淺談焦炭塔設(shè)計要點(diǎn).pdf

《淺談焦炭塔設(shè)計要點(diǎn).pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、淺談焦炭塔設(shè)計要點(diǎn)范京薇(中石化廣州工程有限公司，廣東廣州510620)摘要：本文根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)及體會，對焦炭塔的設(shè)計要點(diǎn)做出了總結(jié)，為今后焦炭塔的設(shè)計提供借鑒和參考。關(guān)鍵詞：焦炭塔；設(shè)計；選材；制造1工程概述煉油系統(tǒng)中的延遲焦化因投資低、能3n-r各種高硫、高瀝青質(zhì)的減壓渣油，因而成為加工重質(zhì)渣油的重要手段，而焦炭塔作為延遲焦化裝置中的核心設(shè)備，從結(jié)構(gòu)、材料的選擇和強(qiáng)度的計算等多方面都備受關(guān)注。焦炭塔結(jié)構(gòu)材料：上部采用S11306+15crMoR復(fù)合板，下部采用15CrMoR。2焦炭塔的工藝和操作條件特點(diǎn)因焦炭塔運(yùn)行條件十分苛刻，我

2、們在進(jìn)行焦炭塔的設(shè)計之前需要弄清楚焦炭塔的工藝和操作條件特點(diǎn)，下面介紹工藝特點(diǎn)和操作條件特點(diǎn)。2．1焦炭塔的工藝特點(diǎn)延遲焦化裝置的生產(chǎn)工藝分為生焦和除焦兩部分，生焦為連續(xù)操作，除焦為間歇操作，工業(yè)裝置一般設(shè)有兩臺或四臺焦炭塔。當(dāng)原料油和循環(huán)油從分餾塔底抽出后再經(jīng)加熱爐快速加熱至495℃左右后從底部進(jìn)入焦炭塔，進(jìn)行焦化反應(yīng)；原料油在焦炭塔內(nèi)生成焦炭積聚在塔內(nèi)，油氣從塔頂進(jìn)入分餾塔，再通入冷卻水使焦化反應(yīng)生成的焦炭冷卻到80℃左右后，最后通過高壓水力除焦，使其從塔底排出；在一臺焦炭塔進(jìn)行反應(yīng)生焦時，另一臺焦炭塔正處于除焦階段，即當(dāng)一臺塔

3、內(nèi)焦炭積聚到一定高度后就將原料油切換到另一臺焦炭塔后，在這臺焦炭塔中通入蒸汽除去輕質(zhì)烴類并注水冷卻并除焦，而另一臺便開始反應(yīng)生焦。原料油在焦炭塔內(nèi)發(fā)生縮合反應(yīng)和裂解反應(yīng)，縮合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，裂解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。2．2焦炭塔的操作條件特點(diǎn)因焦炭塔的工藝特點(diǎn)，在焦炭塔內(nèi)焦炭塔的切換周期一般為48小時，其中生焦24小時，除焦及其它輔助操作24小時，這種交替作用，焦炭塔處于反復(fù)加熱和冷卻的大幅度溫度變化的低循環(huán)操作工況，且焦炭塔還存在高壓水沖擊等苛刻條件。3焦炭塔的結(jié)構(gòu)和受力變形特點(diǎn)從工藝特點(diǎn)確定焦炭塔的結(jié)構(gòu)形式時應(yīng)考慮焦炭塔的操作條件、使

4、用壽命、安全性等方面的因素；焦炭塔內(nèi)的反應(yīng)是一個相變過程，受力情況十分復(fù)雜。3．1焦炭塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)焦炭塔是頂部為橢圓形封頭或球形封頭、中間部位為圓柱殼、底部為錐殼的空塔結(jié)構(gòu)。國內(nèi)焦炭塔的直徑范圍通常為4．6m至9．4m，高約25m至35m，當(dāng)處理量一定時，高徑比有一定的比例關(guān)系，過去一般為3～4，大型化后一般為2～3。封頭頂部通常有公稱大直徑的除焦口；封頭頂部設(shè)有油氣口、消泡劑口，安全閥口，在油氣口上設(shè)有急冷油I：1，在不同高度的罐壁外表面上設(shè)有中子料位計；在不同高度的罐壁外表面上還設(shè)有熱電偶管嘴；錐體底部為公稱大直徑的出焦口；塔體

5、均采用裙座支撐；其保溫現(xiàn)在通常采用改進(jìn)的背帶結(jié)構(gòu)。3．2焦炭塔的受力變形特點(diǎn)焦炭塔在操作時受到如下應(yīng)力作用：內(nèi)壓引起的薄膜應(yīng)力；原料油和循環(huán)油沿塔壁施加的靜壓力；塔壁不同溫度引起的熱應(yīng)力，而熱應(yīng)力又分為兩種：一種是內(nèi)外壁溫差(徑向)引起的軸向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力，另一種是軸向溫度不同引起的熱應(yīng)力。因?yàn)榻固克厥獾臒釕?yīng)力作用，導(dǎo)致其產(chǎn)生低頻疲勞破壞，具體破壞形式是塔體發(fā)生鼓脹變形和塔體焊縫開裂。4焦炭塔技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)結(jié)合上文介紹，下面從選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計、法蘭的計算與設(shè)計、制造和驗(yàn)收等方面對焦炭塔的技術(shù)要求進(jìn)行歸納和總結(jié)。4．1焦炭塔的選材塔體的

6、變形和開裂與材質(zhì)有關(guān)，隨著焦炭塔的大型化，碳鋼逐漸被淘汰，采用鉻鉬鋼來代替，鉻鉬鋼具有很好的耐高溫蠕變性能，抗疲勞開裂性能，具有極好的塑性和韌性，現(xiàn)被普遍采用。焦炭塔下部塔壁上通常附著一層牢固而致密的由焦炭形成的保護(hù)層。焦炭層以上的塔壁是處于高溫硫腐蝕環(huán)境中，因此上封頭和上部筒體應(yīng)選用S11306作為復(fù)層，泡沫層以下有焦炭保護(hù)，腐蝕輕，可不采用復(fù)合板；裙座筒體也應(yīng)分兩段，上段采用鉻鉬鋼，下段采用Q245R或Q345R。4_2結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)根據(jù)前文所述，焦炭塔易發(fā)生高溫蠕變和焊縫疲勞開裂現(xiàn)象，設(shè)計時應(yīng)考慮按照疲勞容器的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計，根

7、據(jù)設(shè)計體會對結(jié)構(gòu)要點(diǎn)總結(jié)如下：4．2．1筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計注意要點(diǎn)①各簡體盡量采用內(nèi)徑對齊t②盡量控制簡體厚度，避免變形不協(xié)調(diào)造成的局部應(yīng)力，③考慮采用相對較寬的板幅，減少環(huán)焊縫的數(shù)量，④限制相鄰?fù)补?jié)之間的壁厚差，以2-4mm為宜t⑤將不同厚的板之間的削邊長度加長，一般為1：10的斜坡，以降低結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起的局部應(yīng)力；⑥將環(huán)焊縫內(nèi)外表面的余高全部磨平，對接焊縫采用x型坡IZl減少焊接變形和殘余應(yīng)力；⑦筒體上不開孔，采用無堵焦閥設(shè)計，⑧盡可能減少與塔體相連的焊接件，所有連接焊縫處應(yīng)打磨光滑，減少應(yīng)力集中。4．2．2裙座結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)焦炭塔發(fā)生

8、疲勞開裂的最普遍部位是在裙座與封頭的連2016年10月托，彳砰I237接處：(1)裙座與封頭的連接方式可選用堆焊型和整體鍛焊型。堆焊型實(shí)際上將普通對接型改進(jìn)成圓弧過渡型，其可大大提高抗疲勞開裂能力，相對于整體鍛焊型成本低，被普遍采用，