海洋平台上各种设备高度集中，加之受复杂海洋环境、 局限性空间等各方面因素的影响，使平台上的维抢修工作面 临着诸多困难。平台上常规法兰、阀门等泄漏更是时有发生， 且其损坏形式又是多种多样。因此，如何尽快解决泄漏问题， 成为人们关注的焦点。快速应对泄漏事故的能力，是进行维 抢修工程的关键所在。近年来，采用封堵卡具技术，对法兰、 海管发生穿孔泄漏等问题进行封堵，取得了比较好的效果。 下面从某工程项目介绍封堵卡具设计与计算。



1 泄漏问题处理 对于海洋平台上的法兰泄漏，一旦发现应及时采取相应 的措施，法兰泄漏大都是由于法兰的密封垫片破坏，或者压 紧力不足导致，虽然可以通过更换密封垫片或者更换法兰来 解决泄漏问题，但对于不间断生产的输送过程，需要对管路 进行带压开孔设置旁路，这就大大增加了维修成本。 现在比较常用的法兰堵漏卡具具有经济性，安装方便等 优点，近几年对于法兰泄漏问题的处理，一般选用堵漏卡具 来处理。 法兰夹具一般设计成卡环式夹具，考虑到法兰连接螺栓， 必须避免介质从法兰的螺栓口渗出。因此，夹具上的注剂孔 设计是否合理，会直接影响堵漏效果。注剂孔的数量应和被 堵漏法兰的螺栓孔数量相同，每个注剂孔的分布应在两螺栓 孔之间。常采用如下两种结构型式的法兰夹具。 1.1 凸形法兰夹具 当泄漏法兰的连接间隙大于8mm，泄漏介质压力大于 2.5MPa，并且泄漏量较大时，应使用凸形法兰夹具。这种法 兰夹具中间有一定位凸台，其宽度可根据法兰间隙而定。该 夹具的加工尺寸较为精确，安装在泄漏法兰上后，整体封闭 性能好，堵漏作业的成功率高。 1.2 凹形法兰夹具 当泄漏法兰的连接间隙小于2mm 以下，可以采用凹形法 兰夹具法进行作业，以适应这类小间隙法兰泄漏的特殊情况。 凹形法兰夹具中间有一凹槽，形成一个密封腔，用于填充密 封注剂。 为防止流体从连接法兰的螺栓中流出，法兰卡具一般要 求注入固化剂，对于输送原油的管道，固化剂可选用 S-220， S-600等。 其中，密封夹具的设计要依据泄漏的条件和环境，介质 的温度和压力合理地选材和确定其结构。密封夹具的材质也应根据具体泄漏工况来选定，综合考虑各种材料的基本性能 等因素。

2 卡具在法兰泄漏中的实际应用 为应对现场可能出现的突发性油气泄漏情况，需设计制 作一套管线堵漏工具，已对泄漏的法兰进行封堵。 2.1 卡具的设计与计算 （1）设计条件 操作温度最高气温50℃，最低气温 -20℃ ；泄漏流体最高 压力6.0MPa ；卡具基本尺寸 ：Φ=900mm，H =940mm ；筒体 材质 Q345R ；屈服强度345MPa ；设计压力6.0MPa ；卡具配合 间隙≤0.2mm。 （2）计算模型 对筒形结构参照规范进行校核，并使用有限元软件进行 局部应力校核。根据 GB150规范，50℃下 Q345钢材的许用应 力为 ： [σ] t =181 MPa 基本荷载为卡具设计压力P=6.0MPa （3）卡具结构校核 ①卡具筒体壁厚计算 ： 其中，设计压力P=6.0MPa ；Ф 为焊接接头系数，卡具为 整体结构，取为1.0 ；卡具直径D =900mm ；[σ] t =181 MPa，为 泄漏介质温度（50℃）下卡具材料的许用应力。 经计算，卡具计算壁厚15.2mm，卡具设计壁厚为20mm， 满足要求。 ②卡具连接最小螺栓直径 d1 其中 ：预紧和刚度系数 CK=1.5 ； 卡具封闭空腔宽度 C=780㎜ ； 其中D 取筒体厚度和两倍的注入剂厚度之和，在这取200- 300之间 螺栓数量n=36 ； 经计算，卡具螺栓选为 M18，材料35# 钢，满足实际要求。 ③卡具耳板厚度 t 其中 ：耳板螺栓孔中心至卡具外壁与耳板连接出距离 L=18mm ； 卡具耳板长度b=940mm ； 设计卡具耳板厚度为40mm，满足要求。

首先，选择动力学、热力学、模块等，在稳态模拟中采 用丙烷脱氢本征反应动力学，此模型的催化剂为 Pt-Sn/Al2O3， 其中涉及的反应主要有丙烷脱氢反应、丙烷裂解与乙烯加氢 反应，经计算以此获得动力学模拟参数 ；对于丙烷脱氢工艺 而言，其原料主要为富丙烷气体，反应产物有丙烯、乙烯与 乙烷等，在实际反应中稀释剂为氢气或水蒸气，此体系应为 轻烃体系，结合 Aspen Plus 可知，应开展气液与液液平衡计 算，同时要借助 NRTL 活度系数模型 ；在单元设备模块方面， 主要包括脱氢反应器、加热炉、急冷塔、精馏塔等单元设 备 [7]。 其次，模拟丙烷脱氢反应，构建反应器模型，应考虑以 下两点，一是消除外扩散影响，二是模拟时利用稳态动力学 研究反应器操作规律 ；确定反应器操作参数，具体包括催化 床层高度、反应压力与温度、氢气加入量等，在此参数支持下，探讨模拟结果，其丙烯收率达到了91.9%。 最后，分析丙烷脱氢分离工艺各单元的能耗，主要有急 冷单元、压缩单元、精馏单元等，在明确各单元能耗基础上， 选择最佳生产方案。

综上所述，丙烷脱氢技术是促进丙烯生产增产与增值的 坚实技术，为了充分发挥其技术的作用，本文简单介绍了丙 烷脱氢工艺即化工过程模式的概况，重点探讨了其分离工艺 的模拟与分析，相信，通过各生产装置的优化与改进，生产 运行效果将更加显著，同时节能降耗目标也将有效达成，进 而利于满足社会经济发展的需要。