如何防止氨氣泄漏教您選擇合適的密封技術(shù)

制氨生產(chǎn)工藝在制氨過(guò)程中，有多種不同的生產(chǎn)合成氣的工藝。包括煤氣化工藝，水電解工藝，重油的部分氧化工藝，天然氣重整工藝等。天然氣為介質(zhì)的蒸汽重整工藝已經(jīng)被公認(rèn)為最可靠和最有效的制氨生產(chǎn)工藝，占全世界氨生產(chǎn)總量的77%。盡管如此，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的能源偏好和基礎(chǔ)設(shè)施也會(huì)極大地影響工藝流程的選擇。比如，在中國(guó)80%的制氨工廠選擇煤氣化工藝。氨制備工藝路線圖蒸汽甲烷重整工藝，以及煤氣化和部分氧化的工藝對(duì)于墊片材料的選擇形成了真正的挑戰(zhàn)。比如，重整和部分氧化工藝生產(chǎn)中的極高溫，在某些情況下超過(guò)1200℃(2192°F)，對(duì)石墨等密封材料提出了嚴(yán)格要求。這種極端高溫通常會(huì)導(dǎo)致墊片失效或者泄漏，嚴(yán)重影響工廠效率。除了蒸汽甲烷重整工藝所需的能源外，合成氨還需要高壓，對(duì)這部分工藝中的組件施加進(jìn)一步的壓力。合成氣的凈化階段釋放出大量的碳，給工廠有效管理排放物帶來(lái)越來(lái)越大的壓力。隨著所有制造商支持全球環(huán)境指令的壓力越來(lái)越大，包括旨在到2030年將室溫氣體排放量減少40%的歐盟框架協(xié)議，現(xiàn)在每個(gè)工廠都越來(lái)越迫切的需要對(duì)這些環(huán)境要求作出響應(yīng)，同時(shí)繼續(xù)平衡能源成本和生產(chǎn)目標(biāo)。選擇最佳的密封技術(shù)對(duì)于工廠的生產(chǎn)效率以及性能表現(xiàn)至關(guān)重要。工廠面對(duì)的挑戰(zhàn)關(guān)鍵要素接近80%的氨被用于化肥的生產(chǎn)。其它應(yīng)用包括塑料制品，尼龍和涂料。氨的生產(chǎn)起始于合成氣—通常是通過(guò)蒸汽甲烷重整的工藝，使用天然氣進(jìn)料轉(zhuǎn)換成氫氣（CO2作為反應(yīng)副產(chǎn)物）氣體混合物，隨后把氫氣和氮?dú)夂铣芍圃斐霭薄０钡膽?yīng)用范圍非常廣泛，全球每年產(chǎn)量超過(guò)1.8億噸。日益上漲的能源價(jià)格和日趨嚴(yán)厲的環(huán)保法規(guī)對(duì)制氨廠的設(shè)計(jì)者和管理者提出了越來(lái)越大的挑戰(zhàn)，要求他們不僅保證安全生產(chǎn)，還要獲得運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)。近年來(lái)，在工廠設(shè)計(jì)方面有了高水平的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)如下幾個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)：?

減少能耗?

提高工藝熱回收?

使庫(kù)存損耗最小化?

消減CO2脫除時(shí)的能源耗損為了平衡產(chǎn)量、成本和排放，同時(shí)維持嚴(yán)苛的安全標(biāo)準(zhǔn)，我們看到許多工廠實(shí)施了一系列解決方案，以優(yōu)化其運(yùn)營(yíng)。這些措施包括提高重整壓力和將用于二段轉(zhuǎn)化爐的過(guò)程空氣預(yù)加熱到更高的溫度。在制氨工藝中，極端高溫通常會(huì)導(dǎo)致墊片失效或者泄漏，從而影響工廠效率。在對(duì)工廠生產(chǎn)提質(zhì)降耗估計(jì)不足的情況下，墊片是值得考慮的一個(gè)重要因素，特別是在極端苛刻工況下。在這種應(yīng)用環(huán)境下，我們需要合適的材料來(lái)應(yīng)對(duì)這種苛刻工況的挑戰(zhàn)，決定選擇哪種墊片技術(shù)以幫助提升生產(chǎn)效率。應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

當(dāng)談到選擇最佳的墊片密封技術(shù)時(shí)，你怎么知道哪一種密封解決方案最適合你的工廠？不合適的密封材料制成的墊片性能會(huì)提前降低，導(dǎo)致泄漏。在很多實(shí)際案例中，工廠不得不為昂貴而復(fù)雜的維修進(jìn)行計(jì)劃外的停機(jī)。當(dāng)你需要優(yōu)化氫氣/合成氣和制氨生產(chǎn)的工藝生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，你需要考慮如下幾個(gè)關(guān)鍵條件：溫度工廠溫度最高的地方達(dá)到1200°C(2192°F)，其它的設(shè)備運(yùn)行溫度也達(dá)到600°C(1112°F)，那么墊片就需要能承受如此極端高溫的同時(shí)還不影響其密封性能。壓力氨合成氣工藝生產(chǎn)過(guò)程中伴隨著高壓達(dá)到200bar(2900psi),其對(duì)管道元件和密封材料也有額外的要求。熱循環(huán)熱循環(huán)造成法蘭接頭的熱脹冷縮會(huì)極大地影響墊片接頭的密封性能，而熱循環(huán)通常發(fā)生在常規(guī)例行維修，非計(jì)劃停車以及氣化過(guò)程的除焦階段。對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)，減少和避免密封失效對(duì)于避免非計(jì)劃停車以及降低維修風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。氧化蒸汽甲烷重整工藝中，其化學(xué)反應(yīng)過(guò)程涉及到氧化條件，對(duì)密封材料的性能有很重要的影響，而石墨應(yīng)用在這種苛刻工況下其密封最終失效將不可避免。在選擇最合適的密封材料時(shí)，充分考慮上述各種條件有助于提升系統(tǒng)安全性，增加墊片的應(yīng)用期限，提升可靠性以及減少運(yùn)行損耗。傳統(tǒng)密封材料的應(yīng)用情況

石墨材料以其中高溫的適應(yīng)能力和良好的密封性能而廣泛應(yīng)用于工業(yè)密封領(lǐng)域。然而，其性能在高溫下會(huì)顯著降低，特別是氧化環(huán)境下會(huì)急劇惡化，最終導(dǎo)致墊片失效及泄漏。在蒸汽重整工藝中，高溫和氧化兩種情況都存在，這給需要確保墊片應(yīng)用無(wú)泄漏，同時(shí)還要保證對(duì)裝置的運(yùn)行產(chǎn)生最小影響的運(yùn)營(yíng)商造成了嚴(yán)重的困擾。在這種挑戰(zhàn)性的運(yùn)行環(huán)境下，石墨材料的使用壽命短是眾所周知的，但是在工業(yè)上由于沒(méi)有更好的可替換材料而常常被忽視。所以還有什么其它選擇嗎？評(píng)估墊片的影響

在蒸汽重整工藝過(guò)程中，高溫和強(qiáng)氧化條件的結(jié)合，造成了苛刻的環(huán)境，直接影響到墊片的使用壽命和性能。另外，熱循環(huán)使墊片和法蘭材料處于不同程度的熱脹冷縮循環(huán)過(guò)程中。而熱循環(huán)通常發(fā)生在工廠例行檢修停車期間以及工藝處理階段，頻繁的熱循環(huán)會(huì)造成螺栓應(yīng)力的降低，導(dǎo)致墊片壓縮應(yīng)力的減小從而影響墊片的密封性能。相比較與蒸汽重整工藝，對(duì)于使用部分氧化工藝的工廠，其存在更高的溫度和更加激烈的氧化環(huán)境，會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的像石墨等密封材料造成更加快速和劇烈的惡化影響。案例

1一家全球硝酸銨的生產(chǎn)供應(yīng)商，其位于美國(guó)的工廠在一年內(nèi)會(huì)有多次的非計(jì)劃的裝置停車，由于裝置再次啟動(dòng)的時(shí)候存在熱循環(huán)導(dǎo)致其天然氣預(yù)加熱換熱器的泄漏。解決方案:

Thermiculite?，Change?。之前的方案僅僅維持了一年的運(yùn)行周期就需要更換。Change?提供了3年的使用周期，且無(wú)任何泄漏。案例2一家位于美國(guó)灣區(qū)的大型石化廠在不到2年的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)其重整反應(yīng)器上幾百個(gè)加熱管法蘭所使用的石墨纏繞墊發(fā)生氧化泄漏。解決方案:

Thermiculite?

845。更換成Thermiculite?消除了對(duì)材料的氧化并且提升了重整反應(yīng)器的可靠性。墊片密封在典型挑戰(zhàn)條件下的應(yīng)用區(qū)域：?

碳?xì)浠衔?氣體)輸送管線和預(yù)加熱換熱器?

預(yù)加熱器，一次重整器，二次重整器?

豬尾管和合成氣管線?

管殼式換熱器?

下游合成氣冷卻?

廢熱氣體回收器以及蒸汽發(fā)生器?

過(guò)熱蒸汽管線Thermiculite?和Change?

Flexitallic已經(jīng)研發(fā)出了多種墊片產(chǎn)品，專門用于制氨生產(chǎn)中的復(fù)雜環(huán)境。其中核心的兩種產(chǎn)品為：Thermiculite?

和Change?。Thermiculite?一種經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的，通過(guò)化學(xué)膨化和高溫膨化蛭石制作而成的密封材料，其結(jié)構(gòu)類似于膨化石墨。而且Thermiculite?最大的優(yōu)點(diǎn)就是-

不影響密封整體性的情況下溫度適用范圍廣。所有Thermiculite?密封產(chǎn)品可以在強(qiáng)氧化環(huán)境下耐受高溫到1000°C(1832°F)。Thermiculite?

有本質(zhì)抗氧化性能.

傳統(tǒng)使用的石墨墊片不能耐受高溫環(huán)境以及不耐氧化是導(dǎo)致其密封失效和泄漏的主要原因。主要優(yōu)點(diǎn)：?

完全不受氧化環(huán)境影響?

寬廣的化學(xué)介質(zhì)兼容性

?

使用溫度可到

1000°C

(1832°F)?

符合TA

Luft

規(guī)范要求?

防火認(rèn)證?

可靠的，可追蹤的應(yīng)用記錄?

多種產(chǎn)品形式適用于所有的應(yīng)用工況。Change?Change?使用專利設(shè)備生產(chǎn)制造，獨(dú)特的激光焊接工藝，Change?在換熱器上的使用壽命比其它所有類型的墊片（如：帶內(nèi)外環(huán)的纏繞墊片，雙包覆墊片，波紋墊，齒形墊片）都長(zhǎng)。對(duì)于像換熱器法蘭密封處由于存在熱循環(huán)造成的泄漏，Change?+Thermiculite?給客戶完美的解決方案Thermiculite?產(chǎn)品形式:

切割板材，纏繞墊片，齒形墊，Change?以及閥門填料。另外,對(duì)于高壓的氨合成反應(yīng)器密封應(yīng)用，F(xiàn)lexitallic公司也提供RT