800kt／a甲醇裝置E123B不停車帶壓堵漏簡介

羅偉雄，柯 真

（中海石油化學股份有限公司，海南 東方 572600）

1 概 述

中海石油化學股份有限公司800kt／a甲醇裝置，于2010年9月建成并投入試運行，2011年6月6日第二進出塔換熱器E123B北側封頭法蘭發生泄漏，不但使環境受到污染，也會使設備密封面受損，而停車檢修則會帶來很大的經濟損失。E123B是甲醇裝置的一個重要的靜設備，其作用是將合成氣壓縮機來的合成氣與1＃粗甲醇分離塔的塔頂餾出蒸氣物料進行混合，再通過循環機J121增壓，最后氣體在E123中預熱后送入2＃甲醇合成塔。

通過對現場的考查，泄漏部位為封頭法蘭，法蘭外徑φ1 714mm，緊固螺栓為M52，共40顆螺栓。用液壓扳進行螺栓緊固消漏，但油泵壓力打到螺栓許用壓力時，泄漏量沒有明顯減小，緊固螺栓消漏失敗。如果停車檢修更換封頭墊片，是非常麻煩的事，要拆不少管道，還要拆或氣割部分框架，且要耗5d左右的時間。而不停車帶壓堵漏技術在化工行業日益得到廣泛應用，可以在裝置不停車的情況下解決泄漏問題，避免重大的經濟損失。但E123B封頭法蘭直徑過大，且泄漏介質（CO、H2、CH4混合氣）為高溫高壓（320℃、8.5MPa）、易燃易爆氣體，這給堵漏帶來困難和高風險。為此，需要克服堵漏夾具設計與加工難題，制訂詳盡的實施步驟及安全措施，以確保E123B的成功消漏。

2 夾具設計與制作

堵漏的成功與否，夾具的設計是關鍵。夾具的基本要求：一是具有足夠的強度和剛度；二是夾具與原密封結構間要有合適的間隙量；三是合理的注膠孔數；四是夾具應根據需要可制成剖分，三或四等分等形式；五是材質符合GB150《鋼制壓力容器》有關選材的規定。

由于公司沒有大型車床，帶材料到鄰近單位加工制作。

2.1 現場勘查情況

泄漏點為法蘭，實測尺寸（見圖1）如下：法蘭直徑D＝1 714mm（含法蘭錯口量2mm）；螺栓孔至外徑尺寸K＝28mm；法蘭最小間距Bi＝10mm；法蘭的寬度b＝400mm；法蘭連接螺栓數量及規格，40顆M52。

圖1 E123B封頭法蘭尺寸示意

泄漏點是法蘭密封面，宜采用凸形法蘭夾具。法蘭直徑超過500mm，為了便于夾具安裝，采用四等份結構。

2.2 夾具重要參數的計算

計算公式與部分參數，查 《壓力容器壓力管道密封技術》。

2.2.1 夾具厚度計算

式中：S——夾具厚度，mm；

pc′——系統壓力（≥7MPa時，設計壓力取系統壓力；下同），MPa；

pc——設計壓力，MPa；

D——夾具內徑（即法蘭外徑），mm；

［σ］t——許用應力，MPa；

φ——焊接系數，取1。

將pc′＝8.5MPa、D＝1 714mm、 ［σ］t＝100MPa、pc＝13MPa代入式（1）計算得S＝77.9mm。夾具（如圖2）厚度S取80mm。

圖2 E123B封頭法蘭夾具示意

2.2.2 螺栓最小直徑計算

d——螺栓最小直徑，mm；

C——預緊力和剛度系數，取1.5；

Bi——法蘭間距，mm；

Di——夾具內徑（即法蘭外徑），mm；

n——螺栓連接數量，取2。

將Bi＝10mm、pc′＝8.5MPa、Di＝1 714mm、［σ］t＝100MPa代入式（2）計算得d＝37.24mm。螺栓（如圖3）最小直徑d取38mm，即螺栓規格為M38。

圖3 E123B封頭法蘭夾具螺栓示意

2.2.3 耳板厚度計算

t——耳板厚度，mm；

Bi——法蘭間距，mm；

L——耳板螺孔中心至夾具外緣距離，mm；

pc——設計壓力，MPa；

D——夾具內徑，mm；

b——耳板寬度，mm。

圖4 E123B封頭法蘭夾具耳板示意

將Bi＝10mm、L＝45mm、pc＝13MPa、D＝1 714mm、b＝160mm、［σ］t＝100MPa代入式（3）計算得t＝43mm。耳板（如圖4）厚度取45mm。

2.2.4 E123B堵漏夾具（如圖5）說明

圖5 E123B堵漏夾具示意

圖5不按比例，以標注尺寸為準。其說明如下。

（1）夾具由四等份組成；先銑出四塊兩端面，再組合點焊死，然后加工徑向尺寸，最后焊接耳板。

（2）二顆螺栓之間一個注膠孔，因此40顆螺栓加工40個注膠孔；耳板處的注膠孔，改在夾具側面加工。

（3）在夾具側面加工5×3mm的槽，便于捻壓夾具側面，阻止跑膠。

2.2.5 堵漏膠的選擇

（1）適應泄漏介質的化學性質。

（2）適應泄漏介質的溫度。

（3）據泄漏腔大小，對應選擇流動性膠。

綜合以上要求及現場情況，選用天津翔銳22＃膠。

3 安全措施

堵漏作業屬于特殊作業，特別是針對高溫高壓、易燃易爆的介質。為了確保安全，制定如下措施。

（1）安全風險級別升為公司級。

（2）公司消防隊到現場進入戰斗狀態，現場另配滅火器。

（3）項目負責人及主要操作人員須經過堵漏培訓，并取得證書。

（4）操作人員穿戴勞保用品，包括阻燃工作服、防燙手套、面部防護罩等。

（5）在夾具與法蘭面貼合處，涂抹二硫化鉬防止產生火星。

（6）使用防爆工具緊固螺栓。

（7）使用風鏟等工具進行跑膠操作時，用氮氣吹，隔離或稀釋空氣中的氧氣。

（8）使用氣動油泵，電動油泵必須遠離漏點。

（9）由于泄漏量大，為了降低漏點壓力，特別是考慮到操作人員的安全，將E123B壓力降到工藝操作最低許可壓力。

4 實施過程

4.1 夾具安裝

（1）夾具分別作好記號，避免裝混造成錯口、張口而導致密封性能變差。

（2）每個注膠孔對準兩螺栓之間。

（3）對接間隙可插入接口墊片消除縫隙。

4.2 注膠過程

（1）由于法蘭直徑過大，采用二支注膠槍同時進行注膠；從遠離漏點的兩側順次向漏點注膠。

（2）實施多點順次注入，使通過區域膠填滿注實。

（3）為防止把膠注入到系統中，控制注膠壓力，注膠過程平穩勻速施壓。

（4）最后到漏點注膠保壓15min，其他注膠點也順次補膠壓緊，防止產生應力松弛。

5 結束語

E123B泄漏不但造成環境污染，更是重大安全隱患。采用帶壓堵漏技術進行處理，裝置可以在不停車情況下進行檢修，避免重大經濟損失。但泄漏部位為大封頭法蘭，介質是高溫高壓、易燃易爆氣體，這給檢修帶來難度和高風險性。通過合理的夾具設計，制定詳盡的安全措施，規范操作過程，最后堵漏成功。直到2012年3月裝置計劃檢修，E123B未發生過泄漏；此次大修E123B更換法蘭墊片，并進行管道技改（E123B封頭前增加法蘭）。