海洋平臺(tái)上各種設(shè)備高度集中，加之受復(fù)雜海洋環(huán)境、 局限性空間等各方面因素的影響，使平臺(tái)上的維搶修工作面 臨著諸多困難。平臺(tái)上常規(guī)法蘭、閥門等泄漏更是時(shí)有發(fā)生， 且其損壞形式又是多種多樣。因此，如何盡快解決泄漏問(wèn)題， 成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。快速應(yīng)對(duì)泄漏事故的能力，是進(jìn)行維 搶修工程的關(guān)鍵所在。近年來(lái)，采用封堵卡具技術(shù)，對(duì)法蘭、 海管發(fā)生穿孔泄漏等問(wèn)題進(jìn)行封堵，取得了比較好的效果。 下面從某工程項(xiàng)目介紹封堵卡具設(shè)計(jì)與計(jì)算。



1 泄漏問(wèn)題處理 對(duì)于海洋平臺(tái)上的法蘭泄漏，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng) 的措施，法蘭泄漏大都是由于法蘭的密封墊片破壞，或者壓 緊力不足導(dǎo)致，雖然可以通過(guò)更換密封墊片或者更換法蘭來(lái) 解決泄漏問(wèn)題，但對(duì)于不間斷生產(chǎn)的輸送過(guò)程，需要對(duì)管路 進(jìn)行帶壓開(kāi)孔設(shè)置旁路，這就大大增加了維修成本。 現(xiàn)在比較常用的法蘭堵漏卡具具有經(jīng)濟(jì)性，安裝方便等 優(yōu)點(diǎn)，近幾年對(duì)于法蘭泄漏問(wèn)題的處理，一般選用堵漏卡具 來(lái)處理。 法蘭夾具一般設(shè)計(jì)成卡環(huán)式夾具，考慮到法蘭連接螺栓， 必須避免介質(zhì)從法蘭的螺栓口滲出。因此，夾具上的注劑孔 設(shè)計(jì)是否合理，會(huì)直接影響堵漏效果。注劑孔的數(shù)量應(yīng)和被 堵漏法蘭的螺栓孔數(shù)量相同，每個(gè)注劑孔的分布應(yīng)在兩螺栓 孔之間。常采用如下兩種結(jié)構(gòu)型式的法蘭夾具。 1.1 凸形法蘭夾具 當(dāng)泄漏法蘭的連接間隙大于8mm，泄漏介質(zhì)壓力大于 2.5MPa，并且泄漏量較大時(shí)，應(yīng)使用凸形法蘭夾具。這種法 蘭夾具中間有一定位凸臺(tái)，其寬度可根據(jù)法蘭間隙而定。該 夾具的加工尺寸較為精確，安裝在泄漏法蘭上后，整體封閉 性能好，堵漏作業(yè)的成功率高。 1.2 凹形法蘭夾具 當(dāng)泄漏法蘭的連接間隙小于2mm 以下，可以采用凹形法 蘭夾具法進(jìn)行作業(yè)，以適應(yīng)這類小間隙法蘭泄漏的特殊情況。 凹形法蘭夾具中間有一凹槽，形成一個(gè)密封腔，用于填充密 封注劑。 為防止流體從連接法蘭的螺栓中流出，法蘭卡具一般要 求注入固化劑，對(duì)于輸送原油的管道，固化劑可選用 S-220， S-600等。 其中，密封夾具的設(shè)計(jì)要依據(jù)泄漏的條件和環(huán)境，介質(zhì) 的溫度和壓力合理地選材和確定其結(jié)構(gòu)。密封夾具的材質(zhì)也應(yīng)根據(jù)具體泄漏工況來(lái)選定，綜合考慮各種材料的基本性能 等因素。

2 卡具在法蘭泄漏中的實(shí)際應(yīng)用 為應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的突發(fā)性油氣泄漏情況，需設(shè)計(jì)制 作一套管線堵漏工具，已對(duì)泄漏的法蘭進(jìn)行封堵。 2.1 卡具的設(shè)計(jì)與計(jì)算 （1）設(shè)計(jì)條件 操作溫度最高氣溫50℃，最低氣溫 -20℃ ；泄漏流體最高 壓力6.0MPa ；卡具基本尺寸 ：Φ=900mm，H =940mm ；筒體 材質(zhì) Q345R ；屈服強(qiáng)度345MPa ；設(shè)計(jì)壓力6.0MPa ；卡具配合 間隙≤0.2mm。 （2）計(jì)算模型 對(duì)筒形結(jié)構(gòu)參照規(guī)范進(jìn)行校核，并使用有限元軟件進(jìn)行 局部應(yīng)力校核。根據(jù) GB150規(guī)范，50℃下 Q345鋼材的許用應(yīng) 力為 ： [σ] t =181 MPa 基本荷載為卡具設(shè)計(jì)壓力P=6.0MPa （3）卡具結(jié)構(gòu)校核 ①卡具筒體壁厚計(jì)算 ： 其中，設(shè)計(jì)壓力P=6.0MPa ；Ф 為焊接接頭系數(shù)，卡具為 整體結(jié)構(gòu)，取為1.0 ；卡具直徑D =900mm ；[σ] t =181 MPa，為 泄漏介質(zhì)溫度（50℃）下卡具材料的許用應(yīng)力。 經(jīng)計(jì)算，卡具計(jì)算壁厚15.2mm，卡具設(shè)計(jì)壁厚為20mm， 滿足要求。 ②卡具連接最小螺栓直徑 d1 其中 ：預(yù)緊和剛度系數(shù) CK=1.5 ； 卡具封閉空腔寬度 C=780㎜ ； 其中D 取筒體厚度和兩倍的注入劑厚度之和，在這取200- 300之間 螺栓數(shù)量n=36 ； 經(jīng)計(jì)算，卡具螺栓選為 M18，材料35# 鋼，滿足實(shí)際要求。 ③卡具耳板厚度 t 其中 ：耳板螺栓孔中心至卡具外壁與耳板連接出距離 L=18mm ； 卡具耳板長(zhǎng)度b=940mm ； 設(shè)計(jì)卡具耳板厚度為40mm，滿足要求。

首先，選擇動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、模塊等，在穩(wěn)態(tài)模擬中采 用丙烷脫氫本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，此模型的催化劑為 Pt-Sn/Al2O3， 其中涉及的反應(yīng)主要有丙烷脫氫反應(yīng)、丙烷裂解與乙烯加氫 反應(yīng)，經(jīng)計(jì)算以此獲得動(dòng)力學(xué)模擬參數(shù) ；對(duì)于丙烷脫氫工藝 而言，其原料主要為富丙烷氣體，反應(yīng)產(chǎn)物有丙烯、乙烯與 乙烷等，在實(shí)際反應(yīng)中稀釋劑為氫氣或水蒸氣，此體系應(yīng)為 輕烴體系，結(jié)合 Aspen Plus 可知，應(yīng)開(kāi)展氣液與液液平衡計(jì) 算，同時(shí)要借助 NRTL 活度系數(shù)模型 ；在單元設(shè)備模塊方面， 主要包括脫氫反應(yīng)器、加熱爐、急冷塔、精餾塔等單元設(shè) 備 [7]。 其次，模擬丙烷脫氫反應(yīng)，構(gòu)建反應(yīng)器模型，應(yīng)考慮以 下兩點(diǎn)，一是消除外擴(kuò)散影響，二是模擬時(shí)利用穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué) 研究反應(yīng)器操作規(guī)律 ；確定反應(yīng)器操作參數(shù)，具體包括催化 床層高度、反應(yīng)壓力與溫度、氫氣加入量等，在此參數(shù)支持下，探討模擬結(jié)果，其丙烯收率達(dá)到了91.9%。 最后，分析丙烷脫氫分離工藝各單元的能耗，主要有急 冷單元、壓縮單元、精餾單元等，在明確各單元能耗基礎(chǔ)上， 選擇最佳生產(chǎn)方案。

綜上所述，丙烷脫氫技術(shù)是促進(jìn)丙烯生產(chǎn)增產(chǎn)與增值的 堅(jiān)實(shí)技術(shù)，為了充分發(fā)揮其技術(shù)的作用，本文簡(jiǎn)單介紹了丙 烷脫氫工藝即化工過(guò)程模式的概況，重點(diǎn)探討了其分離工藝 的模擬與分析，相信，通過(guò)各生產(chǎn)裝置的優(yōu)化與改進(jìn)，生產(chǎn) 運(yùn)行效果將更加顯著，同時(shí)節(jié)能降耗目標(biāo)也將有效達(dá)成，進(jìn) 而利于滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。