塔器設(shè)備局部變形后,應(yīng)予以及時修復(fù)。否則,帶傷工作,一是會加速設(shè)備的整體損壞,二是有可能導(dǎo)致開裂,從而引發(fā)更大的事故。
在塔器設(shè)備的工作壓力不大,局部變形不嚴重及未產(chǎn)生裂縫的情況下,可以用壓模將變形處壓回原狀。在進行操作時,先將局部變形處加熱到850攝氏度~900攝氏度 (Q235鋼),然后用壓模矯正,矯正次數(shù)根據(jù)變形情況而定。在任何情況下,當溫度降至600攝氏度的時候,矯正便應(yīng)停止。在矯正過的壁面上,應(yīng)堆焊一層低碳鋼,這樣可以防止再次發(fā)生局部變形。
若塔器設(shè)備局部變形很嚴重,則必須將變形部分割去,然后用焊接補板的方法來進行修理。在進行切割局部變形部分鋼板時,應(yīng)采取措施,使塔壁外部予以加固。如采用支撐工具在塔體切除部分上下各距500mm處焊上支座,并在支座間用管子撐住,以免切除時塔體發(fā)生變形。支撐好后,即可用氧一乙炔氣(施工現(xiàn)場多用此法)切割法將局部變形嚴重部分的鋼板切除,并在切除后孔口邊緣進行加工,鏟出坡口,以便焊接補板。焊接補板后應(yīng)進行嚴密性試驗,試驗合格后才能將支撐工具拆除。
我國煉油、石化行業(yè)大型塔器分離裝置整體技術(shù)水平落后國外的狀況已經(jīng)成為歷史。南京大學(xué)等創(chuàng)造性地將分離過程中的能耗與塔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)、塔板傳質(zhì)動力學(xué)、流體力學(xué)等建立了直接的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián),站在理論的高度指導(dǎo)分離塔器新塔板的研制,并基于此研發(fā)出超級浮閥塔板(SVT),讓與塔器分離相關(guān)的所有工業(yè)過程都受益,也讓中國塔器分離裝備從只能仿制國外一躍成為該領(lǐng)域的國際領(lǐng)頭羊。該成果因此獲得了2011年度國家科技進步獎二等獎。
在石化和化工生產(chǎn)過程中,原料純化、產(chǎn)品分離、排放物無害化資源化處理等都需要進行分離操作。分離工程也因此與反應(yīng)工程并稱為化學(xué)工程的兩大支柱。塔器分離為熱分離過程,是耗能的主要單元,在化工生產(chǎn)裝置的總能耗中所占比例較大。因此,塔器分離效率、通量、阻力降的高低對石化和化工企業(yè)的節(jié)能減排成效至關(guān)重要,而決定上述塔器性能的關(guān)鍵是傳質(zhì)元件。
“現(xiàn)有的板式塔存在通量較小、效率偏低、能耗較高等弊病。過去的百年中,無論是美日歐,還是我國,研發(fā)一款新型塔板都是基于經(jīng)驗法,而經(jīng)驗法的先天缺陷使其難以真正研發(fā)出先進高效的塔板分離裝備。從非平衡熱力學(xué)理論入手研發(fā)新型超級塔板裝備,是占領(lǐng)世界板式塔技術(shù)制高點的一條最根本、最具技術(shù)突破性的道路,但也是最難走的一條技術(shù)路線。我們的團隊在國際上首次使用非平衡熱力學(xué)理論中熵增速率目標函數(shù)法研制出了超級浮閥塔板?!表椖康谝煌瓿扇恕⒛暇┐髮W(xué)張志炳教授說。
實際生產(chǎn)證明,在同樣的塔器分離過程中,SVT是能耗最低的塔板傳質(zhì)元件,它同時具備高效率、高通量、低壓降、寬操作彈性等特點。以苯和甲苯的分離過程為例,與傳統(tǒng)裝置相比,同樣大小的SVT裝置,處理通量可以提高36%,效率可以提高18%~20%,操作彈性比原來高一倍,綜合節(jié)能達15%~16%。
為便于工程設(shè)計和批量生產(chǎn),張志炳團隊進一步研發(fā)了SVT的工業(yè)設(shè)計軟件和專用磨具、生產(chǎn)線。據(jù)了解,SVT目前已推廣應(yīng)用于60余套裝置,分布在石化、煤化工、冶金、化肥、制藥、紡織等多個行業(yè),遍及18個省區(qū)。截至2010年12月,已累計回收正丁醇等有機溶劑105萬噸;減排氮氧化物(NOx)氣體43.5萬噸,制取50%的硝酸145萬噸循環(huán)使用;已節(jié)能相當于18.15萬噸標準煤(年均3.138萬噸);已節(jié)水325萬噸(年均50萬噸)。自1998年以來,累計新增產(chǎn)值229.28億元,新增利稅45.71億元。近3年的利稅合計20.6億元。
在SVT等新裝備的基礎(chǔ)上,張志炳團隊繼而又研發(fā)了NOx資源化處理、二甲基乙酰胺超高純化、低含量有機溶劑回收等多項節(jié)能減排新工藝技術(shù)系統(tǒng)。
俗稱“黃龍”的NOx是大氣主要污染源之一,國內(nèi)外普遍用高溫催化還原法處理,需要消耗大量的熱能和貴金屬催化劑,噸處理成本在1000~10000美元,且效率很難達到95%?!拔覀儶殑?chuàng)的MOAPTS工藝技術(shù)系統(tǒng)將NOx廢氣引入到安裝有SVT塔板的反應(yīng)吸收處理系統(tǒng)中,常溫下不加任何催化劑,不需任何化學(xué)溶劑,只要往系統(tǒng)里鼓入空氣、加入適量水,就可以將NOx捕集下來制成硝酸?!睆堉颈f,該工藝在中石油、中石化和中科院5家企業(yè)應(yīng)用表明,NOx活性組分的轉(zhuǎn)化率高達99.5%以上,與美國的SCR和日本的NPCP等技術(shù)相比,噸處理成本不到其1/10。
此外,他們開發(fā)的ISAD工藝技術(shù)系統(tǒng)解決了氨綸生產(chǎn)中的危險品二甲基乙酰胺(DMAc)的回收難題,獲得的DMAc純度為99.995%,完全達到醫(yī)用級氨綸所要求的標準。該技術(shù)不僅扭轉(zhuǎn)了國內(nèi)企業(yè)僅能從日、美、韓進口的局面,而且被國外在華企業(yè)紛紛采用,被專家評價為國際同類技術(shù)最好水平。
化工儲罐用鋼選材有何要求
化工儲罐鋼材的選用,應(yīng)根據(jù)油罐的設(shè)計溫度、油品腐蝕特性、材料使用部位、材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能,焊接性能等綜合考慮,并應(yīng)符合安全可靠和經(jīng)濟合理的原則。
儲罐所用鋼材應(yīng)采用電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉。 選用鋼材和焊接材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性能。
應(yīng)符合相應(yīng)鋼制焊接油罐規(guī)范的規(guī)定。 金屬儲罐所使用的鋼材,依據(jù)儲罐不同受力情況,可采用普通鋼和高強鋼。
選用鋼材時應(yīng)考慮以下方面: (1)材料性能和產(chǎn)品生產(chǎn)方法, (2)許用應(yīng)力水平, (3)缺口韌性, (4)焊接工藝和焊材, (5)熱應(yīng)力消除, (6)臨時和永久連接詳圖和工藝。
工業(yè)上,評價塔器設(shè)備的件能指標主要有以下幾個方面:①生產(chǎn)能力;⑦分離效率;③塔壓降;④操作彈性:⑤結(jié)構(gòu)、制造及造價等。
1.生產(chǎn)能力——單位塔截面積上,填料塔的生產(chǎn)能力一般均高十倍板式塔。
2.分離效率——研究表明,在常壓和低壓(壓力小于0.3MPa)操作下,填料塔的分離效率明顯優(yōu)于板式塔,在高壓操作下.板式塔約分離效率略優(yōu)于填料塔。
3.壓力降——通常,板式塔的壓降高于填料塔5倍左右。壓降低不僅能降低操作費用,節(jié)約能耗,對于精餾過程、可使塔釜溫度降低,有利于熱敏物系的分離。
4.操作彈性—— 一般來說,填料本身對氣液負荷變化的適應(yīng)件很大,故填料塔的操作彈性取決于塔內(nèi)件的設(shè)計,特別足液體分布器的設(shè)計,因而可根據(jù)實際需要確定填料塔的操作彈性,而板式塔的操作彈性則受到塔板液泛、液沫夾帶及降液管能力的限制,一般操作彈性較小。
5.結(jié)構(gòu)、制造及造價等—— 一般來說,填料塔的結(jié)構(gòu)較板式塔簡單,故制造投修也較為方便,但填料塔的造價通常高于板式塔。 應(yīng)于指出,填料塔的持液量小于板式塔,持液量大,可使塔的操作平穩(wěn),不易引起產(chǎn)品的迅速坐化,故板式塔較填料塔更易于操作。板式塔容易實現(xiàn)側(cè)線進料和出料,填料塔對側(cè)線進料和出料等復(fù)雜情況不太適合。對于比表面積較大的局性能填料,填料層存易堵塞,故填料塔不其直接處理有懸浮物或容易聚合的物料。
填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。塔身是一直立式圓筒,
塔身底部裝有填料支承板,填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板,以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上,并沿填料表面流下。氣體從塔底送入,經(jīng)氣體分布裝置(小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置)分布后,與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙,在填料表面上,氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備,兩相組成沿塔高連續(xù)變化,在正常操作狀態(tài)下,氣相為連續(xù)相,液相為分散相。
當液體沿填料層向下流動時,有逐漸向塔壁集中的趨勢,使得塔壁附近的液流量逐漸增大,這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均,從而使傳質(zhì)效率下降。因此,當填料層較高時,需要進行分段,中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分,上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后,送到液體再分布器,經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。
填料塔具有生產(chǎn)能力大,分離效率高,壓降小,持液量小,操作彈性大等優(yōu)點。填料塔也有一些不足之處,如填料造價高;當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面,使傳質(zhì)效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側(cè)線進料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。
三類壓力容器設(shè)計時在考慮到消防隊反應(yīng)時間、有效的消防設(shè)施位置和工廠消防條件的基礎(chǔ)上,由設(shè)計者確定容器的實際無設(shè)防時間,但總的反應(yīng)時間的下限應(yīng)不小于15min。
計算容器中所有液體氣化所需時間,這就有可能對時間安排和安全閥的設(shè)置進行檢查。下面的計算假設(shè)液位低于所規(guī)定的25的有效火焰高度。第1步計算容器中實際液體體積。為簡化起見,假設(shè)容器中液體部分體積與潤溫面積對總面積的比率成正比,如果容器有接收器應(yīng)加上其體積。
V1=V總(A潤濕/A總)(3)第2步計算容器中全部液體氣化所需時間。首先求出加熱液體達到沸點所需時間:S1=VLQK(Tbp-Tn)Q×60(4)計算氣化液體總量所需時間:S2=VLQKQ×60(5)第3步求得液體氣化所需的總時間:S=S1+S2(6)如果計算出的時間小于15min,那么按氣體容器考慮。容器上的安全閥不可能防止容器熔化。
如果計算出的時間大于15~20min,我們就有理由使用潤濕表面的方法。用式(1)和(2)確定安全閥的尺寸,用式(6)調(diào)整計算,可增加金屬壁的可信度。
第4步確定容器壓力能否達到設(shè)定壓力。在一些情況下,最后一滴液體氣化后,容器壓力可能達到其設(shè)定值,而容器上的安全閥將打開。如果容器設(shè)定壓力低,這將是很準確的。因此除上述時間準則外,設(shè)計者也應(yīng)粗略計算尚含有一滴液體時的容器壓力。
假設(shè):容器內(nèi)部溫度已達到沸點溫度;容器內(nèi)部的液體和蒸氣是單組分烴或其它純物質(zhì);蒸氣是理想氣體。
對最初的氣相,可計算蒸氣摩爾數(shù)。
化工儲罐外壁的涂層選擇: 如果沒有保溫層,通常對不接觸地面或土壤的部位,需要考慮所處的環(huán)境條件,如沿海大氣當,通常采用環(huán)氧富鋅底漆,環(huán)氧云母中間漆和聚氨酯面漆的防腐。此外有時還需要考慮儲罐的運行溫度進行選擇。 對于儲罐外壁底部的涂層: 接觸地面或土壤的部位,通常與埋地管線的外壁的防腐保護類似,采用兩道環(huán)氧瀝青涂料,每道125um,共250um。也有采用厚膜型改性環(huán)氧涂料作為底部的防腐蝕涂層的,涂層厚度在200- 300um之間。 儲罐頂部的防腐涂裝: 儲罐頂部的防腐涂裝與儲罐外壁的涂層系統(tǒng)相同,需要考慮所處的大氣腐蝕環(huán)境,此外,由于維修和監(jiān)測檢查的需要,需要適合人員在儲罐頂部走動,所以通常將頂部做成防滑的粗糙表面,做法是在兩道聚氨酯面漆之間均勻地灑上60 -80目的石英砂,以防止人員在操作時滑跌而造成人身傷害。
三類壓力容器是指什么
《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》采用既考慮容器壓力與容積乘積大小,又考慮介質(zhì)危險性以及容器在生產(chǎn)過程中的作用的綜合分類方法,以有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理。該方法將壓力容器分為三類:
1.第三類壓力容器,具有下列情況之一的,為第三類壓力容器:
高壓容器;
中壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì));
中壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì),且pV乘積大于等于10MPa·m3 );
中壓反應(yīng)容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì),且pV乘積大于等于0.5Pa·m3);
低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì),且乘積大于等于0.2MPa·m3 );
高壓、中壓管殼式余熱鍋爐;
中壓搪玻璃壓力容器;
使用強度級別較高(指相應(yīng)標準中抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540MPa)的材料制造的壓力容器;
移動式壓力容器,包括鐵路罐車(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)、罐式汽車[液化氣體運輸(半掛)車、低溫液體運輸(半掛)車、永久氣體運輸(半掛)車]和罐式集裝箱(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)等;
球形儲罐(容積大于等于50m3);低溫液體儲存容器(容積大于5m3)。
低溫液體儲存容器(容積大于5m3)
2.第二類壓力容器,具有下列情況之一的,為第二類壓力容器:
中壓容器;
低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì));
低壓反應(yīng)容器和低壓儲存容器(僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì));
低壓管殼式余熱鍋爐;
低壓搪玻璃壓力容器。
3.第一類壓力容器 ,除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。
可見,國內(nèi)壓力容器分類方法綜合考慮了設(shè)計壓力、幾何容積、材料強度、應(yīng)用場合和介質(zhì)危害程度等影響因素。
例如:因盛放的介質(zhì)特性或容器功能不同,即根據(jù)潛在的危害性大小,低壓容器可被劃分為第一類或第二類甚至第三類壓力容器
1化工儲罐防腐的部位和內(nèi)容
1.1化工儲罐的內(nèi)防腐
(1)化工儲罐罐內(nèi)底板上表面防腐施工,進行噴砂除銹防腐。
(2)化工儲罐罐壁內(nèi)表面防腐施工,進行噴砂除銹防腐。
(3)化工儲罐單盤下表面防腐施工,進行噴砂除銹防腐。
(4)化工儲罐浮倉罐內(nèi)部位表面防腐施工,進行噴砂除銹防腐。
(5)化工儲罐內(nèi)中央排水管表面防腐施工,進行噴砂除銹防腐。
(6)化工儲罐內(nèi)中央集水坑下表面防腐施工,進行噴砂除銹防腐。
(7)化工儲罐內(nèi)中央排水管支架、刮蠟板護托架等附件表面防腐施工,進行噴砂除銹防腐。
1.2化工儲罐罐外防腐
(1)浮頂單盤、罐體外露表面噴砂除銹防腐。
(2)浮艙內(nèi)表面除銹防腐。
(3)油罐罐上平臺、踏板、浮梯、盤梯、加強圈除銹防腐。
(4)油罐噴淋管線、消防管線人工除銹防腐。
(5)油罐罐外所有閥門除銹防腐。
(6)油罐罐外壁噴砂除銹防腐。
(7)油罐底板下表面噴砂除銹防腐。
(8)油罐外保溫托架、附件表面防腐施工,進行噴砂除銹防腐。
2化工儲罐各部位防腐涂料選擇
2.1儲罐外底板
儲罐外底板和罐基礎(chǔ)面直接接觸,采用涂層配合外加電流陰極保護進行聯(lián)合保護。該環(huán)境要求涂層具有良好的耐水性和耐久性,由于同時采用陰極保護,所以要求較好的耐陰極剝離性能??紤]到性價比和技術(shù)成熟方面,在該部位推薦使用環(huán)氧類涂料和聚氨酯涂料。
2.2儲罐外壁
腐蝕環(huán)境為典型的工業(yè)大氣腐蝕環(huán)境。在工業(yè)大氣腐蝕環(huán)境下,對涂層體系的要求主要有以下幾點:1)良好的防銹能力;2)良好的附著力,抗沖擊等機械性能;3)優(yōu)異的抗紫外線性能的保光保色性能;4)施工性能好,能很好的適應(yīng)現(xiàn)場條件;5)技術(shù)成熟可靠,性價比高。
2.3儲罐內(nèi)底板上表面及罐內(nèi)壁
該部位通常是原油儲罐腐蝕最為嚴重的部位。腐蝕介質(zhì)主要為原油沉積水,其成分復(fù)雜,該部位的腐蝕特征為電化學(xué)腐蝕,并有嚴重的局部腐蝕和點蝕傾向,極易產(chǎn)生腐蝕穿孔。對此推薦采用環(huán)氧重防腐蝕涂層配合犧牲陽極陰極保護。罐底板可采用水性硅酸鋰富鋅涂料,能對罐底板形成陰極保護,且具有環(huán)保、施工簡便的特點。
化工儲罐的防腐施工方法
1.化工儲罐罐體金屬表面清理
罐體金屬表面清理是化工儲罐防腐施工的最重要的環(huán)節(jié)之一,它直接影響到涂層表面的附著力。當前國內(nèi)在化工儲罐金屬表面清理施工技術(shù)上大都采用開放式噴砂除銹,但該施工工藝所存在的問題在于:操作員工勞動強度大,而噴砂所產(chǎn)生的粉塵嚴重影響了員工的身心健康,違反了國家所倡導(dǎo)的以人為本的經(jīng)營理念;同時也對環(huán)境造成了極大的污染,不符合環(huán)保的要求,因而該工藝現(xiàn)已逐步被淘汰?,F(xiàn)階段國內(nèi)較為先進的金屬表面清理工藝為鋼板拋丸清理施工工藝。
其具體做法:首先對鋼板進行表面預(yù)處理,其后再噴涂底漆和卷板,待罐體施工完畢后再進行罐體焊道表面清理、補涂底漆,最后在對整個罐體進行中間漆和面漆的噴涂作業(yè)。
2.化工儲罐罐體金屬表面清理涂裝施工
(1)涂裝施工應(yīng)采用高壓無氣噴涂法施工,其噴涂的具體步驟為:
首先:對除銹清理完畢的鋼板進行頭一遍的底漆噴涂。
其次:對鋼板進行圓弧預(yù)制,待預(yù)制完畢后再噴涂余下的底漆和一遍中間漆。
第三:將罐板進行儲罐主體組對、安裝,安裝完畢后,再進行焊道兩側(cè)清理和補涂作業(yè)。
最后:對整個罐體進行面漆的噴涂。
(2)涂裝質(zhì)量控制
防腐工程的防腐效果很大程度上依賴于涂裝質(zhì)量,其影響因素及影響程度如下:表面處理質(zhì)量影響程度50%;膜厚(道數(shù))影響程度20%;預(yù)涂及其它因素影響程度30%。因此在涂裝過程中除要嚴格執(zhí)行涂料說明書的施工要求等技術(shù)條件外應(yīng)特別注意以下三方面的控制。
a)表面處理
從上述表中可以看出表面處理是影響漆膜防腐壽命的第一因素。所以在表面處理中,應(yīng)嚴格控制表面清潔度,使之達到規(guī)定要求,對表面粗糙度有要求的也應(yīng)注意控制,任何涂裝于表面處理不良的防腐涂料,都難以表現(xiàn)出良好的防腐性能。
b)漆膜厚度
漆膜厚度也是影響漆膜防腐性能的重要因素之一。厚度檢查采用磁性測厚儀檢驗。干膜厚度的測量厚度最好在實干后完全固化前完成,以便對可能存在涂膜太薄處進行修補。
塔器組裝:
(1)將固化好的筒體內(nèi)襯和封頭脫模,切割成設(shè)計文件規(guī)定的尺寸。
(2)用組裝環(huán)將筒體內(nèi)襯和封頭對接,將組裝環(huán)調(diào)整到公稱直徑Φ-30mm,組裝環(huán)插入筒體內(nèi)襯,脹緊組裝環(huán)至工稱直徑Φ-15mm,將下封頭套在組裝環(huán)外露部分,緩慢脹緊組裝環(huán),并測量內(nèi)襯周長及3點(均布)直徑,至達到標準要求。
(3)鋪設(shè)對接縫外加強層,打磨接縫區(qū),由內(nèi)至外階梯式(寬度遞增)鋪設(shè)外接縫,最外層寬度不小于500mm。整體加強完畢,用內(nèi)襯樹脂及短切氈粘接內(nèi)縫,由外至內(nèi)階梯式(寬度遞增)鋪設(shè)。
(4)過程檢驗。