深冷装置

深冷装置（共6篇）

深冷装置 篇1

甲天然气处理厂的深冷装置, 于2011年投产, 大大提升了该厂的制冷深度和轻烃收率, 对其它天然气处理装置也具有较高的替代作用, 对以后深冷装置的设计、建设具有较好的示范作用。对此, 本文以甲天然气处理厂的深冷装置为例论述了深冷装置工艺流程和工艺特点。

1概况

一项好的油田气深冷分离工艺设计应体现出:投资少、能耗低、适应性强, 即能适应原料组成及进料量较大的波动范围, 能保证全年330天内安全可靠地运转。

油田气深冷分离设计中, 可供选择的参数及要求主要有: (1) 原料气组成 (应特别注意气体中含有的二氧化碳、氮气以及硫化氢等非烃类气体的数量) , 原料气量; (2) 原料气进装置的温度、压力条件; (3) 对回收C2、C3的要求; (4) 对液烃中含C1的要求以及对外输残气热值的要求; (5) 对外输残气压力的要求; (6) 原料气组成及进料量的波动范围。

为了简化讨论, 设原料气进装置的温度、压力以及出装置的压力和残气热值为固定值 (在实际设计中, 这些值是可以预先选定的) 。这样, 只需讨论原料气的组成以及C2、C3的回收率, 因这是影响选择工艺流程的两个主要因素。

2天然气深冷装置处理工艺

(1) 工艺流程及特点综合运用丙烷、膨胀机以及冷冻分离设备进行制冷, 利用分子筛脱水设备进行深度脱水, 采用原料气压缩机进行增压是甲级天然气处理厂最主要的深冷工艺。按工艺系统划分, 油田气处理装置可分为冷冻分离区、脱水区、压缩机区。

(2) 工艺流程首先, 天然气进入原料气压缩机进行初步的分离, 分理处水、杂质和油;其次, 采用离心式压缩机对气体进行三级压缩, 使天然气的压强达到3.9MPa;再次, 对气体进行空冷, 为了进一步节能降耗, 还可把空冷器设变频调节;最后, 采用水冷器对空冷后的气体进行再冷却至40℃, 气体进入脱水区。

压缩后的气体中含有的水雾滴、烃经过滤分离器脱除后进入吸附器进行脱水。吸附器有两塔, 一个用来干燥吸附, 另一个用来再生冷却, 两个塔交替循环使用满足连续干燥的目的。吸附器的再生气和冷却气均来自膨胀机驱动同轴增压机出口干气, 通过切换DCS对开关阀进行时间控制来完成脱水流程[1]。再生操作时, 气体进行再生气加热器中进行加热, 加热完成后进入吸附器中脱除干燥剂吸附的水份, 采取多种措施和工艺进行水分脱除, 水分脱除后需在再生气空冷器中再冷却, 以便能冷凝下来的水。此后, 需要对气体进行冷却, 进入吸附器取自干气冷却器后的40℃干气的冷吹气, 然后由吸附器再生, 最后返回至外输干气。干气的粉尘被过滤器过滤掉后进入冷冻分离区。

脱水气的换热分两路进行:一路经塔底重沸器及侧沸器加热后在丙烷制冷机与第一股物流混合;另一路在一级贫富气换热器与塔顶气换热。热换完成后, 脱水气在低温分离器进行气液分离。气液分离后, 液相在脱甲烷塔顶部进行过冷回流;气相作为脱甲烷塔的进料。脱甲烷塔底轻烃经塔底泵加压输至轻烃罐区[2]。脱甲烷后, 脱水气进行再热换, 然后在膨胀机驱动的同轴增压机进行增压, 增压后气体一部分作为干气产品流入市场, 一部分作为处理厂的燃料气燃烧供能。

(3) 工艺特点深冷装置的工艺特点深受设备、地理条件、过程控制方法、资金、原料组分、规模等因素的影响。甲天然气处理厂的深冷装置在设计上以效益最大化为原则, 充分考虑了上述影响因素, 形成了自身特有的工艺特点, 极大了提升该厂常规设备的效率。主要特点有以下几点:

原料气压缩机采用液力藕合调速装置, 传递系统的转速可以进行调节, 这就使得压缩机启动对电网的冲击较小, 能适应一定范围内的气量波动, 且由于功率较低, 还具有电耗低的特点。脱甲烷塔采用高操作弹性的塔盘或配高弹性液体分布器, 在进行规整波纹填料时能适应处理负荷的波动和量的变化。

压缩机出口气冷却采用空冷后接水冷方案, 不仅可以保证气体冷却后温度的稳定, 还可以利用较少的空冷器实现较大的空冷器传热温差。工艺冷却采用空冷较为节能环保。

通过与脱水后物流混合换热, 使得塔底重沸器和侧沸器从原料气获取低温位热量, 通过有效回收能量, 降低能耗。在过冷液体回流中, 脱甲烷塔顶气体与膨胀机入口的轻烃进行热换, 使得脱甲烷塔顶气体温度升高, 轻烃温降低, 降低了能耗[3]。并且, 由于塔顶回流组成较, 使得CO2更容易溶解于轻烃, 不仅对吸收油产生了一定的替代作用, 还抑制了CO2干冰在脱甲烷塔顶部和膨胀机出口区域的生成。为了降低分子筛的工作强度, 可把较大容积的立式分离器设置在过滤式分离器前, 对气流中夹带的游离水和重烃进行有效分离, 避免因吸附过载影响使用寿命。

摘要：大庆油田为了提高天然气处理深度, 增加轻烃产量, 降低能耗, 在其下属的甲级天然气处理厂建成并投产了深冷装置。在设计初期, 为了完成国家节能降耗的目标, 优化了设计, 不仅完成了上述目标, 还有效弥补天然气处理装置检修期间产量不足的问题, 实现较高的经济效益和社会效益。

关键词：天然气,深冷装置,处理工艺

参考文献

[1]刘岩, 付东辉, 林川等.萨南油田伴生气二氧化碳对深冷装置的影响[J].油气田地面工程, 2010, 29 (11) :50-51.

[2]范印帅.天然气深冷处理装置在大庆油田的应用[J].油气田地面工程, 2010, 29 (6) :55-56.

[3]郑立娟, 宋振成.天然气深冷装置低温用钢焊接工艺研究及应用[J].石油工程建设, 2004, 30 (5) :34-36.

萨南深冷装置问题分析及改造建议 篇2

萨南深冷装置是向大庆石化公司提供化工原料的主要产能装置之一,位于大庆萨南油田采油二厂二矿。该装置由原西德林德公司设计,于1987年12月建成投产。装置采用燃气轮机驱动原料气压缩机增压,双级膨胀无辅助制冷工艺,设计处理量60×104m3/d,操作弹性80%～120%,塔顶温度-97℃,日产轻烃239 t[1]。

萨南深冷装置自投产以来,没有全面系统的维修改造,设备老化、效率低等问题突出,其表现如下:装置故障率高,开工率低;制冷温度高,轻烃收率低,等等。为提高装置平稳运行性和生产能力,减少投资和缩短改造时间,提出保留原双级膨胀制冷工艺,仅对存在的问题进行整改,维持正常运行。

2 装置存在的问题及改造措施

改造原则:保留原双级膨胀制冷工艺流程,对存在的问题进行改造,使装置运行参数尽量接近设计值。

改造内容包括压缩系统、干燥系统、冷冻系统、仪表系统[2,3]。

2.1 压缩系统

2.1.1 存在问题

(1)除油器分离效果差。萨南深冷4台除油器是2008年检修期间更换,内只有一球面挡板,对原料气中携带的固体和液体无阻挡作用,气体直接走短路到出口。

(2)原料气分离器分离效果差。来气中杂质含量增多,污水携带大量杂质返回到入口分离器,影响分离效果,造成排污线、液位计引压管、液位调节阀经常堵塞,只能常开旁通阀进行排污,导致高压气体回流。

2.1.2 改造措施

(1)对2台除油器进行设计、改造,内部加装折流板和捕雾网。

(2)将入口分离器更换为2台中空纤维过滤器,从源头解决来气杂质多带来的堵塞问题。

2.2 干燥系统

2.2.1 存在问题

(1)分子筛粉化。原设计的分子筛4对主切换阀门压差联锁开关已损坏,阀切换时,突变的高压气流对分子筛床层产生冲击,会加速分子筛粉化;同时分子筛入口分离器捕雾网分离效果差,液态水进入分子筛,严重时导致分子筛爆碎。

(2)过滤器S0201过滤精度低。原料气粉尘过滤器S0201过滤精度低,分子筛粉尘堵塞冷箱,冷箱运行3个月后压差已达最大值。冷箱堵塞增大了系统压降,降低了换热效率,使原料气预冷温度升高,影响制冷负温。

2.2.2 改造措施

(1)恢复主切换阀门压差联锁,更换4个压差开关、配套仪表箱及电缆。

(2)分子筛入口分离器更换为中空纤维过滤器,避免腐蚀物堵塞分子筛孔隙,影响分子筛脱水效果,同时防止液态水进入分子筛,导致分子筛爆碎。

(3)新增2台原料气粉尘过滤器,采用金属烧结滤芯,过滤精度为5μm,运行方式为1开1备,具备在线反吹功能。

2.3 冷冻系统

2.3.1 存在问题

膨胀机组制冷能力下降,是装置制冷温度偏高的主要原因。

(1)增压端增压能力下降。低压膨胀机增压端增压0.7 MPa,高压膨胀机增压端增压0.5 MPa,都低于设计值;系统最高压力为4.0 MPa,低于原设计值(5.0 MPa),导致膨胀机入口压力低,膨胀比下降。

(2)膨胀端膨胀能力降低。设计高压膨胀机的入、出口温降为40.5℃,如按现组分运行,经计算,入出口温降可达到49℃,而实际膨胀机温降为32℃,比原设计值低17℃。

主要原因是:

◇低压增压机流道腐蚀,效率降低;

◇入口滤网堵塞,压降增大;

◇单流阀反向泄漏,压损较大;

◇膨胀机跨线节流阀泄漏量大,膨胀效率降低等。

2.3.2 改造措施

(1)对低压增压机入口管线增加电伴热,使气体升温0.5～1.5℃,稍高于空冷器出口温度,避免凝析水与酸性气体形成腐蚀环境,防止压缩机流道腐蚀。

(2)低压增压机入口过滤器之前增加两个并联的过滤器,适当提高过滤精度,一开一备。滤网堵塞时可实现在线切换、清洗。

2.4 仪表系统

2.4.1 存在问题

(1)振动监测控制系统老化。深冷膨胀机振动监控系统是本特利7200型振动监控盘装表,该盘装表投产至今从未更换,已超过电子元件运行寿命10×104h,电子元件老化,表盘上经常不显示膨胀机转速值,振动探头的间隙电压指示值比现场测量值低。

(2)膨胀机控制仪表无法实现自动调节。气动差压变送器老化,信号传输不稳定,气动调节器自动控制无法投用,气动调节阀线性不好,阀开度与控制信号不匹配,不能根据实际工况进行调节参数,实现最优控制。

2.4.2 改造措施

(1)将现场一次表和膨胀机振动监测盘装表升级为3300系列,将燃机壳体振动引入3500振动系统中,增加加速度模块(42M),升级上位机软件、硬件。

(2)将现场气动仪表更换为电动仪表,实现远传控制。

3 改造预期效果

3.1 运行平稳性提高

以上改造项目实施后,制约装置平稳运行的燃机、堵塞、辅助系统的问题能够得到有效的解决,装置运行平稳性提高。

3.2 生产技术指标

3.2.1 计算条件

(1)处理规模为60×104m3/d。

(2)深冷原料气组成见表1。

单位为体积分数,%

(3)改造后系统压力可提高0.4 MPa,其中:

◇原料气粉尘过滤器改造可减少冷箱压降0.07 MPa;

◇增压机入口滤网改造可减少压降0.1 MPa;

◇更换高、低压膨胀机单流阀可使同轴增压机增压能力提高0.2 MPa;

◇更换低压膨胀机跨线节流阀可使气体全部经膨胀机膨胀,同轴增压机增压能力提高0.03 MPa。

3.2.2 计算结果

通过PROII软件模拟,得到以下结果:

◇制冷温度降低5℃;

◇平均日产轻烃由156 t增加到164.2 t。

通过项目改造和工艺参数调整,装置运行平稳性提高,制冷负温可由原来的-68℃降至-80℃,年增产轻烃约2 700 t。

摘要：大庆油田萨南深冷装置自1987年投产以来,部分辅助系统停用,装置故障停机率增大,制冷负温升高,轻烃收率降低。分析了制约装置生产的瓶颈问题,并提出了相应的整改措施,为提高装置的开工率、轻烃收率和安全平稳运行提供了理论依据和技术支持。通过项目改造和工艺参数调整,装置运行平稳性提高,制冷负温可由原来的-68℃降至-80℃,年增产轻烃约2700 t。

关键词：深冷装置,轻烃收率,制冷负温,措施

参考文献

[1]罗光熹,周安.天然气加工过程原理与技术[M].哈尔滨:黑龙江科技出版社,1996.

[2]王遇冬.天然气处理与加工工艺[M].北京:石油工业出版社,2002.

深冷装置防CO2冻堵操作调整 篇3

红压深冷装置原设计原料气中CO2的含量在1.54%以下, 但在投产后运行中原料气中CO2的含量越来越高, 目前达到3.0~4.0% (V/V) 之间, 造成深冷天然气处理装置中脱甲烷塔顶部、节流阀出口等处时常冻堵, 装置无法达到设计工况。实际生产中不得不提高脱甲烷塔顶的冷凝温度, 从而降低了轻烃的回收率。

2 红压深冷装置流程简介

红压深冷装置流程设计为单级膨胀加丙烷辅助制冷工艺。

浅冷外输干气经进站计量、过滤后进入分子筛脱水装置将天然气中的水含量降至≤0.5ppm以下, 脱水后的天然气经原料气压缩机两级压缩增压至4.55MPa、40℃后分两路进入制冷系统。其中第一路分别与脱甲烷塔底轻烃、塔底重沸器及两个侧沸器换热至-17.5℃、4.44MPa。然后经丙烷制冷系统冷至-35℃、4.41MPa。另一路与脱甲烷塔塔顶干气换热至-36℃、4.40MPa, 之后这两路汇合在一起与脱甲烷塔塔顶气换热至-47.8℃、4.39M P a。进入低温分离器进行烃气分离, 分离出的轻烃与脱甲烷塔塔顶干气换热至-94.5℃、4.38MPa, 经节流阀节流至0.92MPa、-105.9℃直接进入脱甲烷塔第一块板做为塔顶的回流;分离出的天然气进入膨胀机进行膨胀制冷至-101.5℃、0.95MPa进入脱甲烷塔第四块板。塔顶干气, 做为冷源与原料气三次换热后再经膨胀机的同轴压缩机增压后做为返输气和商品气外输。

3 深冷装置防CO2工艺操作方法调整

3.1 操作方法一:降低脱甲烷塔顶压力可降低CO2冻堵温度, 提高轻烃总收率

按照理想气体定律, 在温度0℃、压力760mmHg情况下, 1Kgmol任何气体的体积均为22.41m3。因此, 同一气体混合物中, 某一组份的体积分数与摩尔分数是相同的。所以表22011年深冷各月CO2化验值直接转换成mol百分比, 即表2中数据可以直接在图8-1中使用。

见图1绿色线是目前装置正常操作的范围, 由图看出操作范围 (T≥-88℃、P≤1000Kpa) 比较宽, 远离CO2冻堵区域, 操作上虽然安全但收率较低。

蓝色线区域是以分压定律为基础, 对脱甲烷塔顶操作压力进行调整之后扩大CO2浓度范围增加收率的区域。

图2降低塔操作压力对冻堵温度的影响图, 图3降低塔操作压力对收率的影响图。

由图2、图3看出:

塔冷凝压力降低时, 随着塔顶温度降低, 收率上升, 在所讨论范围内从化验单上看, 高沸点组分 (C5~C7) 在较高收率基础上变化不大;随着温度降低到-94℃以下, 低沸点组分C2在低收率基础上变化较大冷凝量增加较快, 说明随着温度降低, 轻组分在重组分液相中溶解量增加。

3.2 操作方法二:增加脱甲烷塔底CO2浓度能够降低塔顶CO2冻堵温度和提高轻烃收率

根据上图1中红色区域是设计要达到的制冷温度-103℃, 在对应1000kpa~800kpa操作压力下, 其CO2mol浓度在1.4%~1.7%之间。为平稳操作必须将脱甲烷塔塔顶CO2 mol浓度降到1.5%以下, 此时调整操作压力已经不起作用。

根据汽-液相平衡关系式, 深冷脱甲烷内体系中达到平衡后, CO2组分的汽化率及冷凝率达到平衡, 故:ki=yCO2/XCO2=PCO2/P。

降低塔底温度, 可降低相平衡常数ki;或者通过将脱甲烷塔的两个侧沸器停掉以达到调节yCO2的目的, 最终实现将脱甲烷塔顶CO2 mol浓度降到1.5%以下。在脱甲烷塔内, CO2主要随甲烷和乙烷一起上升, 乙烷等较重组分不断冷凝, CO2在塔顶的浓度相应增加, 系统趋于产生冻堵。通过塔底温度的降低可以增加CO2在塔底液相轻烃的溶解百分比即XC O2上升, 减少了CO2随甲烷、乙烷上升的分逸度eCO2从而达到降低脱甲烷塔塔顶CO2气相浓度。关闭脱甲烷侧沸器对二氧化碳的影响主要表现在, 吸收条件的改变。红压深冷站的脱甲烷塔采用的是泡罩塔和浮阀塔两种结合形势。在塔板及塔盘不做改变的情况下, 我们操作时尽量减少上升气体形成湍流, 同时尽量降低脱甲烷塔的塔底操作液位, 主要目的是减少二氧化碳在脱甲烷塔塔内的存留时间, 减少其气相挥发率。通过此项操作调整微量地改变了二氧化碳在塔顶和塔底的浓度, 即使塔顶二氧化碳浓度一定程度降低, 塔底二氧化碳浓度增加较大。化验结果显示, 塔底轻烃中二氧化碳的浓度调整前为4.2~4.4%, 调整后可增加至4.6~4.8%。结合方法一调整后的脱甲烷塔压力下CO2冻堵温度下限可变宽到-98℃, 烃收率上限可达到1.76吨/万立方米。

试验结果见下表1。

以上试验CO2浓度为3.26% (mol) , 塔顶操作压力800~820kpa工况下进行。

5 结论及认识

深冷装置 篇4

1 改造前余热回收情况

某天然气处理厂深冷装置, 原设计采用的是蒸汽锅炉回收燃机排出的400℃的高温尾气余热, 生产0.6 MPa、190℃过热蒸汽10 t/h, 为原稳装置和冬季采暖提供热源, 实现能源梯级利用, 节约能源。燃机由简单热循环变成联合热循环, 正常运转时, 综合热效率可由28%提高到80%以上。但该余热锅炉自投产以来, 主要存在下列问题, 致使余热锅炉不能连续运行, 未能达到预期效果。

1) 开工率低。两套深冷余热锅炉平均开工率不到30%, 维护一次只能连续运行几个月。

2) 维护量大、费用高。深冷余热锅炉虽然运行时间不长, 但是投入了大量维护, 该天然气处理厂深冷自投产以来, 余热锅炉累计运行时间不到4年, 省煤器更换4台, 除氧器更换2台, 维护2次, 大修1次, 保温3次, 加上仪表维护等, 投入费用240万元以上。

3) 余热锅炉原有仪表损坏严重, 多数已经报废。

4) 余热锅炉带过热器, 要求水质除盐, 原水处理 (酸碱再生) 报废后, 现在水处理为Na Cl再生, 只除碱度不除盐, 对锅炉影响较大。

5) 余热锅炉炉体保温损坏严重, 热损失量大, 这是仪表损坏的主要原因。

2 余热回收改造

2.1 方案选择

方案一:恢复运行余热锅炉。需要更换水处理设备、仪表系统、换热器, 维修费用高, 而且不能解决水质问题, 无法实现余热锅炉长周期平稳运行。

方案二:改造成过热水炉加热原油。由于水的沸点较低, 要传递这部分热量需要较高的水压 (160℃的过热水需要0.6 MPa以上的压力) , 压力波动时, 过热水容易汽化, 操作平稳性差, 而且配备工程量大。

方案三:改造成介质油炉。即将余热锅炉改造成导热油加热炉, 再用高温导热油加热原稳装置的稳前原油。此方案的优点[1]如下:

1) 导热油对设备无腐蚀, 可以延长设备使用寿命。

2) 导热油传热没有相变过程, 温度调节灵活, 可以使原稳装置平稳升温, 彻底避免原稳装置采用蒸汽换热经常出现的生产难题。

3) 系统效率高, 热回收率可达95%, 比蒸汽系统66.9%提高28%, 相当于多节气271×104m3。

4) 操作简单、安全, 运行费用低。

天然气深冷装置燃机高温尾气蒸汽余热锅炉回收与导热油回收方案对比见表1。

经过方案对比, 决定采用导热油回收燃机尾气余热技术对该天然气处理厂余热锅炉进行改造。

2.2 导热油系统工艺过程

导热油回收系统包括:传热循环子系统、补燃子系统、氮气覆盖子系统、储存及注油子系统、自动控制系统等, 流程见图1。

工艺过程导热油经泵加压后, 进入导热油-烟气换热器与高温燃机尾气换热, 吸收燃机尾气余热。升温后的导热油经循环系统, 在导热油-原油换热器中对稳前原油进行加热, 从而把尾气余热间接传给用热工质, 实现余热的回收利用。换热后的导热油回到循环泵的入口, 进行连续循环。为了确保原稳装置的连续用热需要, 在系统中设计了补燃辐射室, 与导热油-烟气换热器构成导热油加热器, 燃机故障停机时, 可以启动补燃系统, 利用补燃辐射室加热原油, 满足原稳连续用热需要。

3 余热回收改造效果

该工程项目总投资400万元, 投入运行, 经过9个月的运行考核, 系统运行平稳, 收到明显的效果, 挡板只开1/3, 回收热负荷就达4 MW左右, 满足了原稳用热需要。改造效果见表2。

1) 年可节约天然气479×104m3, 节水4.75×104t, 节电6.41×104k Wh, 年创效益332万元, 投资回收期为1.2年。

2) 余热回收最大量约7 MW, 燃机由简单热循环变成联合热循环, 燃机综合热效率由30% (未投运蒸汽余热锅炉前) 上升到80% (投运导热油系统后) 以上。

3) 导热油传热没有相变过程, 温度调节灵活, 可以使原稳装置平稳升温, 彻底避免了原换热器因采用蒸汽换热经常出现的应力拉裂造成“跑油”的生产难题。

4) 系统效率高。导热油回收系统效率可达95%, 比蒸汽系统的55%提高40%, 相当于多节气271×104m3。

5) 导热油余热回收系统的运行, 实现了该厂区夏季停运蒸汽锅炉, 既节约能源又减少环境污染, 而且操作简单、安全, 运行费用低, 具有较好的经济效益和社会效益。

4 结论

该天然气处理厂深冷装置燃机尾气导热油余热回收技术改造后, 回收燃机尾气余热4.0 MW, 相当于年节气479×104m3, 创效益332万元, 收到了明显的节能效果。同时, 夏季停运动力站的锅炉运行减少了工人的操作强度, 提高了装置运行的安全性, 具有较好的社会效益。

导热油系统可回收余热能力为7.27 MW, 目前除原稳装置利用4.0 MW外, 尚有3.27 MW的热能无用户, 相当于4.0 t/h的蒸汽被排放到大气中, 非常可惜。下一步本着余热“收好用净”的原则, 做好余热利用的配套工作, 如生活热水、冬季采暖伴热等, 以节约更多的能源。

参考文献

复叠式深冷机组 篇5

(1) 采用独特设计, 大幅提高了复叠式机组中低温机组的低温回油效率, 无需采用庞大的回油装置或外置加热装置, 系统性能运行上万小时不衰减, 同比其产品相比节能5%以上。

(2) 系统设计和组装中选用国际知名品牌的部件, 确保系统的可靠性。其中:压缩机采用日本前川 (MYCOM) 公司或德国比泽尔 (BITZER) 公司生产的压缩机, 确保机组的工作性能和节能效果;阀门采用丹麦丹佛斯 (DANFOOS) 的阀门、安全控制执行元件和电子膨胀阀控制系统, 保证机组的性能和准确的控制;换热器 (除特殊需要外) 均采用瑞典舒瑞普 (SWEP) 的板式热交换器, 热交换效率高, 占用空间少, 性能安全可靠。

(3) 机电一体化产品, 机组各运行工位均准确控制, 自动控制水平较高。

(4) 经济运行上, 液氮降温费用约为200~300元/万kcal, 深冷机组约为20元/万kcal (含设备折旧) 。

设计制冷能力:使用温度为-80~-35℃;制冷量为1kW (860kcal/h) 至232.5kW (20万kcal/h) 。

温州亚光天宜科技有限公司

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贫溶剂深冷器制造 篇6

1 主要材料及结构型式

1.1 设备主要材料[1]

贫溶剂深冷器设备筒体材料采用16MnR钢板, 符合GB6654-1996的规定;管箱、管板材料采用0Cr18Ni9的钢板, 符合GB4237-92的规定;壳程接管用20#无缝钢管, 符合GB8163-1999的规定;管程接管用0Cr18Ni9无缝钢管, 符合GB14976-94的规定;换热管用0Cr18Ni9无缝钢, 符合GB13296-91的规定;所用16Mn设备法兰和20#接管法兰锻件按JB4726-2000制造和验收。

1.2 设备结构型式[2]

贫溶剂深冷器的结构型式, 如图1所示。

1.平盖, 2.管箱, 3.接管法兰, 4.管箱法兰, 5.固定管板, 6.壳体法兰, 7.壳体, 8.折流板, 9.管束, 10.支撑板, 11.钩圈, 12.浮头盖, 13.吊耳, 14.封头, 15.外头盖, 16.活动管板, 17. 活动支座, 18. 固定支座.

1.3 设备主要设计参数

贫溶剂深冷器的主要设计参数, 见表1。

2 贫溶剂深冷器的制造[2]

制造工艺必须满足无损检测及水压试验要求, 该产品结构主要由管箱、壳体、管束、外头盖及浮头盖组成, 主要从以下几个方面分别介绍其制造要点。

2.1 前期准备工作[1]

设备制造前的准备工作主要有:审核蓝图;编制材料计划料单;编制工艺文件;采购材料;材料检验。

材料检验时应有相应的材料质量证明书, 其内容必须齐全、清晰, 并有材料生产单位质量检验章, 有质量合格证书的材料方可使用。

2.2 壳体的制造[2]

为了保证换热器管束的顺利安装, 应保证筒体外圆周长允许偏差为+10mm。圆筒卷制焊接完纵缝, 严格按照技术要求检查其圆度、棱角度, 若超出偏差范围则要进行矫正, 使其达到要求值, 并对筒体进行≥20%的无损检测。经无损检测筒体焊缝检测共计19张片, 合格19张片, 合格率为100%。筒体制造完后, 应将筒体内部有碍管束顺利装入的焊缝打磨与母材齐平, 且插入壳体的接管不能突出壳体内表面。

2.3 管箱、浮头盖及外头盖的制造[3,4]

管箱 (外头盖) 短节与管箱 (外头盖) 法兰组焊时, 应以法兰端面为基准, 且螺孔应与设备主轴中心线跨中。管箱隔板组装前, 须将管箱内和隔板结合的纵环缝部位铲磨齐平, 管箱与隔板组对时, 先调整好间隙然后再组焊, 焊接时应注意靠近密封面50mm区域内需焊透, 以防止应力集中而开裂。管箱制造完毕后, 按技术要求进行100%无损检测, 管箱焊缝检测共14张片, 合格14张片, 合格率为100%, 达到了技术要求。经无损检测合格后, 对管箱内表面去除油污后进行酸洗钝化, 形成的钝化膜经过蓝点法检验, 无蓝点出现, 证明其合格。

2.4 管束的制造[3,4]

2.4.1 管板加工

管板加工时采用整块钢板下料, 厚度方向加工余量应在3～4mm之间, 直径方向加工余量应为10mm, 整个板面不平度应不超过1mm。管板孔应用钻模板钻孔, 钻孔时应保证孔的位置及尺寸精度, 由于该设备所采用的管束级别是Ⅰ级, 所以, 管孔直径允许偏差为0～+0.15mm, 加工后的管板表面应清理干净, 不得留有影响胀接或焊接的毛刺、铁屑、锈斑、油污等。管板加工主要工序, 如图2所示。

2.4.2 折流板 (支持板) 加工

折流板 (支持板) 管孔的大小对传热性能、机械性能和加工制造都有影响。因此, 控制管孔之间的间隙, 保证折流板的加工精度, 对后续管束的制造至关重要。下料时将折流板毛坯去掉毛刺并校平, 13块为一组, 重叠、压紧后沿周边点焊, 然后一起钻孔。为了保证折流板的孔心与管板的孔心在同一直线上, 可将钻好孔的管板当作模板, 与折流板固定后进行钻孔, 但须注意, 为防止误差的产生, 当作模板的管板不能重复使用。折流板钻完孔后找准外圆, 上车床加工外圆, 最后按照折流板次序, 依次做好标记。

2.4.3 换热管的加工

换热管下料时应留有5mm左右的余量;对管头进行抛磨除油污处理, 抛磨长度不小于管板厚度的2倍。穿入后应保证管板两端换热管伸出长度在3～4mm, 超出部分用齐口器修齐。

2.4.4 管束组装

在将管束穿入壳体之前, 应检查筒体内表面焊缝是否打磨齐平。先用卡具将固定管板固定在台架的装配位置上并找正;然后用拉杆将折流板、支持板以定距管分割装配在固定管板上, 并进行轴向及水平找正, 将换热管穿入管板及折流板孔内, 且伸出固定管板大约100mm;最后将浮动管板固定在台架的装配位置上, 调节两管板间距并找正, 将换热管反向穿至浮动管板内。穿管时应注意不应强行敲打, 以免换热管表面出现划伤或管口变形, 管束装配应保证管板与管子垂直及管板间的相互平行。管板间距从圆周方向测量四点, 间距之差应不超过3mm。

穿管时还应注意穿管的顺序, 由下向上穿管, 避免无序穿插。

2.5 换热管与管板的连接[3]

换热管与管板的连接是管壳式换热器中最关键的工序, 因为, 两者之间的连接处通常是换热器最容易渗漏的地方, 若连接质量不好, 则直接影响工艺操作的正常进行。根据该设备设计要求采用强度焊+贴胀的连接方法。这种胀焊结合的方法能提高接头的抗疲劳性能, 更重要的是可以消除应力腐蚀和间隙腐蚀, 因而其使用寿命比单用焊或单用胀时长得多。另外, 还可使管板温度趋向管程介质的温度, 可以减小管板两侧的温度差, 有利于管板密封的可靠性。采用先焊后胀的方法能够有效防止接头缝隙中的油污对焊缝质量的影响。后胀可以使胀口胀后的残余应力不会松弛, 避免了因焊接高温而发生松弛。在胀接中应注意采用合理的胀接顺序, 以防止胀后管板变形过大。胀接后管板密封面的不平度不应超过2mm。焊接采用管板自动焊, 这种焊接方法热量小、热影响区小, 可减小焊接变形、提高焊接质量。

2.6 组装及水压试验[5]

水压试验前应对壳体进行认真检查和清扫, 不得留有焊疤、焊条头、焊接飞溅物、浮锈及其它杂物。装配吊装管束时, 应采取必要的防护措施, 防止管束变形和损伤换热管。壳体法兰紧固螺栓至少应分三遍进行, 对称紧固。每一遍的起点应相错1200。该换热器要进行三遍水压试验, 管头、管程、壳程试验压力均为2.0MPa。经三遍压力试验后, 管头无渗漏出现, 接管及法兰处无泄漏, 设备没有出现变形, 证明此设备试压合格。

3 结语

采取上述方法制造的贫溶剂深冷器经检验完全符合图样要求, 说明制造工艺是完全正确的。通过了解贫溶剂深冷器加工过程, 掌握其制造要点, 熟悉了浮头式换热器的制造工艺, 提高了运用综合知识解决实际问题的能力, 对今后类似换热器生产实践具有一定的指导作用。

参考文献

[1]GB150-1998, 钢制压力容器[M].中国标准出版社.

[2]GB 151-1999, 管壳式换热器[M].中国标准出版社.

[3]常用压力容器手册[M].机械工业出版社, 2005.

[4]换热器[M].化学工业出版社, 2005.