趙曉輝/中國第一重型機械股份公司核電石化事業(yè)部

加氫反應(yīng)器密封包裝的技術(shù)改進

趙曉輝/中國第一重型機械股份公司核電石化事業(yè)部

加氫反應(yīng)器是石油煉制的關(guān)鍵設(shè)備，在運輸過程中需采取充氮防銹措施防止設(shè)備銹蝕。在降本增效的基礎(chǔ)上，本文詳細的闡述了加氫反應(yīng)器密封包裝的技術(shù)改進。

加氫反應(yīng)器；充氮；防銹

加氫反應(yīng)器是石油煉制的關(guān)鍵設(shè)備，它在10～25MPa高壓、400～480℃高溫、臨氫及硫化氫等條件下工作，為防止氫脆、氫腐蝕、硫化物腐蝕、Cr－Mo鋼回火脆化以及堆焊層的剝離等嚴重損傷，加氫反應(yīng)器設(shè)計要求高，制造工藝復(fù)雜、難度大，對材料、焊接技術(shù)以及焊接質(zhì)量都有很高要求。加氫反應(yīng)器由內(nèi)襯非金屬隔熱層的冷壁結(jié)構(gòu)發(fā)展成為殼體內(nèi)壁堆焊不銹鋼層的熱壁結(jié)構(gòu)即熱壁加氫反應(yīng)器。熱壁加氫反應(yīng)器具有有效體積利用率高、施工周期短、生產(chǎn)維護方便、器壁不易過熱及安全可靠等特點，因此為世界各國普遍應(yīng)用。

一般整體發(fā)運的反應(yīng)器水壓試驗完畢后、包裝發(fā)貨前將其各法蘭口用盲板進行封閉，然后向設(shè)備內(nèi)充入 0.02～0.05MPaG的氮氣，氮氣是一種無色無味無臭的氣體，通常情況下無毒，氮氣是空氣的主要成份，因此氮氣價格非常便宜，而且氮氣的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫下很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，利用其惰性來保護反應(yīng)器的堆焊層。隨著對加氫反應(yīng)器性能的要求越來越高，對反應(yīng)器密封包裝也提出了新的要求，故反應(yīng)器包裝的技術(shù)改造尤為重要。

一、加氫反應(yīng)器充氮密封的結(jié)構(gòu)及充氮方法

1.密封的結(jié)構(gòu)。人孔法蘭是加氫反應(yīng)器產(chǎn)品上直徑最大的法蘭口，通常情況下充氮裝置都設(shè)計在此法蘭盲蓋上。此盲蓋的密封結(jié)構(gòu)為：四個小擋塊均布焊接在盲板上，利用四個擋塊固定不銹鋼絲，利用不銹鋼絲來固定圓形橡膠繩，利用橡膠繩的壓縮量來達到密封效果。

2.充氮方法。將反應(yīng)器所有的法蘭口用盲板密封后，向反應(yīng)器內(nèi)部充入氮氣，主要目的是在反應(yīng)器內(nèi)部形成正壓力，防止反應(yīng)器在運輸過程中海上的鹽霧（鹽霧是指大氣中由含鹽微小液滴所構(gòu)成的彌散系統(tǒng)）進入容器內(nèi)部對不銹鋼層造成氯離子腐蝕。雖然反應(yīng)器內(nèi)部的正壓力也可阻止空氣中的水蒸氣進入反應(yīng)器內(nèi)部，但是由于反應(yīng)器包裝發(fā)貨前內(nèi)部濕度較大，甚至可能有殘余水存在，因此這種方式并不能很好的防止反應(yīng)器內(nèi)部鐵銹的產(chǎn)生。

二、改進措施

為了使密封效果更好，在降本增效的基礎(chǔ)上進行以下步驟改進。

1.真空充氮。已往盲板法蘭上沒開抽真空口，只有壓力表裝置及充氮口。為了達到更好的防銹效果，增加一抽真空口。真空充氮法的原理是常溫水在真空下會迅速沸騰汽化，因此，利用真空可以將反應(yīng)器內(nèi)部殘余水及水蒸氣迅速排出容器以外。

具體操作流程如下：將足夠量的干燥劑放置在反應(yīng)器內(nèi)部適當位置后，將反應(yīng)器與真空泵及氮氣管路連接。啟動真空泵將容器內(nèi)空氣抽出形成真空至10～1mbar （abs。）。由于10mbar時水沸騰的溫度為6.9℃，因此該真空度下反應(yīng)器內(nèi)部殘留水會迅速汽化，并被抽出容器外，使得反應(yīng)器內(nèi)部的濕度非常低，再向反應(yīng)器內(nèi)充入經(jīng)過空氣過濾器過濾的干燥潔凈的氮氣至0.05MPaG，在反應(yīng)器內(nèi)形成正壓力，防止運輸過程中外部的水汽、鹽霧進入反應(yīng)器內(nèi)對設(shè)備造成腐蝕，詳見圖（一）。

圖（一）

圖（二）

2.充氮裝置及其相對應(yīng)盲板的合理改進

（1）為了使充氮裝置簡單合理化，結(jié)構(gòu)美觀化，將充氮裝置進行技術(shù)改進。

將圖（一）法蘭蓋板上的三個孔徑用一個焊接三通代替，三通分別與蓋板、球閥及壓力表相連接。球閥代替原來的單向閥，球閥的一端與三通相連，另一端作為充氮孔和抽真空孔，首先用真空充氮的方法進行充氮，等達到所需的壓力值時，再用螺堵進行密封，如圖（二）所示。為了準確定位球閥的把手方向，首先將無縫鋼管（序號○2）與球閥（序號3）進行螺紋連接，螺紋連接處纏繞密封膠帶，連接好后再加工序號○2上的孔，再將序號○1和序號○2進行焊接。為了達到保壓效果，將序號○1、○2和球閥組成的球閥組件整體做氣壓實驗，壓力0.1MPaG，保壓10分鐘無明顯降壓為合格。

（3）干燥箱。在人孔法蘭包裝盲蓋上焊接一干燥劑箱，干燥劑的用量以每立方米容器容積1Kg計算，干燥劑箱為一圓筒和端蓋組成，在圓筒及端蓋上加工適當數(shù)量及大小的矩形。將干燥劑裝入圓筒內(nèi)后再將端蓋用螺栓把合牢固。

（4）緊固件。將把合包裝蓋板緊固件上的彈簧墊圈改為雙螺母防松；另外人孔法蘭的螺栓孔比較大，采用的包裝螺栓直徑小，在包裝蓋板0°及180°方向上設(shè)計兩個定位套，來防止在裝配過程中包裝蓋板串動影響密封效果；墊圈與法蘭接觸部分用石棉橡膠板隔開，防止把合后機件與墊圈接觸處油漆脫落。

三、結(jié)語

經(jīng)過上述改進和完善，加氫反應(yīng)器的密封包裝可以滿足安全可靠的要求，防銹效果得到顯著提升，并在實際產(chǎn)品中得到有效的運用，得到了用戶的認可和好評。