800kt／a甲醇装置E123B不停车带压堵漏简介

罗伟雄，柯 真

（中海石油化学股份有限公司，海南 东方 572600）

1 概 述

中海石油化学股份有限公司800kt／a甲醇装置，于2010年9月建成并投入试运行，2011年6月6日第二进出塔换热器E123B北侧封头法兰发生泄漏，不但使环境受到污染，也会使设备密封面受损，而停车检修则会带来很大的经济损失。E123B是甲醇装置的一个重要的静设备，其作用是将合成气压缩机来的合成气与1＃粗甲醇分离塔的塔顶馏出蒸气物料进行混合，再通过循环机J121增压，最后气体在E123中预热后送入2＃甲醇合成塔。

通过对现场的考查，泄漏部位为封头法兰，法兰外径φ1 714mm，紧固螺栓为M52，共40颗螺栓。用液压扳进行螺栓紧固消漏，但油泵压力打到螺栓许用压力时，泄漏量没有明显减小，紧固螺栓消漏失败。如果停车检修更换封头垫片，是非常麻烦的事，要拆不少管道，还要拆或气割部分框架，且要耗5d左右的时间。而不停车带压堵漏技术在化工行业日益得到广泛应用，可以在装置不停车的情况下解决泄漏问题，避免重大的经济损失。但E123B封头法兰直径过大，且泄漏介质（CO、H2、CH4混合气）为高温高压（320℃、8.5MPa）、易燃易爆气体，这给堵漏带来困难和高风险。为此，需要克服堵漏夹具设计与加工难题，制订详尽的实施步骤及安全措施，以确保E123B的成功消漏。

2 夹具设计与制作

堵漏的成功与否，夹具的设计是关键。夹具的基本要求：一是具有足够的强度和刚度；二是夹具与原密封结构间要有合适的间隙量；三是合理的注胶孔数；四是夹具应根据需要可制成剖分，三或四等分等形式；五是材质符合GB150《钢制压力容器》有关选材的规定。

由于公司没有大型车床，带材料到邻近单位加工制作。

2.1 现场勘查情况

泄漏点为法兰，实测尺寸（见图1）如下：法兰直径D＝1 714mm（含法兰错口量2mm）；螺栓孔至外径尺寸K＝28mm；法兰最小间距Bi＝10mm；法兰的宽度b＝400mm；法兰连接螺栓数量及规格，40颗M52。

图1 E123B封头法兰尺寸示意

泄漏点是法兰密封面，宜采用凸形法兰夹具。法兰直径超过500mm，为了便于夹具安装，采用四等份结构。

2.2 夹具重要参数的计算

计算公式与部分参数，查 《压力容器压力管道密封技术》。

2.2.1 夹具厚度计算

式中：S——夹具厚度，mm；

pc′——系统压力（≥7MPa时，设计压力取系统压力；下同），MPa；

pc——设计压力，MPa；

D——夹具内径（即法兰外径），mm；

［σ］t——许用应力，MPa；

φ——焊接系数，取1。

将pc′＝8.5MPa、D＝1 714mm、 ［σ］t＝100MPa、pc＝13MPa代入式（1）计算得S＝77.9mm。夹具（如图2）厚度S取80mm。

图2 E123B封头法兰夹具示意

2.2.2 螺栓最小直径计算

d——螺栓最小直径，mm；

C——预紧力和刚度系数，取1.5；

Bi——法兰间距，mm；

Di——夹具内径（即法兰外径），mm；

n——螺栓连接数量，取2。

将Bi＝10mm、pc′＝8.5MPa、Di＝1 714mm、［σ］t＝100MPa代入式（2）计算得d＝37.24mm。螺栓（如图3）最小直径d取38mm，即螺栓规格为M38。

图3 E123B封头法兰夹具螺栓示意

2.2.3 耳板厚度计算

t——耳板厚度，mm；

Bi——法兰间距，mm；

L——耳板螺孔中心至夹具外缘距离，mm；

pc——设计压力，MPa；

D——夹具内径，mm；

b——耳板宽度，mm。

图4 E123B封头法兰夹具耳板示意

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

2.2.4 E123B堵漏夹具（如图5）说明

图5 E123B堵漏夹具示意

图5不按比例，以标注尺寸为准。其说明如下。

（1）夹具由四等份组成；先铣出四块两端面，再组合点焊死，然后加工径向尺寸，最后焊接耳板。

（2）二颗螺栓之间一个注胶孔，因此40颗螺栓加工40个注胶孔；耳板处的注胶孔，改在夹具侧面加工。

（3）在夹具侧面加工5×3mm的槽，便于捻压夹具侧面，阻止跑胶。

2.2.5 堵漏胶的选择

（1）适应泄漏介质的化学性质。

（2）适应泄漏介质的温度。

（3）据泄漏腔大小，对应选择流动性胶。

综合以上要求及现场情况，选用天津翔锐22＃胶。

3 安全措施

堵漏作业属于特殊作业，特别是针对高温高压、易燃易爆的介质。为了确保安全，制定如下措施。

（1）安全风险级别升为公司级。

（2）公司消防队到现场进入战斗状态，现场另配灭火器。

（3）项目负责人及主要操作人员须经过堵漏培训，并取得证书。

（4）操作人员穿戴劳保用品，包括阻燃工作服、防烫手套、面部防护罩等。

（5）在夹具与法兰面贴合处，涂抹二硫化钼防止产生火星。

（6）使用防爆工具紧固螺栓。

（7）使用风铲等工具进行跑胶操作时，用氮气吹，隔离或稀释空气中的氧气。

（8）使用气动油泵，电动油泵必须远离漏点。

（9）由于泄漏量大，为了降低漏点压力，特别是考虑到操作人员的安全，将E123B压力降到工艺操作最低许可压力。

4 实施过程

4.1 夹具安装

（1）夹具分别作好记号，避免装混造成错口、张口而导致密封性能变差。

（2）每个注胶孔对准两螺栓之间。

（3）对接间隙可插入接口垫片消除缝隙。

4.2 注胶过程

（1）由于法兰直径过大，采用二支注胶枪同时进行注胶；从远离漏点的两侧顺次向漏点注胶。

（2）实施多点顺次注入，使通过区域胶填满注实。

（3）为防止把胶注入到系统中，控制注胶压力，注胶过程平稳匀速施压。

（4）最后到漏点注胶保压15min，其他注胶点也顺次补胶压紧，防止产生应力松弛。

5 结束语

E123B泄漏不但造成环境污染，更是重大安全隐患。采用带压堵漏技术进行处理，装置可以在不停车情况下进行检修，避免重大经济损失。但泄漏部位为大封头法兰，介质是高温高压、易燃易爆气体，这给检修带来难度和高风险性。通过合理的夹具设计，制定详尽的安全措施，规范操作过程，最后堵漏成功。直到2012年3月装置计划检修，E123B未发生过泄漏；此次大修E123B更换法兰垫片，并进行管道技改（E123B封头前增加法兰）。