改良密封劑在乙烯裝置帶壓堵漏作業中的應用

聶永利 朱 志 胡永輝

（吉林吉化建修有限公司 吉林吉林）

一、問題

為保證乙烯裝置在生產運行中不因泄漏而停車，通常采取帶壓堵漏的處理辦法。堵漏使用的TXY-18密封劑由于阻燃劑含量不夠，熱失重較大，隨著時間的推移會發生二次泄漏，補充密封劑的現象時有發生。這不但會影響乙烯裝置的穩定運行，而且增加了維修作業成本。

二、改進措施

1.阻燃劑配比改良

針對TXY-18密封劑在使用過程中顯現出耐高溫性不足、易揮發等缺陷進行改良，選用多種阻燃劑進行添加配比試驗。

（1）原料。納米級阻燃劑Al（OH）3，納米級阻燃劑Sb2O3，氯化石蠟-70阻燃劑，帶壓堵漏密封劑，阻燃橡膠。

（2）基礎配方。添加的新阻燃劑配比：Sb2O33%，氧化石蠟-70 12%，Al（OH）315%，耐高溫的膨脹石墨30%。

（3）主要設備與儀器。SDF400-1100試驗多用分散機，橡膠粉碎機，橡膠擠出機，阻燃測試儀，GT-M2000-A硫化測定儀。

2.性能測試

（1）熱失重溫度按 ASTM D6370—1999（2003）進行測試。

（2）質量流動速率按GB/T 3682—2000進行測試。

3.試驗結果與分析

（1）改變阻燃劑成分

Al（OH）3、Sb2O3為納米無機阻燃劑主要成分，利用納米微粒本身具有的量子尺寸效應來增強和提高它與聚合物的界面作用，起到剛性粒子增塑增強的效果，達到提高阻燃性的目的。

Al（OH）3（氫氧化鋁）是無機阻燃劑的代表品種，主要作用是阻燃和提高耐溫性，而且可以降低發煙量。氫氧化鋁受熱時分解為氧化鋁和水，并吸收大量熱。因此隨著氫氧化鋁用量增加，阻燃效果也增加。每一種阻燃劑單獨使用時，都有一個最低用量。單獨試用Al（OH）3，用量高達100份才具阻燃效果（見表1）。

表1 氫氧化鋁在TXY-18的用量與阻燃性的關系

隨著氫氧化鋁用量的增加，阻燃性不斷增加，TXY-18的塑形不斷減小，作業時的注射壓力逐漸增加。當氫氧化鋁用量超過240份時，室溫注射壓力達到40 MPa，TXY-18密封性能降低。

Sb2O3（氧化銻）是無機阻燃劑的助阻燃劑，本身有一定阻燃性，單獨使用時作用不明顯，與含鹵阻燃劑并用時可產生很大的阻燃協效作用。Sb2O3只有和氯化石蠟-70并用才具阻燃性能，此為銻與鹵素的協同效應，理論上銻與鹵素的摩爾比為1∶3時表現出最高的阻燃效果，由于橡膠本身是一種鹵體，在熱的作用下會消耗一部分氯，因而銻、氯摩爾比應＞1∶3，一般達到1∶（4～6）。

（2）多種阻燃劑復合的效果

阻燃劑的阻燃效果隨著阻燃劑用量增加而增大，每一種阻燃劑單獨使用時，一般用量都很大，但效力不大，難以達到預期效果。許多阻燃劑都顯示出非線性，當兩種或多種阻燃劑復合使用，其阻燃效果比提高單一阻燃劑含量更為有效，而并用時還需要考慮到阻燃物理性、工藝性、成本間的協調平衡。

有機含鹵阻燃劑與無機阻燃劑并用，利用前者的高效和后者的無煙無毒起到優勢互補作用。含鹵化合物使用最多的是氯化石蠟，而無機品種一般是三氧化二銻、硼酸鋅、氫氧化鋁和陶土。氫氧化鋁是一種價格低、高效率、低煙塵阻燃劑，一般選粒度2 μm 為宜。

選用納米級阻燃劑Al（OH）3、Sb2O3，為了增加阻燃效果添加氯化石蠟-70，替代阻燃陶土。阻燃劑的用量與氧指數的關系見圖1（氧指數＜11%無阻燃效果，＞27%具有阻燃效果）。阻燃劑總用量超過35%以后氧指數增加緩慢，此時氧指數約為40%阻燃劑達到最佳效果，總用量大約35%較合適。確定阻燃劑各組分：Sb2O35%，氯化石蠟-70 13%，Al（OH）317%。

（3）增加耐高溫膨脹石墨

膨脹石墨密封性好且有耐高溫、高壓、耐各種介質腐蝕等特性。天然鱗片石墨經酸氧化劑處理后，遇熱膨脹。

圖1 阻燃劑總含量與阻燃性能曲線圖

改良前TXY-18在500℃時熱溫失重率為20%，添加膨脹石墨后熱溫失重率明顯降低，產生的煙氣明顯減少且無毒。膨脹石墨在1000℃時膨脹達到最大體積，體積可膨脹到初始時的200倍以上，它的試用溫度最高達2000℃。改良配比中添加了30%膨脹石墨，大大改善了TXY-18的耐溫、耐壓性，可以在800℃以下長期使用，密封性能良好。

圖2 改良密封劑用于安全閥法蘭

三、改進效果

改良后的TXY-18密封劑應用于乙烯裝置鍋爐汽包安全閥法蘭DN150（溫度530℃，壓力9.0 MPa，介質為蒸汽）帶壓堵漏作業中，一次注劑完成后無二次泄漏發生，使用效果良好，保證了乙烯裝置的安全穩定運行，見圖2。