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大型催化裂解反應(yīng)器旋風(fēng)系統(tǒng)及安裝

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大型催化裂解反應(yīng)器旋風(fēng)系統(tǒng)及安裝

摘要:針對(duì)催化裂解裝置反應(yīng)器、再生器旋風(fēng)分離器及翼閥安裝角度難控制,焊接變形嚴(yán)重,一次安裝合格率低等情況,在榆能化150萬噸/年催化裂解(DCC)制乙烯裝置反應(yīng)器改造過程中,利用可視數(shù)顯電子角度儀,做到隨時(shí)測量、隨時(shí)調(diào)整,有效控制了旋風(fēng)及翼閥焊接過程中角度變形的問題,可為此類施工的實(shí)踐工作提供幫助。

關(guān)鍵詞:催化裂解;反應(yīng)器;翼閥

DCC裝置反應(yīng)器技改作為榆能化2021年重點(diǎn)技改項(xiàng)目,反應(yīng)器內(nèi)件更換在裝置停車期間,性質(zhì)屬于檢修施工,難度大、工期緊,任務(wù)重。本次技改內(nèi)容包括反應(yīng)器大封頭分片組裝更換、旋風(fēng)分離系統(tǒng)更換、內(nèi)提升管更換、汽提段擋板更換及底封頭、催化劑出口更換、拆裝量共計(jì)2600t;總工期50天,旋風(fēng)組對(duì)質(zhì)量與翼閥安裝角度一次合格至關(guān)重要,是實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度目標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。

1工程概況

150萬噸/年催化裂解(DCC)制乙烯裝置再生器、反應(yīng)器(以下簡稱兩器)作為整個(gè)裝置核心設(shè)備,反應(yīng)器(900-T-4101)內(nèi)一級(jí)旋風(fēng)和二級(jí)旋風(fēng)各12組。DCC裝置反應(yīng)器旋風(fēng)分離器入口變形嚴(yán)重,二級(jí)料腿堵塞,內(nèi)件破損嚴(yán)重導(dǎo)致大量催化劑流失,兩器催化劑藏量降低,催化劑單耗偏高,且催化劑進(jìn)入油漿系統(tǒng)使油漿固含量持續(xù)走高,已達(dá)26g/L,造成油漿系統(tǒng)油漿泵、管道、閥門經(jīng)常堵塞,導(dǎo)致裝置多次被迫停車。為解決此問題,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)反應(yīng)器(900-T-4101)進(jìn)行系統(tǒng)改造,現(xiàn)已平穩(wěn)運(yùn)行三個(gè)月,且油漿固含量保持在4.4g/L,為裝置長周期運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該工程的安裝要點(diǎn)、難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:反應(yīng)器旋風(fēng)單體部件規(guī)格大,一級(jí)旋風(fēng)φ1536mm×9196mm,11.32t,二級(jí)旋風(fēng)φ1468mm×8418mm,9.33t,垂直度難控制;本次施工屬舊設(shè)備改造,不確定因素多;翼閥安裝角度要求較高。

2反應(yīng)器旋風(fēng)系統(tǒng)及翼閥安裝關(guān)鍵技術(shù)

反應(yīng)器旋風(fēng)系統(tǒng)及翼閥安裝之前的施工準(zhǔn)備工作如下:(1)項(xiàng)目施工前,項(xiàng)目部多次派人到SEI總部、營口生產(chǎn)廠家對(duì)接,組織參與施工的相關(guān)人員對(duì)反應(yīng)器旋風(fēng)及翼閥安裝技術(shù)要求、施工難點(diǎn)、翼閥角度如何控制等做了大量咨詢,找出以往焊接變形難控制原因,應(yīng)用數(shù)顯電子角度儀,根據(jù)測量值確定焊接變形方向,調(diào)整施焊順序,從而控制焊接變形,最后形成作業(yè)指導(dǎo)書,對(duì)所有參與施工的項(xiàng)目管理及施工管理人員進(jìn)行了安全技術(shù)交底。(2)本次施工反應(yīng)器上封頭及旋風(fēng)系統(tǒng)在地面組對(duì)、整體吊裝,需提前制安組對(duì)平臺(tái)。(3)效驗(yàn)數(shù)顯電子角度儀,確定其準(zhǔn)確度。(4)翼閥安裝前對(duì)旋風(fēng)分離器及料腿再次復(fù)核垂直度,合格后方可組對(duì)翼閥。(5)旋風(fēng)分離器安裝時(shí)需根據(jù)旋風(fēng)的實(shí)際重量及布置形式,確定臨時(shí)懸吊、支撐的形式及材料的選型,確認(rèn)安全后方可實(shí)施,臨時(shí)吊耳、支撐經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后方可使用。

2.1旋風(fēng)安裝

旋風(fēng)懸掛及安裝調(diào)整次序?yàn)椋褐谱鹘M對(duì)框架→旋風(fēng)吊至組對(duì)框架→封頭吊至組對(duì)框架→在吊座吊耳上掛倒鏈→懸掛一級(jí)旋風(fēng)(外圈)→懸掛二級(jí)旋風(fēng)(內(nèi)圈)→旋風(fēng)掛吊桿→一級(jí)旋風(fēng)調(diào)整→臨時(shí)固定→一級(jí)與二級(jí)旋風(fēng)方口組對(duì)→調(diào)整,二級(jí)旋風(fēng)調(diào)整(內(nèi)圈)→方口焊接→二級(jí)旋風(fēng)與升氣管焊接→升氣管與集氣室焊接→軸銷點(diǎn)焊→驗(yàn)收。2.1.1制作鋼結(jié)構(gòu)組對(duì)框架。為節(jié)省施工時(shí)間,在地面組裝反應(yīng)器上封頭與旋風(fēng)分離器,然后整體吊裝。先制作鋼結(jié)構(gòu)組對(duì)框架,框架主體形式為圓形結(jié)構(gòu),中心直徑與封頭直徑一致13.6m,設(shè)置φ407mm×17mm鋼管立柱12根,連接梁為φ114.3mm×6.3mm鋼管,底板與頂板均為δ=30mm鋼板,高度10.5m(旋風(fēng)長度9.2m),框架承載力經(jīng)SEI設(shè)計(jì)確認(rèn)。2.1.2制作組對(duì)加固平臺(tái)。因框架對(duì)稱方向無任何支撐梁,考慮旋風(fēng)器單體質(zhì)量11.32t,如果直接把旋風(fēng)固定在立柱上,存在立柱承受不住會(huì)向內(nèi)傾斜的可能性,同時(shí)為方便組對(duì),在旋風(fēng)組對(duì)前制作組對(duì)加固平臺(tái)。平臺(tái)高度8m,因框架基礎(chǔ)未回填,平臺(tái)承受將近600t重量,對(duì)框架內(nèi)地面初步夯實(shí)后鋪滿δ=25mm鋼板并焊接(直徑13m),使用HW400×400×13×21,4根立柱做四方支撐(高度8m,正方形間距6m),頂部及中間共3層連接梁,HW300×300×10×15,72m,頂部12根支撐做成傘狀(HW300×300×10×15,每根6.8m)。在立柱頂部平鋪δ=25mm鋼板拼成φ13.2m直徑的圓并與支撐梁間斷焊接(間隔300mm,焊接100mm),按照旋風(fēng)器就位位置開φ1000mm孔12個(gè),φ1350mm孔12個(gè),此時(shí)旋風(fēng)剛好卡在孔洞內(nèi),保證旋風(fēng)器能夠垂直進(jìn)入。2.1.3旋風(fēng)吊至組對(duì)平臺(tái)。將24組旋風(fēng)按圖紙方位要求,依次吊入組對(duì)平臺(tái),并做初步調(diào)整。在框架立柱頂板上劃線(φ13,600mm),將上封頭吊至組對(duì)框架,管口方位與在反應(yīng)器頂部相同,同時(shí)保證封頭的整體水平度。2.1.4旋風(fēng)組裝。第一步:在每組旋風(fēng)頂部對(duì)稱位置焊接2個(gè)10t吊耳,利用吊座內(nèi)接管原有吊耳,掛倒鏈先將旋風(fēng)提至設(shè)計(jì)標(biāo)高,一級(jí)與二級(jí)成對(duì)進(jìn)行,先提一級(jí),后提二級(jí),要保證二級(jí)旋風(fēng)方口插入一級(jí)旋風(fēng)方口內(nèi)。第二步:調(diào)整一級(jí)旋風(fēng)垂直度,在旋風(fēng)0°、90°、180°、270°四個(gè)方向各焊接一根φ8L=150mm鋼筋短節(jié),0°與180°,90°與270°對(duì)稱測量;線墜從旋風(fēng)頂部1m位置,總長超過9m,左右擺動(dòng)幅度較大,為保證測量準(zhǔn)確,準(zhǔn)備8個(gè)水桶,里面放2/3機(jī)油,能夠盡量減少線墜的擺動(dòng)幅度,以確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度,要求旋風(fēng)垂直度偏差≤5mm,通過倒鏈拉動(dòng)來調(diào)整。第三步:將一級(jí)旋風(fēng)臨時(shí)固定,主要是在旋風(fēng)末端,可以用[14以上槽鋼與立柱、托盤支撐焊接。第四步:一級(jí)與二級(jí)旋風(fēng)方口組對(duì),二級(jí)旋風(fēng)方口內(nèi)插入一級(jí)旋風(fēng)方口,使用框式水平儀測量,水平度≤1mm,找平后進(jìn)行點(diǎn)焊。第五步:按照一級(jí)旋風(fēng)找正方法對(duì)二級(jí)旋風(fēng)進(jìn)行垂直度調(diào)整并臨時(shí)加固。第六步:一、二級(jí)旋風(fēng)方口焊接,此時(shí)兩組旋風(fēng)已成為一個(gè)整體,拆除臨時(shí)加固槽鋼,安裝吊桿,吊桿懸掛以后通過吊座上端螺桿對(duì)兩組旋風(fēng)垂直度同時(shí)進(jìn)行調(diào)整,此處需特別注意,吊桿壓板下面襯里施工后一定要清理干凈,不能留有殘?jiān)?,否則吊桿壓板無法水平,進(jìn)而影響旋風(fēng)垂直度的調(diào)整;旋風(fēng)整體垂直度調(diào)整完成后再次進(jìn)行臨時(shí)加固,按照設(shè)計(jì)要求對(duì)軸銷套環(huán)點(diǎn)焊。第七步:安裝二旋升氣管,將二級(jí)旋風(fēng)與內(nèi)集氣室連通,然后拆除臨時(shí)固定支架,旋風(fēng)組對(duì)安裝完成,此過程特別注意事項(xiàng):二級(jí)升氣管與內(nèi)集氣室連通部位孔先不開,待旋風(fēng)整體調(diào)整完成后,保證升氣管下端口與二級(jí)旋風(fēng)焊口水平,升氣管上端對(duì)接在哪里,就在哪里開孔,保證無應(yīng)力焊接,最大程度減小升氣管焊接時(shí)對(duì)旋風(fēng)垂直度的影響。第八步:聯(lián)合驗(yàn)收。反應(yīng)器(900-T-4101)旋風(fēng)分離器及料腿全長不垂直度偏差≤5mm,旋風(fēng)分離器入口標(biāo)高允許偏差不大于5mm[1]。本次12組旋風(fēng)安裝完成測量值見表1。

2.2翼閥安裝

2.2.1準(zhǔn)確保證翼閥裝角度。以往翼閥安裝都采用三角函數(shù)計(jì)算法,如圖1所示:AC=AB×sinα,按照常規(guī)方法,因翼閥閥板AB、角度α均為固定值(出廠時(shí)已確定),所以安裝過程中需要保證線段AC的長度,才能準(zhǔn)確保證翼閥裝角度α,翼閥出口方向應(yīng)按圖樣要求安裝,折翼板安裝角度應(yīng)經(jīng)翼閥冷態(tài)試驗(yàn)后確定,其允許偏差為±0.5°使用三角函數(shù)計(jì)算法施工,通常只在料腿和翼閥組對(duì)、點(diǎn)固、焊接完成后進(jìn)行測量,但本身翼閥安裝角度太小,且誤差范圍較?。ū敬问┕ぴO(shè)計(jì)要求≤0.5°),加上焊接過程中的微小變形,計(jì)算數(shù)據(jù)變化很小,在整個(gè)施焊完成后再去測量,積累的變形很可能超出了設(shè)計(jì)要求。要改變此現(xiàn)象,必須確定新的施工思路,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將整體安裝分解為組對(duì)前、組對(duì)后、點(diǎn)固、焊接打底、焊接過程、焊接后等6個(gè)步驟。各施工環(huán)節(jié)做到隨時(shí)測量、隨時(shí)調(diào)整,原來的三角函數(shù)計(jì)算法改用電子數(shù)顯角度儀,尤其在施焊過程中,可根據(jù)翼閥測量值,確定焊縫變形方向,調(diào)整施焊順序,完全可以控制整體變形量,翼閥安裝角度一次驗(yàn)收合格率提升至98%以上。2.2.2翼閥組對(duì)。翼閥組對(duì)前要先對(duì)料腿垂直度進(jìn)行測量,測量點(diǎn)選擇料腿下端2m垂直段。翼閥組對(duì)焊縫間隙、角度控制:翼閥與料腿焊縫間隙4mm~7mm,翼閥安裝角度<0.5°。組對(duì)完成后角度測量值見表2。翼閥組對(duì)完成后進(jìn)行點(diǎn)固,點(diǎn)固用相同材質(zhì)鋼板制作,規(guī)格:200mm×50mm,分四個(gè)方向:0°、90°、180°、270°,點(diǎn)固完測量四個(gè)方向數(shù)據(jù),根據(jù)測量角度值(見表3)確定施焊順序。2.2.3翼閥焊接焊接順序:先焊焊縫窄面;在打底、填充、蓋面的過程中,隨時(shí)測量并調(diào)整。調(diào)整依據(jù):如角度變小,先焊翼閥閥板正面方向,如角度變大,先焊翼閥閥板背面方向。整體焊接完成后的驗(yàn)收,本次反應(yīng)器技改24臺(tái)翼閥安裝角度一次合格率100%,測量結(jié)果見表4、表5。

3結(jié)語

本工程采取在地面預(yù)制平臺(tái)上組裝旋風(fēng)及封頭,模塊化吊裝的施工技術(shù),縮短了施工工期,24臺(tái)翼閥安裝原定工期7天,最終5天完成,且一次合格率100%,可為同類項(xiàng)目的施工提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn):

[1]石油化工隔熱耐磨襯里設(shè)備和管道施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范:SH/T3504-2014.

作者:鐘英 米小龍 張新昌 單位:陜西化建工程有限責(zé)任公司