臥式浸漬罐端頭與浸漬罐門底部殘存浸漬瀝青原因及處理

魏剛，唐鳴宇，李智

（吉林炭素有限公司，吉林 132002）

0 前言

1996年吉林炭素成套引進(jìn)德國Feist—lncon公司2臺自動化程度較高的臥式液體加壓浸漬系統(tǒng)，浸漬罐規(guī)格2200*22600㎜，生產(chǎn)能力55噸/罐，相對于其它（立式）浸漬系統(tǒng)，臥式液體加壓浸漬系統(tǒng)在生產(chǎn)能力，浸漬質(zhì)量，操作控制及能源消耗等方面具有明顯優(yōu)勢。但是臥式液體加壓浸漬系統(tǒng)（相對立式）也存在不利因素，具體表現(xiàn)就是臥式液體加壓浸漬罐在高于浸漬瀝青軟化點溫度（一般為＞100℃）啟動浸漬罐門開門操作程序時，浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間殘存一定量的浸漬瀝青，這些殘存的浸漬瀝青隨著浸漬罐門的啟動逐漸下落到浸漬罐端頭和浸漬罐門下端，每一次浸漬循環(huán)結(jié)束后，需要操作者對殘存在浸漬罐端頭和浸漬罐門下端的浸漬瀝青進(jìn)行清理，不能存在任何細(xì)小殘余物，以確保在下一浸漬生產(chǎn)過程中，浸漬罐端頭和浸漬罐門間實現(xiàn)有效配合，這樣長年累月循環(huán)往復(fù)的浸漬生產(chǎn)及浸漬罐端頭和浸漬罐門間清理工作，降低浸漬罐端頭與浸漬罐門金屬配合度和光潔度，并使二者接觸配合產(chǎn)生間隙不斷增大，長期往復(fù)超過浸漬橡膠密封圈膨脹密封承壓能力，這時，極易出現(xiàn)浸漬真空處理時間延長、浸漬瀝青刺破浸漬橡膠圈向外泄壓現(xiàn)象，易造成生產(chǎn)、質(zhì)量、安全故障，本文就是通過分析臥式浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間殘存浸漬瀝青原因并提出處理。

1 臥式浸漬罐門系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

吉林炭素2臺臥式浸漬罐有浸漬罐本體（浸漬罐內(nèi)筒體），在∮2200㎜浸漬罐內(nèi)筒體端部法蘭圓周設(shè)置25*2300㎜（內(nèi)徑）密封槽，內(nèi)筒體法蘭設(shè)置氮氣進(jìn)氣孔，（圖1浸漬罐剖視圖），浸漬操作時，操作者需應(yīng)用專用金屬工具將環(huán)形浸漬橡膠圈鑲嵌在浸漬罐端部密封槽內(nèi)，浸漬罐封門氮氣通過小孔通道進(jìn)入環(huán)形密封槽內(nèi)，通過氮氣氣體壓力作用、環(huán)形密封橡膠圈從密封槽中頂出與經(jīng)過鎖緊浸漬罐門琺蘭面緊緊接觸并得到壓力平衡，使得浸漬罐端頭與浸漬罐門間隙最小化。浸漬罐門法蘭與浸漬罐內(nèi)筒體法蘭之間無相對旋轉(zhuǎn)運動，二者緊靠由旋轉(zhuǎn)環(huán)和油缸組成的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在法蘭外端實現(xiàn)，從而減少浸漬罐門法蘭對浸漬橡膠圈磨損提高密封性能設(shè)置的。

圖1 浸漬罐剖視圖（簡圖）Fig.1 cutaway view of impregnating tank (sketch)

2 臥式浸漬罐殘存浸漬瀝青原因

炭素制品生產(chǎn)過程中，浸漬是在密閉的設(shè)備中，在≥145℃和13--15bar壓力作用下迫使液態(tài)浸漬瀝青浸入浸漬電極孔隙（對電極氣孔實施瀝青填充）的工藝過程[1]。操作流程是，將熱處理溫度與浸漬瀝青溫度相匹配的待浸漬焙燒電極，置入到浸漬密閉設(shè)備即浸漬罐內(nèi)筒體內(nèi)。關(guān)閉浸漬罐罐門，實施浸漬罐罐門轉(zhuǎn)動鎖緊裝置浸漬罐門和應(yīng)用2.0bar氮氣通過浸漬橡膠圈工作實施封門后。啟動浸漬真空處理程序，浸漬瀝青注入浸漬罐程序，浸漬加壓泵實施浸漬瀝青加壓程序，浸漬瀝青返回程序。浸漬瀝青返回程序結(jié)束后，浸漬生產(chǎn)循環(huán)結(jié)束。由于金屬的浸漬罐端頭與金屬的浸漬罐門接觸配合必須通過由2.0bar氮氣支撐浸漬橡膠圈密封才能保證浸漬系統(tǒng)承受12--17bar壓力作用，而工作中（圖1浸漬罐剖視圖）浸漬橡膠圈設(shè)置在浸漬罐端頭與浸漬罐罐門之間構(gòu)成了嚴(yán)密結(jié)合體，使得浸漬罐門與浸漬罐內(nèi)筒體在浸漬橡膠圈緩沖作用下構(gòu)成一個完整、嚴(yán)密整體，由于浸漬橡膠圈設(shè)置在浸漬罐門與浸漬罐內(nèi)筒體圓弧直徑2.5*2300位置處，浸漬橡膠圈對小于浸漬橡膠圈直徑內(nèi)包括浸漬壓力罐內(nèi)筒體內(nèi)的浸漬瀝青形成強(qiáng)阻力作用，這樣由浸漬瀝青儲罐注入到浸漬壓力罐內(nèi)筒體內(nèi)的浸漬瀝青就會自然流入浸漬罐壓力內(nèi)筒體內(nèi)與浸漬罐門二者間隙內(nèi)，浸漬13--15bar壓力處理又使得浸漬罐端頭和浸漬罐門處自然流入浸漬瀝青得以夯實，由于我們沒有在浸漬罐端頭法蘭處設(shè)置浸漬瀝青倒流裝置，這樣導(dǎo)致進(jìn)入浸漬壓力罐內(nèi)筒體內(nèi)與浸漬罐門間隙內(nèi)的浸漬瀝青因低于浸漬罐端部內(nèi)筒體液位而無法實現(xiàn)返回。每一次的浸漬生產(chǎn)循環(huán)實施的浸漬罐端頭和浸漬罐門配合間殘存浸漬瀝青就這樣產(chǎn)生了。

3 臥式浸漬罐殘存浸漬瀝青對浸漬生產(chǎn)影響

浸漬壓力罐端頭和浸漬罐門配合應(yīng)是光潔度高的嚴(yán)密體，即使二者緊密配合，存在間隙是必然的，浸漬瀝青每一個循環(huán)過程中必須流入到二者間隙中，因此流入到浸漬壓力罐端頭和浸漬罐門間的浸浸漬瀝青清理工作時浸漬生產(chǎn)組成部分，由于清理工作應(yīng)用具有一定強(qiáng)度的金屬工具，長期循環(huán)往復(fù)的清理工作勢必降低浸漬罐端頭和浸漬罐門光潔度，二者配合間隙增大。影響浸漬生產(chǎn)質(zhì)量。

3.1 臥式浸漬罐殘存浸漬瀝青對浸漬真空處理影響

浸漬真空處理就是將至于密閉的浸漬壓力罐內(nèi)和待浸漬焙燒電極孔隙內(nèi)的氣體抽出工藝過程，殘存浸漬瀝青的存在及浸漬罐端頭和浸漬罐門因長期金屬清理力的作用導(dǎo)致間隙增大，由于人工清理浸漬瀝青即使有標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序指導(dǎo)書，但是執(zhí)行人為影響因素大，極易產(chǎn)生浸漬罐端頭和浸漬罐門門微小凹點狀態(tài)，這時浸漬真空處理在浸漬壓力罐90--130℃狀態(tài)下，而浸漬橡膠圈受至于柔韌性和強(qiáng)度限制，即使在氮氣20bar壓力作用下，浸漬橡膠圈凸面與浸漬罐門凹面配合過程也會出現(xiàn)或大或小間隙，

導(dǎo)致浸漬橡膠圈接觸浸漬罐門不嚴(yán)密，這是浸漬真空處理達(dá)標(biāo)時間延長的作用原因之一。

3.2 臥式浸漬罐殘存浸漬瀝青對浸漬壓力處理影響

吉林炭素2臺臥式浸漬壓力罐應(yīng)用浸漬瀝青作為浸漬加壓介質(zhì)實施浸漬壓力處理，浸漬瀝青注入浸漬壓力罐結(jié)束后，關(guān)閉浸漬壓力罐與外界或其它管體連接閥門，根據(jù)壓力理論，密閉容器壓力值代表整個容器壓力值，在這里浸漬罐端頭和浸漬罐門通過浸漬橡膠圈將浸漬壓力罐緊密地封閉起來，浸漬瀝青受熱產(chǎn)生的浸漬瀝青揮發(fā)份氣體不能擴(kuò)散到浸漬壓力罐外，只能停留在浸漬壓力罐內(nèi)，這時的浸漬加壓泵內(nèi)充滿液體浸漬瀝青，啟動加壓泵，浸漬壓力罐的壓力不斷增大。浸漬壓力罐的壓力最初是波動變化的，壓力變化的原因主要是待浸漬焙燒電極本身孔隙消化加壓泵壓力增加，待浸漬電極吸入一定浸漬瀝青后，隨著浸漬加壓泵壓力的增加浸漬壓力罐壓力也相應(yīng)增加，這時浸漬橡膠圈承受壓力和溫度達(dá)到設(shè)定工作狀態(tài)，此刻（一般浸漬加壓泵啟動30分鐘后）殘存浸漬瀝青的存在及浸漬罐端頭和浸漬罐門因長期金屬清理力的作用導(dǎo)致間隙增大，極易產(chǎn)生浸漬罐端頭和浸漬罐門門微小凹點狀態(tài)，這時浸漬壓力罐在13--15bar和140--170℃作用下穩(wěn)定工作，而浸漬橡膠圈受至于柔韌性和強(qiáng)度限制，即使在氮氣20bar壓力作用下，浸漬橡膠圈凸面與浸漬罐門凹面配合過程也會出現(xiàn)或大或小間隙，導(dǎo)致浸漬橡膠圈接觸浸漬罐門不嚴(yán)密，浸漬瀝青就會在壓力作用下逐漸滲入浸漬橡膠圈與浸漬罐門間隙中，通過溫度和壓力的作用，導(dǎo)致浸漬橡膠圈局部接觸浸漬瀝青面積增大，最終會刺破浸漬橡膠圈，浸漬瀝青大量外泄。被迫停止浸漬加壓工作，導(dǎo)致浸漬因加壓時間不足產(chǎn)生浸漬瀝青浸入量（浸漬增重率）不達(dá)標(biāo)，造成浸漬本工序不合格品，不但成本增加，而且不利于安全文明生產(chǎn)。

4 臥式浸漬罐殘存浸漬瀝青處理

浸漬壓力罐內(nèi)筒體內(nèi)與浸漬罐門間隙內(nèi)的浸漬瀝青因低于浸漬罐端部內(nèi)筒體液位而無法實現(xiàn)返回。每一次的浸漬生產(chǎn)循環(huán)實施殘存浸漬瀝青清理時構(gòu)成浸漬生產(chǎn)操作重要環(huán)節(jié)，浸漬生產(chǎn)21年來，我們認(rèn)為實施臥式浸漬罐殘存浸漬瀝青處理有4種方法，

4.1 完全徹底的人工清理

浸漬壓力罐罐門開啟后，通過對殘存浸漬瀝青實施強(qiáng)制冷卻降溫、使其達(dá)到浸漬瀝青軟化點以下溫度，浸漬瀝青呈固態(tài)，操作員工應(yīng)用金屬工具，實施強(qiáng)制清除，由于人工清理浸漬瀝青即使有標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序指導(dǎo)書，但是執(zhí)行人為影響因素大，極易產(chǎn)生浸漬罐端頭和浸漬罐門門微小凹點狀態(tài)，極易產(chǎn)生浸漬罐端頭和浸漬罐門門微小凹點狀態(tài)，臥式浸漬罐殘存浸漬瀝青對浸漬生產(chǎn)影響量的積累過程逐漸形成。

4.2 浸漬罐溫度低于浸漬瀝青凝固點實施浸漬出罐

根據(jù)煤瀝青凝固時變脆，稍受外力作用就破裂的特性，我們在生產(chǎn)過程中實施浸漬壓力罐溫度低于浸漬瀝青凝固點溫度（＜80℃）時啟動浸漬出罐程序，這樣浸漬橡膠圈與浸漬壓力罐內(nèi)筒體間的浸漬瀝青處于均勻的凝固狀態(tài)，浸漬瀝青稍受外力作用就破裂的特性充分體現(xiàn)出來，但是浸漬罐降溫過程時間長，目前吉炭浸漬設(shè)計上采用的德國Feist—lncon原理，就是在浸漬瀝青返回結(jié)束后，對浸漬罐空間溫度及浸漬電極實施冷卻降溫，實現(xiàn)浸漬電極中的浸漬瀝青冷凝固化目的，實際生產(chǎn)操作過程中，實現(xiàn)浸漬電極冷凝固化和降低浸漬罐溫度分需實施2段冷卻處理，第一段、通過浸漬壓力罐夾套中的熱媒油循環(huán)間接冷卻降溫，在這里熱媒油不斷的流過浸漬壓力罐夾套，吸收熱量并將熱量傳給熱交換器，在熱交換器中，熱媒油通過強(qiáng)制風(fēng)冷降溫。通過熱油泵實施熱媒油強(qiáng)制循環(huán)，使得浸漬罐內(nèi)空間及浸漬電極間接冷卻降溫，實現(xiàn)浸漬壓力罐內(nèi)空間及浸漬電極最高溫度峰值的有效降低，為浸漬罐水冷卻做準(zhǔn)備。一般情況下熱媒油循環(huán)間接冷卻降溫是個漫長的工作狀態(tài)，吉炭最初的生產(chǎn)實例記錄，當(dāng)浸漬罐≥180℃時，5個小時才使得浸漬壓力罐溫度下降10℃，因此，實現(xiàn)浸漬電極冷凝固化第二階段的注水操作，必須達(dá)到注水冷卻所要求的溫度標(biāo)準(zhǔn)，熱媒油循環(huán)間接冷卻降溫需要一定時間和生產(chǎn)效益的代價，同時≤120℃的溫度下實施注水冷卻對浸漬設(shè)備和安全生產(chǎn)提出更高的要求，因此，水冷卻操作在吉炭沒有延續(xù)下來。浸漬壓力罐溫度低于浸漬瀝青凝固點實施浸漬出罐也沒有實施。

4.3 浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間添加橡膠圈類似材料

在浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間添加具有膨脹可壓縮性、吸附性性質(zhì)的類似橡膠圈材料占據(jù)二者空間（圖2浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間添加橡膠圈類似材料狀態(tài)圖），使之形成浸漬瀝青與金屬浸漬罐端頭和浸漬罐門隔離層，浸漬罐端頭與浸漬罐門配合接觸時，通過旋轉(zhuǎn)液壓機(jī)構(gòu)做功，浸漬罐端頭與浸漬罐門實現(xiàn)最緊密接觸，使得浸漬橡膠圈接觸浸漬瀝青間隙最小，同時浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間添加橡膠圈類似材料所占空間，由于具有可壓縮性，接觸浸漬橡膠圈部分提供壓縮充抵了浸漬橡膠圈凸顯的空間，而浸漬橡膠圈與浸漬罐內(nèi)筒體底部圓弧50㎜間由于類似橡膠圈材料壓縮程度小于浸漬罐端頭與浸漬罐門底部浸漬橡膠圈處的壓縮程度，因此浸漬橡膠圈與浸漬罐內(nèi)筒體底部圓弧50㎜的空間就會被類似橡膠圈材料占據(jù)，浸漬加壓過程中進(jìn)入此處的浸漬瀝青就會極大減少或杜絕。類似橡膠圈材料的加入絕不會增大浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間隙。 由于人工清理浸漬瀝青無標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序，極易產(chǎn)生浸漬罐門微小點出現(xiàn)凹面狀態(tài)，而浸漬橡膠圈受至于柔韌性和強(qiáng)度限制，即使在2.0氮氣作用下，浸漬橡膠圈凸面與浸漬罐門凹面配合過程也會出現(xiàn)或大或小間隙，實際生產(chǎn)過程中浸漬橡膠圈凸面過大將導(dǎo)致承受浸漬瀝青溫度和壓力面增大而國定鑲嵌在浸漬橡膠圈槽內(nèi)面減少，直接降低浸漬橡膠圈抵抗高溫高壓能力，增加浸漬加壓過程中浸漬瀝青刺破浸漬橡膠圈故障頻率。而在浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間添加類似橡膠圈的材料為整體材料，作用基點在浸漬罐端頭法蘭槽內(nèi)，其抵抗高溫高壓能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于凸現(xiàn)的浸漬橡膠圈，因此，在浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間添加橡膠圈類似材料所占的空間+浸漬橡膠圈凸現(xiàn)所占的空間==浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合空間，這樣減少了浸漬橡膠圈凸現(xiàn)量。吉林炭素從2002年開始實施浸漬罐端頭與浸漬罐門底。

圖2 浸漬罐端頭添加橡膠圈類似材料狀態(tài)圖Fig.2 state diagram of rubber ring similar material at the end of impregnating tank

部動配合間添加橡膠圈類似材料，生產(chǎn)實踐證明提高浸漬橡膠圈抵抗高溫高壓能力，有利于

浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間殘存浸漬瀝青處理。15年生產(chǎn)實踐證明，浸漬罐是承受高溫、高壓較危險的壓力容器，浸漬罐端頭與浸漬罐門底

部動配合間添加橡膠圈類似材料看似不規(guī)范、實質(zhì)上符合浸漬罐生產(chǎn)理論，是目前解決浸漬罐端頭與浸漬罐門殘存浸漬瀝青最經(jīng)濟(jì)合理可操作方案。（圖3浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間添加橡膠圈類似材料殘余瀝青清理后狀態(tài)圖）

圖3 浸漬罐門添加橡膠圈類似材料狀態(tài)圖Fig.3 state diagram of rubber ring similar material for impregnating tank door

圖4 浸漬罐端頭添加橡膠圈類似材料殘余瀝青清理后狀態(tài)圖Fig.4 state diagram of residual asphalt after adding rubber ring similar material at the end of impregnating tank

4.4 浸漬罐內(nèi)筒體至緊貼浸漬橡膠圈內(nèi)圓弧間設(shè)置浸漬瀝青返回管線

浸漬罐內(nèi)筒體至緊貼浸漬橡膠圈內(nèi)圓弧距離50㎜，在這樣位置設(shè)置浸漬瀝青返回裝置，管線直徑受到限制，而獲得的結(jié)果只是減少浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間殘存浸漬瀝青量，人工清理殘余浸漬瀝青工作仍然存在，同時對浸漬瀝青純潔度和待浸漬電極和浸漬電極筐清理質(zhì)量提出了更高的要求，勢必增加部分制造成本。吉林炭素一直沒有應(yīng)用。

5 結(jié)論

臥式浸漬罐端頭與浸漬罐門底部殘存浸漬瀝青

是臥式浸漬裝置必然存在的一種現(xiàn)象，應(yīng)用金屬工具實施殘余浸漬瀝青的清理，是浸漬生產(chǎn)過程不得已的辦法，這樣長期的循環(huán)往復(fù)導(dǎo)致浸漬罐端頭與浸漬罐門配合不嚴(yán)實，影響浸漬生產(chǎn)，我們通過浸漬罐端頭與浸漬罐門底部動配合間添加橡膠圈類似材料，并使添加橡膠圈類似材料占據(jù)提高浸漬罐端頭與浸漬罐門有限空間，提高浸漬罐端頭與浸漬罐門接觸嚴(yán)密度，較好解決了殘存浸漬瀝青問題。

[1]黃啟震,李圣華,王萬平等.中國冶金百科全書(炭素材料)[M].北京;冶金工業(yè)出版社,2004.