三聚氰胺反應(yīng)器刺刀管泄漏檢修綜述

許福文，李桂欽

（河南中原大化集團(tuán)，河南濮陽 457004）

中原大化集團(tuán)公司年產(chǎn)30kt三聚氰胺裝置采用歐技公司提供的高壓法三聚氰胺生產(chǎn)工藝。2011年經(jīng)過計(jì)劃停車，對關(guān)鍵設(shè)備反應(yīng)器酸洗后，開車過程中，當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)氨升壓后發(fā)現(xiàn)熔鹽槽處的氨泄漏檢測試劑變色，通過檢測排除了氮?dú)夂钡囊蛩睾?，確定了熔鹽槽中有氨的存在，確認(rèn)反應(yīng)器的刺刀管泄漏。經(jīng)過多次分析查漏，多次修改查漏方案，終于將反應(yīng)器的泄漏消除，并投料開車成功。現(xiàn)將查漏堵漏、方案制定等等工作綜述如下，為以后高壓法三聚氰胺反應(yīng)器刺刀管查漏檢修積累經(jīng)驗(yàn)。

圖1是高壓法三聚氰胺反應(yīng)器縱切圖。

1 刺刀管泄漏的判斷

（1）斷開反應(yīng)器熔鹽進(jìn)口法蘭，保持出口法蘭連接，關(guān)閉熔鹽副線、出口大閥；通過PV014A自熔鹽槽向反應(yīng)器熔鹽側(cè)加氮?dú)?，反向置換，保證反應(yīng)器熔鹽進(jìn)口管口處有恒定流量氮?dú)馀懦?；熔鹽槽壓力控制在0.05MPa以下，防止超壓。分析人員在反應(yīng)器熔鹽進(jìn)口法蘭處取樣，每小時測量一次氨含量，記錄數(shù)據(jù)；保持取樣彎管朝向反應(yīng)器內(nèi)部，取樣時要置換充分。反應(yīng)器壓力保持在8.0MPa，注意控制好壓力，防止大幅度波動；根據(jù)測量數(shù)據(jù)確定反應(yīng)器刺刀管泄漏情況。數(shù)據(jù)記錄見表1。

圖1 反應(yīng)器縱切圖

測量數(shù)據(jù)表明，反應(yīng)器熔鹽進(jìn)口管線持續(xù)有氨。

（2）為了排除氮?dú)庠现袔О钡目赡?，檢修人員將反應(yīng)器熔鹽出口管線上的熱電偶小法蘭拆除，聯(lián)系中化在反應(yīng)器熔鹽進(jìn)口法蘭處和熔鹽出口管線上的熱電偶小法蘭處取樣，每小時測量一次氨含量，記錄數(shù)據(jù)。檢測中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器熔鹽進(jìn)口管線持續(xù)有氨。

表1 泄漏檢測數(shù)據(jù)

（3）為了排除環(huán)境對檢測結(jié)果的干擾，繼續(xù)調(diào)整檢測辦法。檢修人員將熔鹽進(jìn)口管線法蘭回裝，熔鹽進(jìn)口管線上的熱電偶小法蘭拆除，從熔鹽進(jìn)出口管線熱電偶小法蘭處分別連續(xù)檢測氨含量。

在測量過程中通過反應(yīng)器頂部到氨沖洗管線FV81081向反應(yīng)器送氨，反應(yīng)器開始升壓，記錄溫度、壓力及氨含量，分析氨含量與壓力、溫度的關(guān)系，測量數(shù)據(jù)記錄見表2。

表2 測量數(shù)據(jù)記錄

從實(shí)測數(shù)據(jù)可以確定，R101刺刀管確實(shí)存在泄漏，并且當(dāng)溫度穩(wěn)定、反應(yīng)器壓力升高時，泄漏量有所增大。漏點(diǎn)應(yīng)該很小，確定具體漏點(diǎn)位置難度較大。

查漏方法初步定為將刺刀管熔鹽出口管箱打開，在每一根刺刀管內(nèi)管用細(xì)不銹鋼管引到外面接試劑測量，R101用氨進(jìn)行升壓，對每一根刺刀管進(jìn)行逐個檢測，最終確定漏點(diǎn)。根據(jù)漏點(diǎn)情況確定消漏方案。

2 泄漏管束的查找

圖2為反應(yīng)器刺刀管的仰視圖。

第一階段查漏結(jié)果，已經(jīng)確認(rèn)反應(yīng)器刺刀管泄漏，下一步就是研究反應(yīng)器刺刀管的查漏方案，具體如下：

（1）首先將反應(yīng)器熔鹽出口管線法蘭斷開并加盲板，拆反應(yīng)器底部熔鹽分布器底蓋；

（2）反應(yīng)器進(jìn)料閥HV131拆掉后加裝盲板；

（3）在TI126處加氮?dú)庵脫Q，并通過PV014加氮，保證反應(yīng)器刺刀管每根管都有氮?dú)馀懦觯?/p>

（4）將反應(yīng)器壓力升至8.0MPa；

（5）檢查管箱是否泄漏；

（6）如果沒有直接目測的漏點(diǎn)，說明泄漏點(diǎn)較小，需要對每一根刺刀管內(nèi)管處接試劑分別檢測（我們采用硫酸甲基紅溶液），試劑變色說明所檢查部分含氨，可以認(rèn)定為漏點(diǎn)。為了準(zhǔn)確，我們采用的定量分析計(jì)算公式為：

22081÷0.93÷氣體體積（ml）

＝含量（10－6，硫酸甲基紅用量為0.1ml時）

并詳細(xì)記錄查漏結(jié)果。

圖2 反應(yīng)器刺刀管仰視圖

在檢修人員將反應(yīng)器底部管板拆下后，連續(xù)兩天采用上述方法進(jìn)行檢查。反應(yīng)器共有刺刀管339根，對所有管子進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)18根疑似泄漏管線，后又對這18根疑似泄漏管線復(fù)查，最終經(jīng)過3次分析，確定7根管束（列管編號以當(dāng)時現(xiàn)場標(biāo)注位置為準(zhǔn)）存在泄漏。具體情況如表3。

表3 泄漏管線檢查結(jié)果

最后又對幾個漏量大的進(jìn)行補(bǔ)測，確認(rèn)7根外管泄漏。因泄漏的管束集中在一個部位，為了縮短檢修時間，我們將泄漏處周圍的刺刀管內(nèi)管束拔出1～2m，拆掉泄漏部位的內(nèi)管束，對泄漏管進(jìn)行堵管；檢修公司共拆下52根內(nèi)管，對已經(jīng)確認(rèn)泄漏的7根進(jìn)行了堵管。

3 堵管后試漏

堵管后，我們重新對反應(yīng)器進(jìn)行了升壓，再次查漏，反應(yīng)器保持壓力8.0MPa、溫度220℃以上（保持導(dǎo)熱姆溫度在250～300℃）；檢測結(jié)果是，所有的管束內(nèi)均有氨存在，估計(jì)還有管子泄漏。因氨的密度小，當(dāng)有一根管子泄漏，氨會污染到其他所有管子，故查漏結(jié)果無法最終確認(rèn)漏管位置。

3.1 指示劑敏感時間確定

為了增加分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們制作了專用查漏工具，將氮?dú)夤懿迦氪痰豆軆?nèi)，用氮?dú)庵脫Q刺刀管3min，在保持氮?dú)獾土髁康那闆r下，取樣分析。分析結(jié)果出入較大，懷疑氮?dú)饬髁啃　：髮⒌獨(dú)饬髁考哟?，置換10min后，再對拆下的45根刺刀管進(jìn)行分析，仍不能確定。因?yàn)槊扛痰豆芊治鼍枰?5min，檢測一遍就用了近12h。為了確定置換時間，我們做了對比試驗(yàn)，方法如下。

任取一根管子，全開氮?dú)庵脫Q5min后取樣分析，直至變色；再置換5min，第二次分析至變色；再置換5min，第三次分析至變色，對比置換效果見表4。

表4 對比置換試驗(yàn)

分析發(fā)現(xiàn)，置換5min，可以將管束內(nèi)長時間富集的氨完全置換出，分析結(jié)果可以反映出管束內(nèi)的泄漏情況，之后置換時間改為5min。為了減輕漏管對其他管子的影響，我們制作了四氟棒，將9根測量結(jié)果偏高的管子堵上，再分析，最終確認(rèn)有一根漏管，并進(jìn)行了堵管。

3.2 特殊的查漏方法——水壓試漏

根據(jù)前幾次的查漏情況，我們不能肯定其他沒有抽下的管束無微漏，決定在投入運(yùn)行前對反應(yīng)器進(jìn)行一次水壓試驗(yàn)，反應(yīng)器上水，壓力升至8.7MPa，發(fā)現(xiàn)有4根管束漏水。保壓4h后，沒有發(fā)現(xiàn)其他漏管，我們將反應(yīng)器泄壓，交付檢修公司堵管。水壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的4根管束如下：第2圈第7根、第2圈第8根、第2圈第13根、第2圈第14根。加上已經(jīng)堵塞的8根，本次查漏共發(fā)現(xiàn)12根管子存在泄漏現(xiàn)象。都進(jìn)行堵管。

反應(yīng)器回裝完畢，升溫升壓準(zhǔn)備開車，反應(yīng)器進(jìn)氨升壓后發(fā)現(xiàn)熔鹽管線處的檢測試劑變色，通過對氮?dú)夤芫W(wǎng)檢測，排除了氮?dú)夂钡囊蛩睾螅_認(rèn)反應(yīng)器刺刀管仍有泄漏，再次停車查漏。具體步驟如下：

（1）首先將反應(yīng)器熔鹽出口管線法蘭斷開并加盲板，拆反應(yīng)器底部熔鹽分布器底蓋；

（2）TI127熱偶回裝，TI126熱偶拆除后加裝快裝頭短節(jié)；

（3）反應(yīng)器進(jìn)料閥HV131拆掉后加裝盲板；

（4）在TI126處加氮?dú)庵脫Q，并通過PV014加氮（保持氮?dú)饬髁糠€(wěn)定），保證反應(yīng)器刺刀管每根管都有氮?dú)馀懦觯?/p>

（5）通過氨沖洗將反應(yīng)器壓力升至8.0MPa；

（6）檢查管箱是否泄漏；

（7）由于沒有發(fā)現(xiàn)明顯漏點(diǎn)，再對每一根刺刀管內(nèi)管處接試劑分別檢測（試劑變色說明所檢查刺刀管含氨，可以認(rèn)定有漏點(diǎn)）。

查完一遍后，初步確認(rèn)19根管子存在泄漏。為了確證再次復(fù)查，同時為了防止反應(yīng)器底部進(jìn)料口盲法蘭泄漏，氨在管箱內(nèi)富集擴(kuò)散至刺刀管對查漏造成干擾，將盲法蘭用膠帶和塑料布密封后引導(dǎo)出去，再次復(fù)查分析。最終發(fā)現(xiàn)有9根管子存在泄漏，其余10根管子為疑似泄漏。為進(jìn)一步確認(rèn)，通過水壓試驗(yàn)查漏。并最終對其堵漏。

4 有效的試漏方法——熔鹽升溫試漏

反應(yīng)器回裝完畢，用導(dǎo)熱姆升溫，溫度升至250℃，通過氨沖洗向反應(yīng)器送氨。在升溫過程中，從PV014通過反應(yīng)器的熔鹽出口管線向反應(yīng)器刺刀管充氮?dú)?，在反?yīng)器熔鹽進(jìn)口管線上熱電偶法蘭處取樣分析氨含量，持續(xù)檢測到有氨存在。加大分析頻率，每20min分析一次。在分析過程中，測出持續(xù)有氨。根據(jù)以上分析不能確定是否存在泄漏，所以制定最終的試漏方法，具體如下：

（1）反應(yīng)器R101通過導(dǎo)熱姆系統(tǒng)升溫至280～300℃，壓力保持在7.6～8.0MPa（PI082）；

（2）反應(yīng)器R101升溫期間與中化配合在熔鹽出口熱電偶TI126法蘭口處不間斷取樣，檢測刺刀管內(nèi)氣相中氨含量；

（3）預(yù)熱熔鹽加熱爐F101至熔鹽循環(huán)泵P129具備啟動條件；

（4）反應(yīng)器R101通過導(dǎo)熱姆升溫合格后，配合中化在熔鹽槽氣相取樣口處接試劑，進(jìn)行在線監(jiān)測；

（5）將熱電偶TI126、熔鹽進(jìn)口TI127回裝后，啟動P129走小循環(huán)；

（6）啟動熔鹽爐F101，對熔鹽升溫，至略高于或等于R101溫度；

（7）熔鹽升溫后，停導(dǎo)熱姆加熱爐F102、導(dǎo)熱姆泵P130，導(dǎo)熱姆切出R101；

（8）熔鹽送入刺刀管前要求通過出口壓力控制閥PV063將R101泄至2.0MPa（同時關(guān)閉各路氨沖洗）；

（9）當(dāng)熔鹽溫度略高于R101溫度，將熔鹽送入R101刺刀管，反應(yīng)器進(jìn)行升溫，升至420～430℃；

（10）R101升溫合格后，將熔鹽切出R101，停P129、F101；

（11）熔鹽切出后，將TI126、TI127拆除，關(guān)閉P129循環(huán)閥，利用熔鹽儲槽壓力控制閥PV014向熔鹽槽加氮?dú)庵脫Q刺刀管內(nèi)管側(cè)，保持進(jìn)入刺刀管氮?dú)饬髁糠€(wěn)定在260～280m3／h；

（12）反應(yīng)器R101利用氨沖洗管線送氨，升壓至7.6～8.0MPa；

（13）熱電偶TI126、TI127拆除后配合中化人員進(jìn)行不間斷檢測，并記錄詳細(xì)數(shù)據(jù)；

（14）如果分析數(shù)據(jù)沒有氨的存在，則進(jìn)行開車；如果分析數(shù)據(jù)氨含量較高，且呈現(xiàn)持續(xù)上漲趨勢，再決定進(jìn)一步查漏。

熔鹽升溫試漏方法的實(shí)施過程

反應(yīng)器升溫至250℃后，泄壓至2.0MPa，導(dǎo)熱姆退出反應(yīng)器，回裝反應(yīng)器熔鹽進(jìn)出口管線上的熱電偶，熔鹽切入反應(yīng)器。反應(yīng)器用熔鹽升溫過程中，分析取樣點(diǎn)改在熔鹽槽處。反應(yīng)器升溫至430℃后，將熔鹽切出反應(yīng)器，停熔鹽泵，拆反應(yīng)器熔鹽進(jìn)出口管線上的熱電偶，從PV014處加氮?dú)庵脫Q刺刀管，從熱電偶法蘭處取樣分析。通過反應(yīng)器頂部氨沖洗管線向反應(yīng)器送氨升壓，壓力升至8.0MPa。

分析結(jié)果見表5。

表5 熔鹽升溫試漏分析結(jié)果

起初在熔鹽槽處取樣分析時，試劑不變色，沒有測出氨；后來在熔鹽槽處連續(xù)有氨測出。另外，聯(lián)系到熔鹽未切入反應(yīng)器時，持續(xù)有氨測出的情況，綜合認(rèn)為氮?dú)庠诖痰豆軆?nèi)存在置換死角，導(dǎo)致置換緩慢，經(jīng)熔鹽循環(huán)后，殘留的氨被帶到熔鹽槽經(jīng)氣相排出。后來，反應(yīng)器刺刀管的置換分析過程中，測不到氨，也證明了這種假設(shè)。延長時間，保持反應(yīng)器的溫度和壓力都達(dá)到正常指標(biāo)，再次監(jiān)護(hù)查漏分析，結(jié)果如表6。

表6 反應(yīng)器溫度和壓力都正常后的查漏結(jié)果

分析結(jié)果表明，反應(yīng)器的溫度和壓力都正常后，仍然長時間沒有測出氨，證明反應(yīng)器刺刀管內(nèi)已經(jīng)置換干凈，刺刀管不存在泄漏現(xiàn)象。至此，反應(yīng)器查漏堵漏結(jié)束，并且一次性開車投料成功，一直運(yùn)行至今，沒有發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）在查漏過程中，走了彎路。利用導(dǎo)熱姆升溫至280℃左右的方法進(jìn)行查漏，因用時較多，在溫度降至150℃左右時，查漏失去準(zhǔn)確性，所以反復(fù)幾次查漏才最終確定。因反復(fù)進(jìn)行拆裝、查漏，浪費(fèi)大量時間。應(yīng)該采用熔鹽升溫至430℃左右后升壓查漏，可以增加保險系數(shù)。

（2）在反應(yīng)器R101運(yùn)行中未監(jiān)控到泄漏現(xiàn)象，經(jīng)過酸洗后開車升壓出現(xiàn)泄漏，說明R101刺刀管很早就有損傷，在運(yùn)行中未表現(xiàn)出來，經(jīng)過酸洗后出現(xiàn)。以后在每一次酸洗后均需檢測。

（3）查漏可以將下部熔鹽管箱打開，從刺刀管內(nèi)管開始排查、確定。當(dāng)確定好泄漏管后，再將內(nèi)管落下。內(nèi)管不用全部卸下，只需將泄漏管束附近列管卸下即可。

（4）刺刀管側(cè)加氮?dú)庵脫Q，由熔鹽槽PV014加入，關(guān)閉P129循環(huán)閥，拆除TI126、TI127，由TI126處進(jìn)行初步判斷，要保持氮?dú)饬髁康姆€(wěn)定，避免氣量的不穩(wěn)造成數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。

（5）利用中心化驗(yàn)室提供硫酸甲基紅溶液進(jìn)行檢測。先定性分析，當(dāng)出現(xiàn)試劑變色，確定有氨時則進(jìn)行定量分析。在排查時用濃度0.1mol／L溶液0.1ml檢測。如泄漏量過大則增加濃度。定量分析計(jì)算公式為22081÷0.93÷氣體體積（ml）＝含量（10－6）（0.1ml時）。經(jīng)過實(shí)際操作證明此方法是非常有效的?？梢酝瑫r用幾個檢測管配合負(fù)壓球進(jìn)行檢測。

（6）加入的氮?dú)饬髁侩m然很大，但是因管箱較大，不能保證平均分配到每一根刺刀管，所以在不能確定單一管是否泄漏時，要針對此管進(jìn)行反復(fù)測試。

（7）取樣分析過高濃度的管子后，需將取樣管用水沖洗置換，用氮?dú)獯蹈稍偻度胧褂?，避免氮?dú)庵脫Q存在死角，不徹底，對后續(xù)的分析造成干擾。

（8）在內(nèi)管拆除后，制作較長的鋼管，深入至刺刀管內(nèi)部，先用氮?dú)庵脫Q再檢測，排除外部的干擾。

（9）水試結(jié)果表明，水試也是一種很好的方法，可以配合氨試，也可以有效檢測出漏點(diǎn)。但水試需要更高的壓力，安全系數(shù)要求更高。

（10）用氨進(jìn)行查漏時，沒有用熔鹽進(jìn)行升溫。因金屬受熱后會膨脹，如果用熔鹽升溫至420～430℃后再升壓，R101能夠保持較高的溫度，那樣將更有助于有效、準(zhǔn)確、快速的確定泄漏管束。