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细说塔式容器知识应用介绍

文章出处:塔式容器     发布时间 :2020-6-2 10:28:16     浏览量:530
       塔器作为汽-液和液-液进行传质与传热的重要设备,广泛应用于炼油、石油化工、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离,涉及蒸(精)馏、吸收、解吸、汽提、萃取等化工单元操作。塔设备的性能对于整个装置和企业的生产能力、产品质量、消耗定额及三废、环保等方面均有重要影响。
一、塔式容器分类
1.  按操作压力分有加压塔、常压塔及减压塔;  
2.  按单元操作分有精馏塔、吸收塔、解吸塔、淬取塔、反应塔、干燥塔等;  

3. 按内件结构分有板式塔、填料塔。

                       塔式装置

二、塔式容器与直立设备
      化工厂的各种容器都是通过支座固定在生产过程中的某一位置上,我们把垂直安装的,外形为圆形的容器称为直立设备。常见的有塔器、反应器、立式罐等。
      塔式容器是直立设备中的一种,是化工、炼油生产中重要的设备之一。它可使气液或液液两相之间进行紧密接触,达到传质及传热的目的。塔式容器的主要特点是:体型高,长宽比大,荷载重,塔身除了承受压力载荷、温度载荷外,还承受风载荷、地震载荷和重量载荷。塔式容器的支座通常为裙式支座,塔式的整个重量都是由裙座支撑,地脚螺栓又将裙座固定在基础上。
三、常见腐蚀部位、形态
1、氢氟酸的腐蚀 
       腐蚀部位:主要是烷基化装置内与介质接触的设备及管道,以洗化厂烷基苯装置为主。 
       腐蚀形态:为均匀腐蚀;氢鼓泡和氢脆;应力腐蚀和缝隙腐蚀4种。  
       腐蚀原因:氢氟酸对金属材料的腐蚀是电化学腐蚀,其腐蚀是按电化学过程进行,即阳极产生金属溶解(均匀腐蚀)阴极析出氢,导致氢鼓泡、氢脆及应力腐蚀开裂。  
       防护措施: 
        a、材料选用  碳钢在65 ℃以下,浓度大于75%的氢氟酸介质中油较好的抗腐蚀性能,但应选用镇静钢板。在温度大于71 ℃且低于136 ℃时,任意浓度的氢氟酸介质中均可适用于蒙乃尔合金,但当介质带有氧或铁盐等有害杂质时期耐蚀性能就有所降低。 
        b、制造的特殊要求  凡是和氢氟酸介质接触的碳钢、蒙乃尔设备焊接后应经消除应力热处理。焊缝硬度不应大于HB235. 
2、HCl-H2O腐蚀  
       腐蚀部位:常压塔顶五层塔盘,塔体,部分挥发线及常压塔顶冷凝冷却系统;减压塔部分挥发线和冷凝冷却系统。  
       腐蚀形态:碳钢部件的全面腐蚀、均匀减薄;Cr13钢的点蚀以及1Cr18Ni9Ti不锈钢为氯化物应力腐蚀开裂。  
       腐蚀原因:原油中含有的氯盐加热到120℃ 以上时,开始水解生成HCl,在塔顶低温部位遇水滴形成盐酸,成为腐蚀性极强的稀盐酸腐蚀环境。与设备本体发生化学腐蚀。有硫化氢存在时进一步加剧腐蚀。  
       防护措施:以工艺防护为主,材料防腐为辅。工艺防护即“一脱四注”:原油深度脱盐,脱盐后原油注碱、塔顶馏出线注氨(或胺)、注缓蚀剂、注水。
   该项防腐措施的原理是除去原油中的杂质,中和已生成的酸性腐蚀介质,改变腐蚀环境和在设备表面形成防护屏障。材料防腐即在工艺防护基础上,提高材料等级,选用20R+0Cr13复合板制造常压塔顶5层塔盘部位壳体。
3、S-H2S-RSH腐蚀 
       高温硫腐蚀部位:焦化分馏塔底系统严重,蒸馏减压塔底系统次之,催化分馏塔底系统又次之。  
       腐蚀形态:化学腐蚀,均匀减薄  
       腐蚀原因:硫化氢、硫醇和单质硫在350~400 ℃都能与金属直接发生化学反应,而且硫化氢在340~400 ℃分解出来的元素硫有更强的活性,使腐蚀更为激烈。 
       防护措施:主要是选用耐蚀钢材。如20R+0Cr13复合板  
4、RCOOH(环烷酸)腐蚀  
       腐蚀部位:减压炉出口转油线、减压塔进料段以下部位为重。常压炉出口转油线及常压炉进料段次之。焦化分馏塔集油箱部位又次之。  
       腐蚀形态:遭受腐蚀的钢材表面光滑无垢,位于介质流速低的部位腐蚀仅留下尖锐的孔洞;高流速部位的腐蚀则出现带有锐边的坑蚀或蚀槽。  
       腐蚀原因:环烷酸在低温时腐蚀不强烈。一旦沸腾,特别是在高温无水环境中,腐蚀为激烈: 2RCOOH+Fe----Fe(RCOO)2+H2 
       当酸值大于0.5mg KOH/g原油,温度在270~280 ℃和350~400 ℃时,环烷酸腐蚀严重。  
       防护措施:主要是选用耐蚀钢材,如316L等;设备管道以及炉管弯头内壁焊缝应磨平,保持内壁光滑,防止预生涡流而加剧腐蚀;适当加大炉出口转油线管径,降低流速。 
四、主要构件及作用
     无论是板式塔还是填料塔,除了各种内件之外,均由塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台等组成。
1、塔体  塔体即塔设备的外壳,常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上下封头组成。塔设备通常安装在室外,因而塔体除了承受一定的操作压力(内压或外压)、温度外,还要考虑风载荷、地震载荷、偏心载荷。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求 
2、除沫器  用于捕集夹带在气流中的液滴。除沫器工作性能的好坏对除沫效率、分离效果都具有较大的影响。 
3、吊柱  安装于塔顶,主要用于安装、检修时吊运塔内件。
4、支座  塔体支座是塔体与基础的连接结构。因为塔设备较高、重量较大,为保证其足够的强度及刚度,通常采用裙式支座。 
5、人孔及手孔  为安装、检修、检查等需要,往往在塔体上设置人孔或手孔。不同的塔设备,人孔或手孔的结构及位置等要求不同。 
6、接管  用于连接工艺管线,使塔设备与其他相关设备相连接。按其用途可分为进液管、出液管、回流管、进气出气管、侧线抽出管、取样管、仪表接管、液位计接管等。 
五、常见故障
1、剧烈振动 
       在风力作用下产生的诱导振动会使塔设备产生共振,轻者使塔产生严重弯曲、倾斜,塔板效率下降,影响塔设备的正常操作,重者使塔设备导致严重破坏,造成事故。  
      处理措施: 
      (1)采用扰流装置 :合理地布置塔体上的管道、平台、扶梯和其他的连接件可以消除或破坏卡曼旋涡的形成。在沿塔体周围焊接一些螺旋型板可以消除旋涡的形成或改变旋涡脱落的方式,进而达到消除过大振动的目的。此方法在某些装置上已成功应用。螺旋板焊接在塔顶部1/3塔高的范围内,它的螺距可取为塔径的5倍,板高可取塔径的1/10。
      (2)增大塔的阻尼 :增加塔的阻尼对控制塔的振动起着很大的作用。当阻尼增加时塔的振幅会明显下降,当阻尼增加到一定数值后,振动会完全消失。塔盘上的液体或塔内的填料都是有效的阻尼物。研究表明,塔盘上的液体可以将振幅减小10%左右。 
2、裙座焊缝开裂  
        裙座焊缝位置较低,承受较大的风弯矩,在交变应力作用下,极易发生焊缝开裂,甚至裙座与塔体分离,造成恶性事故。  
       处理措施:保证制造质量,消除焊接缺陷,加强日常检查,发现异常及时处理。
3、底脚螺栓松动     
       由于底脚螺栓随着风向的变化承受着交变应力,容易发生螺帽松动,严重时会发生脱落,危及设备本体安全。 
       处理措施:加强日常检查,发现异常及时处理。  
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