大型煤化工裝置火炬分子封損壞原因及解決措施

朱白欽，盧林棟

（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600）

1 裝置概況

河南龍宇煤化工有限公司一期50 萬噸/年甲醇裝置，火炬管線為DN800 mm 管線，設計壓力等級為0.2 MPa，最大泄放量為22×104Nm3/h，主要用于收集一期氣化、甲醇變換、甲醇酸脫、甲醇合成、氫回收等裝置開停車放空氣、安全閥泄壓放空和正常生產壓力調整的馳放氣放空，氣體收集后通過90 m 高火炬燃燒后排放?；鹁娣趴展芫€沿途每隔30 m 左右設計有排水導淋，末端配套有氣液分離罐、水封罐、分子封等附屬安全設施。

火炬系統分子封的作用為火炬單元的安全設備，保證在火炬氣中斷后阻止空氣倒流到火炬筒體內，確保再次排放時不發生回火或爆炸，確?；鹁嬖O施及生產裝置的安全。分子封的工作原理為利用氮氣作密封氣體，將燃料氣充滿分子封折流筒體的頂部，在該區域內形成微正壓。當氮氣在其內的流動速度略大于空氣的分子擴散速度時，即可在分子封折流筒體的頂部長期形成一個不含空氣的微正壓區域，達到阻止空氣倒流至火炬筒體內的目的。

該裝置所用的主火炬分子封，型號MS-800B，折流板型氮氣密封分子封，主體材料為16MnR，其他參數見表1。

表1 分子封參數

2018年5月甲醇酸脫換熱器故障臨時檢修，采取在變換裝置在變換閥門送火炬放空。在放空期間壓力從57 kPa 突然上升至104.69 kPa 滿量程，火炬總管突然出現撕裂現象，系統緊急停車處理。打開分子封檢查孔對內部進行檢查，發現分子封鐘罩與分子封筒體焊接處脫落（圖1）。

圖1 分子封鐘罩與分子封筒體焊接處脫落

2 故障原因分析

初步原因分析，首先對所有火炬排氣點壓力情況進行排查，沒有發現異常泄壓情況，其次經過對7 處導淋進行排水，沒有發現管內積液情況，基本排除了異常泄壓及水擊導致管網超壓可能。在排除異常泄壓及水擊導致管網超壓可能后，拆開檢查了氣液分離罐和水封罐，內部沒有發現異常，排除封堵造成管道超壓原因。最后對分子封檢查發現分子封鐘罩與分子封筒體焊接處脫落，鐘罩隨氣流上升，堵塞分子封出口，導致火炬管線超壓并出現撕裂現象。

3 分子封損壞原因分析

（1）原始設計中，分子封鐘罩與筒體下部僅有4 個焊接固定點，上部有4 個未焊接導向點，正常使用時會導致鐘罩小幅擺動，易造成下部焊接點疲勞。

（2）分子封鐘罩與筒體支撐板焊接口，分子封內件間焊接質量存在嚴重問題，部分焊縫未焊透，焊縫結構不符合規范要求。

（3）分子封鐘罩與支撐板焊縫處未做加強措施，強度不夠，容易出現疲勞斷裂。

（4）分子封鐘罩材料原設計為16MnR，運行期間易被火炬氣沖刷、腐蝕，造成鐘罩減薄、強度下降。

（5）火炬系統由于距離地面90 m，日常運行不具備檢查條件，即使大修期間分子封沒有人孔，內部無法檢查，導致焊接質量問題一直沒有發現。

4 解決及防范措施

（1）根據損壞原因情況，從技術上在分子封上部對內鐘罩固定方式進行了技術改造，在內鐘罩頂部增加4 個支撐鋼管（外徑114 mm×8 mm，材料為20#鋼），避免內鐘罩脫落再次發生憋壓現象。

（2）在分子封底部增加了4 個支撐腿，將原有的支撐板復原焊接到原筒體上，要求連續焊，保證下部焊接質量（圖2）。

（3）將分子封吊裝至地面，按照重新設計圖紙進行加固改造，將外筒切割開，焊接底部支撐，復原原支撐板，并在兩邊加補強板，然后將外筒復原，組對時注意內外筒體中心線同心，筒體保證直線度，焊接所有焊縫外觀進行著色檢驗。

（4）強化火炬系統計劃維護檢修，大修期間應把火炬分子封列入必檢項目，全面檢查。

（5）分子封材料由16MnR 升級為310S，避免銹蝕問題出現。

圖2 改造后的底部

5 結束語

通過對分子封損壞的原因分析，采取了改造防范措施，設備運行穩定，在2019年9月大修中對分子封檢查焊接部位進行全面檢測均合格，保證了火炬系統安全、穩定運行。