大型催化裂解反應器旋風系統及安裝

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

關鍵詞：催化裂解;反應器;翼閥

DCC裝置反應器技改作為榆能化2021年重點技改項目，反應器內件更換在裝置停車期間，性質屬于檢修施工，難度大、工期緊，任務重。本次技改內容包括反應器大封頭分片組裝更換、旋風分離系統更換、內提升管更換、汽提段擋板更換及底封頭、催化劑出口更換、拆裝量共計2600t；總工期50天，旋風組對質量與翼閥安裝角度一次合格至關重要，是實現施工進度目標的關鍵因素之一。

1工程概況

150萬噸/年催化裂解（DCC）制乙烯裝置再生器、反應器（以下簡稱兩器）作為整個裝置核心設備，反應器（900-T-4101）內一級旋風和二級旋風各12組。DCC裝置反應器旋風分離器入口變形嚴重，二級料腿堵塞，內件破損嚴重導致大量催化劑流失，兩器催化劑藏量降低，催化劑單耗偏高，且催化劑進入油漿系統使油漿固含量持續走高，已達26g/L，造成油漿系統油漿泵、管道、閥門經常堵塞，導致裝置多次被迫停車。為解決此問題，項目團隊對反應器（900-T-4101）進行系統改造，現已平穩運行三個月，且油漿固含量保持在4.4g/L，為裝置長周期運行打下堅實的基礎。該工程的安裝要點、難點主要體現在以下三個方面：反應器旋風單體部件規格大，一級旋風φ1536mm×9196mm，11.32t，二級旋風φ1468mm×8418mm，9.33t，垂直度難控制；本次施工屬舊設備改造，不確定因素多；翼閥安裝角度要求較高。

2反應器旋風系統及翼閥安裝關鍵技術

反應器旋風系統及翼閥安裝之前的施工準備工作如下：（1）項目施工前，項目部多次派人到SEI總部、營口生產廠家對接，組織參與施工的相關人員對反應器旋風及翼閥安裝技術要求、施工難點、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，應用數顯電子角度儀，根據測量值確定焊接變形方向，調整施焊順序，從而控制焊接變形，最后形成作業指導書，對所有參與施工的項目管理及施工管理人員進行了安全技術交底。（2）本次施工反應器上封頭及旋風系統在地面組對、整體吊裝，需提前制安組對平臺。（3）效驗數顯電子角度儀，確定其準確度。（4）翼閥安裝前對旋風分離器及料腿再次復核垂直度，合格后方可組對翼閥。（5）旋風分離器安裝時需根據旋風的實際重量及布置形式，確定臨時懸吊、支撐的形式及材料的選型，確認安全后方可實施，臨時吊耳、支撐經檢查驗收合格后方可使用。

2.1旋風安裝

旋風懸掛及安裝調整次序為：制作組對框架→旋風吊至組對框架→封頭吊至組對框架→在吊座吊耳上掛倒鏈→懸掛一級旋風（外圈）→懸掛二級旋風（內圈）→旋風掛吊桿→一級旋風調整→臨時固定→一級與二級旋風方口組對→調整，二級旋風調整（內圈）→方口焊接→二級旋風與升氣管焊接→升氣管與集氣室焊接→軸銷點焊→驗收。2.1.1制作鋼結構組對框架。為節省施工時間，在地面組裝反應器上封頭與旋風分離器，然后整體吊裝。先制作鋼結構組對框架，框架主體形式為圓形結構，中心直徑與封頭直徑一致13.6m，設置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（旋風長度9.2m），框架承載力經SEI設計確認。2.1.2制作組對加固平臺。因框架對稱方向無任何支撐梁，考慮旋風器單體質量11.32t，如果直接把旋風固定在立柱上，存在立柱承受不住會向內傾斜的可能性，同時為方便組對，在旋風組對前制作組對加固平臺。平臺高度8m，因框架基礎未回填，平臺承受將近600t重量，對框架內地面初步夯實后鋪滿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），按照旋風器就位位置開φ1000mm孔12個，φ1350mm孔12個，此時旋風剛好卡在孔洞內，保證旋風器能夠垂直進入。2.1.3旋風吊至組對平臺。將24組旋風按圖紙方位要求，依次吊入組對平臺，并做初步調整。在框架立柱頂板上劃線（φ13,600mm），將上封頭吊至組對框架，管口方位與在反應器頂部相同，同時保證封頭的整體水平度。2.1.4旋風組裝。第一步：在每組旋風頂部對稱位置焊接2個10t吊耳，利用吊座內接管原有吊耳，掛倒鏈先將旋風提至設計標高，一級與二級成對進行，先提一級，后提二級，要保證二級旋風方口插入一級旋風方口內。第二步：調整一級旋風垂直度，在旋風0°、90°、180°、270°四個方向各焊接一根φ8L=150mm鋼筋短節，0°與180°，90°與270°對稱測量；線墜從旋風頂部1m位置，總長超過9m，左右擺動幅度較大，為保證測量準確，準備8個水桶，里面放2/3機油，能夠盡量減少線墜的擺動幅度，以確保測量數據的準確度，要求旋風垂直度偏差≤5mm，通過倒鏈拉動來調整。第三步：將一級旋風臨時固定，主要是在旋風末端，可以用[14以上槽鋼與立柱、托盤支撐焊接。第四步：一級與二級旋風方口組對，二級旋風方口內插入一級旋風方口，使用框式水平儀測量，水平度≤1mm，找平后進行點焊。第五步：按照一級旋風找正方法對二級旋風進行垂直度調整并臨時加固。第六步：一、二級旋風方口焊接，此時兩組旋風已成為一個整體，拆除臨時加固槽鋼，安裝吊桿，吊桿懸掛以后通過吊座上端螺桿對兩組旋風垂直度同時進行調整，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，不能留有殘渣，否則吊桿壓板無法水平，進而影響旋風垂直度的調整；旋風整體垂直度調整完成后再次進行臨時加固，按照設計要求對軸銷套環點焊。第七步：安裝二旋升氣管，將二級旋風與內集氣室連通，然后拆除臨時固定支架，旋風組對安裝完成，此過程特別注意事項：二級升氣管與內集氣室連通部位孔先不開，待旋風整體調整完成后，保證升氣管下端口與二級旋風焊口水平，升氣管上端對接在哪里，就在哪里開孔，保證無應力焊接，最大程度減小升氣管焊接時對旋風垂直度的影響。第八步：聯合驗收。反應器（900-T-4101）旋風分離器及料腿全長不垂直度偏差≤5mm，旋風分離器入口標高允許偏差不大于5mm[1]。本次12組旋風安裝完成測量值見表1。

2.2翼閥安裝

2.2.1準確保證翼閥裝角度。以往翼閥安裝都采用三角函數計算法，如圖1所示：AC=AB×sinα，按照常規方法，因翼閥閥板AB、角度α均為固定值（出廠時已確定），所以安裝過程中需要保證線段AC的長度，才能準確保證翼閥裝角度α，翼閥出口方向應按圖樣要求安裝，折翼板安裝角度應經翼閥冷態試驗后確定，其允許偏差為±0.5°使用三角函數計算法施工，通常只在料腿和翼閥組對、點固、焊接完成后進行測量，但本身翼閥安裝角度太小，且誤差范圍較小（本次施工設計要求≤0.5°），加上焊接過程中的微小變形，計算數據變化很小，在整個施焊完成后再去測量，積累的變形很可能超出了設計要求。要改變此現象，必須確定新的施工思路，項目團隊將整體安裝分解為組對前、組對后、點固、焊接打底、焊接過程、焊接后等6個步驟。各施工環節做到隨時測量、隨時調整，原來的三角函數計算法改用電子數顯角度儀，尤其在施焊過程中，可根據翼閥測量值，確定焊縫變形方向，調整施焊順序，完全可以控制整體變形量，翼閥安裝角度一次驗收合格率提升至98%以上。2.2.2翼閥組對。翼閥組對前要先對料腿垂直度進行測量，測量點選擇料腿下端2m垂直段。翼閥組對焊縫間隙、角度控制：翼閥與料腿焊縫間隙4mm～7mm，翼閥安裝角度＜0.5°。組對完成后角度測量值見表2。翼閥組對完成后進行點固，點固用相同材質鋼板制作，規格：200mm×50mm，分四個方向：0°、90°、180°、270°，點固完測量四個方向數據，根據測量角度值（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，隨時測量并調整。調整依據：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收，本次反應器技改24臺翼閥安裝角度一次合格率100%，測量結果見表4、表5。

3結語

本工程采取在地面預制平臺上組裝旋風及封頭，模塊化吊裝的施工技術，縮短了施工工期，24臺翼閥安裝原定工期7天，最終5天完成，且一次合格率100%，可為同類項目的施工提供可借鑒的經驗。

參考文獻：

[1]石油化工隔熱耐磨襯里設備和管道施工質量驗收規范：SH/T3504-2014.

作者:鐘英 米小龍 張新昌 單位:陜西化建工程有限責任公司