反应和/或剧毒反应原料，且反应体系的气相中没有有毒有害物质；采用扬程为p2的加压循环泵对所述的密封装置进行密封、冷却、润滑和冲洗。
其中，在冲洗液罐内放置冲洗液，所述冲洗液为与反应体系相容的液体，选自工业水、无离子水、蒸馏水中的一种。
所述的反应釜机封加压保护方法，应用于四氟乙烯与氰化钠亲核加成生成四氟丙酸钠的反应。
对于反应过程为高温高压并涉及剧毒危险化学品等原料的情形，典型例子例如四氟乙烯(tfe)与氰化钠(nacn)亲核加成生成四氟丙酸钠反应，四氟乙烯单体反应活性强，反应放热剧烈，反应釜内压力高，达到1.0～2.0mpa，氰化钠为剧毒化学品，不允许出现泄漏。本发明适用于上述例子，但不局限于上述典型例子。
本发明提出一种反应釜机械密封加压保护装置和保护方法，将冲洗液罐顶部与反应釜气相空间连接，冲洗液罐顶部压力和反应釜顶部压力相等，作为加压循环泵的进口压力，设为p1，采用扬程为p2的加压循环泵对机械密封进行密封、冷却、润滑和冲洗。根据此流程，泵出口压力设为p3，则p3＝p2 p1>p1，即保证了冲洗液进入机械密封压力恒大于反应釜内压力，对机械密封实施有效的密封、冷却、润滑和冲洗。反应釜反应运行过程中，当机械密封运行出现破损时，能够充分保证反应釜内有毒有害介质不会向外部环境产生泄漏。同时，冲洗液压力高于反应釜内压力，冲洗液可能会微量内漏进入反应釜，由于采用与反应体系相容的冲洗液，不会对反应体系产生劣化影响。并通过冲洗液罐液位波动情况，可以实时反馈机械密封运行情况。
本发明通过外供加压冲洗液系统，向双端面机械密封密封腔内引入冲洗液进行加压冲洗，循环冷却，改善机械密封工作环境，并作为一级密封面失效与否的重要检测手段。
本发明的有益效果在于：
本发明采用冲洗液罐与反应釜气相空间连接，作为加压循环泵进口压力，确保冲洗液压力恒大于反应釜内压力，可以有效避免物料泄漏和压力损失。本发明结构简单、操作方便、安全有效，有利于实现高危有机化工行业的本质安全生产和环境保护。
本发明的方法充分利用反应釜自身压力，作为循环泵进口压力，自动适应反应体系压力频繁变化，无需安装复杂的外接压力系统、冲洗液进入机械密封压力恒大于反应釜内压力，避免反应釜内有毒有害介质向外部环境泄漏的风险。
本装置具有结构简单、操作方便，安全环保的特点。对于高危有机化工行业的生产本质安全具有显著的现实意义。
附图说明
图1为本发明反应釜机械密封加压保护装置的结构简图。
图中，1为气相原料进料管线，2为反应釜，3为冲洗液罐，4为加压循环泵。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中，如无特殊说明，所用手段均为本领域常规的手段。
实施例1：
参见图1，一种反应釜机械密封加压保护装置，所保护的反应釜2设置有搅拌装置，顶部设置气相原料进料管线1。所述反应釜机械密封加压保护装置包括在所述搅拌装置上设置的密封装置，以及通过管道与反应釜顶部连接的冲洗液罐3，所述冲洗液罐通过加压循环泵4、冲洗液管道连接于所述密封装置。图中，p1为反应釜气相压力、冲洗液罐气相压力，p2为加压循环泵扬程，p3为加压循环泵出口压力，其中p3＝p2 p1。
其中，所述搅拌装置的搅拌轴从所述反应釜的底部伸入，所述密封装置为双端面机械密封装置。
本实施例中，所述加压循环泵为齿轮泵，扬程p2为1.0mpa。
冲洗液罐的设计压力为25mpa，容积为50l。
反应釜2的气相空间与所述冲洗液罐顶部采用不锈钢管和凹凸面法兰进行连接。所述冲洗液罐3设置有压力传感器、精密低液位报警装置和精密高液位报警装置；
本实施例装置安装于四氟乙烯(tfe)与氰化钠(nacn)亲核加成生成四氟丙酸钠反应的反应釜上，采用扬程为p2的加压循环泵对所述的密封装置进行密封、冷却、润滑和冲洗。
在冲洗液罐内放置冲洗液，所述冲洗液为与反应体系相容的无离子水。冲洗液罐为不锈钢储罐。
具体本实施例中，冲洗液罐顶部压力和反应釜顶部压力相等，均为p1，具体为1.5mpa。采用扬程为p2的加压循环泵对机械密封进行密封、冷却、润滑和冲洗，具体为0.5mpa。根据此流程，泵出口压力设为p3＝2.0mpa，则p3＝p2 p1>p1，保证了冲洗液进入机械密封压力恒大于反应釜内压力。
实施例2
本实施例的反应釜机械密封加压保护装置设置同实施例1，本实施例中的加压循环泵为齿轮泵，扬程p2为0.8mpa。
冲洗液罐的设计压力为25mpa，容积为50l。
所述反应釜的气相空间与所述冲洗液罐顶部采用不锈钢管和凹凸面法兰进行连接。冲洗液罐设置有压力传感器、精密低液位报警装置和精密高液位报警装置；
本实施例装置安装于四氟乙烯(tfe)与氰化钠(nacn)亲核加成生成四氟丙酸钠反应的反应釜上，采用扬程为p2的加压循环泵对所述的密封装置进行密封、冷却、润滑和冲洗。
在冲洗液罐内放置冲洗液，所述冲洗液为无离子水。
具体本实施例中，冲洗液罐顶部压力和反应釜顶部压力相等，均为p1，具体为1.5mpa，采用扬程为p2的加压循环泵对机械密封进行密封、冷却、润滑和冲洗，具体为0.8mpa。根据此流程，泵出口压力设为p3＝2.3mpa，则p3＝p2 p1>p1，保证了冲洗液进入机械密封压力恒大于反应釜内压力。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
1.一种反应釜机封加压保护装置，所保护的反应釜设置有搅拌装置，其特征在于，所述反应釜机封加压保护装置包括在所述搅拌装置上设置的密封装置，以及通过管道与反应釜顶部连接的冲洗液罐，所述冲洗液罐通过加压循环泵、冲洗液管道连接于所述密封装置。
2.根据权利要求1所述的反应釜机封加压保护装置，其特征在于，所述密封装置为填料函密封装置和/或机械密封装置，优选为机械密封，更优选为双端面机械密封。
3.根据权利要求1所述的反应釜机封加压保护装置，其特征在于，所述加压循环泵为隔膜计量泵、齿轮泵、多级离心泵或柱塞泵中的一种。
4.根据权利要求3所述的反应釜机封加压保护装置，其特征在于，所述加压循环泵为齿轮泵，所述齿轮泵的扬程为0.5～2.0mpa，流量为50l/h～200l/h；优选地，扬程为0.5～1.0mpa，流量为100l/h～150l/h。
5.根据权利要求1所述的反应釜机封加压保护装置，其特征在于，所述反应釜的设计压力为20～25mpa，优选为间歇式底部搅拌式高压反应釜。
6.根据权利要求1～5任一项所述的反应釜机封加压保护装置，其特征在于，所述冲洗液罐设置有压力传感器、精密低液位报警装置和精密高液位报警装置。
7.根据权利要求1～5任一项所述的反应釜机封加压保护装置，其特征在于，所述反应釜气相空间与所述冲洗液罐顶部采用不锈钢管和凹凸面法兰进行连接。
8.一种反应釜机封加压保护方法，应用于高温高压反应和/或剧毒反应原料，且反应体系的气相中没有有毒有害物质；其特征在于，采用扬程为p2的加压循环泵对权利要求1～7任一项所述的密封装置进行密封、冷却、润滑和冲洗。
9.根据权利要求8所述的反应釜机封加压保护方法，其特征在于，在冲洗液罐内放置冲洗液，所述冲洗液为与反应体系相容的液体，选自工业水、无离子水、蒸馏水中的一种。
10.根据权利要求8所述的反应釜机封加压保护方法，其特征在于，应用于四氟乙烯与氰化钠亲核加成生成四氟丙酸钠的反应。
技术总结