海洋平臺上各種設備高度集中，加之受復雜海洋環境、 局限性空間等各方面因素的影響，使平臺上的維搶修工作面 臨著諸多困難。平臺上常規法蘭、閥門等泄漏更是時有發生， 且其損壞形式又是多種多樣。因此，如何盡快解決泄漏問題， 成為人們關注的焦點。快速應對泄漏事故的能力，是進行維 搶修工程的關鍵所在。近年來，采用封堵卡具技術，對法蘭、 海管發生穿孔泄漏等問題進行封堵，取得了比較好的效果。 下面從某工程項目介紹封堵卡具設計與計算。



1 泄漏問題處理 對于海洋平臺上的法蘭泄漏，一旦發現應及時采取相應 的措施，法蘭泄漏大都是由于法蘭的密封墊片破壞，或者壓 緊力不足導致，雖然可以通過更換密封墊片或者更換法蘭來 解決泄漏問題，但對于不間斷生產的輸送過程，需要對管路 進行帶壓開孔設置旁路，這就大大增加了維修成本。 現在比較常用的法蘭堵漏卡具具有經濟性，安裝方便等 優點，近幾年對于法蘭泄漏問題的處理，一般選用堵漏卡具 來處理。 法蘭夾具一般設計成卡環式夾具，考慮到法蘭連接螺栓， 必須避免介質從法蘭的螺栓口滲出。因此，夾具上的注劑孔 設計是否合理，會直接影響堵漏效果。注劑孔的數量應和被 堵漏法蘭的螺栓孔數量相同，每個注劑孔的分布應在兩螺栓 孔之間。常采用如下兩種結構型式的法蘭夾具。 1.1 凸形法蘭夾具 當泄漏法蘭的連接間隙大于8mm，泄漏介質壓力大于 2.5MPa，并且泄漏量較大時，應使用凸形法蘭夾具。這種法 蘭夾具中間有一定位凸臺，其寬度可根據法蘭間隙而定。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，堵漏作業的成功率高。 1.2 凹形法蘭夾具 當泄漏法蘭的連接間隙小于2mm 以下，可以采用凹形法 蘭夾具法進行作業，以適應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，密封夾具的設計要依據泄漏的條件和環境，介質 的溫度和壓力合理地選材和確定其結構。密封夾具的材質也應根據具體泄漏工況來選定，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際應用 為應對現場可能出現的突發性油氣泄漏情況，需設計制 作一套管線堵漏工具，已對泄漏的法蘭進行封堵。 2.1 卡具的設計與計算 （1）設計條件 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 Q345R ；屈服強度345MPa ；設計壓力6.0MPa ；卡具配合 間隙≤0.2mm。 （2）計算模型 對筒形結構參照規范進行校核，并使用有限元軟件進行 局部應力校核。根據 GB150規范，50℃下 Q345鋼材的許用應 力為 ： [σ] t =181 MPa 基本荷載為卡具設計壓力P=6.0MPa （3）卡具結構校核 ①卡具筒體壁厚計算 ： 其中，設計壓力P=6.0MPa ；Ф 為焊接接頭系數，卡具為 整體結構，取為1.0 ；卡具直徑D =900mm ；[σ] t =181 MPa，為 泄漏介質溫度（50℃）下卡具材料的許用應力。 經計算，卡具計算壁厚15.2mm，卡具設計壁厚為20mm， 滿足要求。 ②卡具連接最小螺栓直徑 d1 其中 ：預緊和剛度系數 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 螺栓數量n=36 ； 經計算，卡具螺栓選為 M18，材料35# 鋼，滿足實際要求。 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 ； 卡具耳板長度b=940mm ； 設計卡具耳板厚度為40mm，滿足要求。

首先，選擇動力學、熱力學、模塊等，在穩態模擬中采 用丙烷脫氫本征反應動力學，此模型的催化劑為 Pt-Sn/Al2O3， 其中涉及的反應主要有丙烷脫氫反應、丙烷裂解與乙烯加氫 反應，經計算以此獲得動力學模擬參數 ；對于丙烷脫氫工藝 而言，其原料主要為富丙烷氣體，反應產物有丙烯、乙烯與 乙烷等，在實際反應中稀釋劑為氫氣或水蒸氣，此體系應為 輕烴體系，結合 Aspen Plus 可知，應開展氣液與液液平衡計 算，同時要借助 NRTL 活度系數模型 ；在單元設備模塊方面， 主要包括脫氫反應器、加熱爐、急冷塔、精餾塔等單元設 備 [7]。 其次，模擬丙烷脫氫反應，構建反應器模型，應考慮以 下兩點，一是消除外擴散影響，二是模擬時利用穩態動力學 研究反應器操作規律 ；確定反應器操作參數，具體包括催化 床層高度、反應壓力與溫度、氫氣加入量等，在此參數支持下，探討模擬結果，其丙烯收率達到了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上， 選擇最佳生產方案。

綜上所述，丙烷脫氫技術是促進丙烯生產增產與增值的 堅實技術，為了充分發揮其技術的作用，本文簡單介紹了丙 烷脫氫工藝即化工過程模式的概況，重點探討了其分離工藝 的模擬與分析，相信，通過各生產裝置的優化與改進，生產 運行效果將更加顯著，同時節能降耗目標也將有效達成，進 而利于滿足社會經濟發展的需要。