大型催化裂解反應(yīng)器旋風(fēng)系統(tǒng)及安裝

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摘要：針對催化裂解裝置反應(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，做到隨時測量、隨時調(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年重點技改項目，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2600t；總工期50天，旋風(fēng)組對質(zhì)量與翼閥安裝角度一次合格至關(guān)重要，是實現(xiàn)施工進度目標(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）作為整個裝置核心設(shè)備，反應(yīng)器（900-T-4101）內(nèi)一級旋風(fēng)和二級旋風(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，且催化劑進入油漿系統(tǒng)使油漿固含量持續(xù)走高，已達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，項目團隊對反應(yīng)器（900-T-4101）進行系統(tǒng)改造，現(xiàn)已平穩(wěn)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(chǔ)。該工程的安裝要點、難點主要體現(xiàn)在以下三個方面：反應(yīng)器旋風(fēng)單體部件規(guī)格大，一級旋風(fēng)φ1536mm×9196mm，11.32t，二級旋風(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）項目施工前，項目部多次派人到SEI總部、營口生產(chǎn)廠家對接，組織參與施工的相關(guān)人員對反應(yīng)器旋風(fēng)及翼閥安裝技術(shù)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(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(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、整體吊裝，需提前制安組對平臺。（3）效驗數(shù)顯電子角度儀，確定其準(zhǔn)確度。（4）翼閥安裝前對旋風(fēng)分離器及料腿再次復(fù)核垂直度，合格后方可組對翼閥。（5）旋風(fēng)分離器安裝時需根據(jù)旋風(fēng)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(jīng)檢查驗收合格后方可使用。

2.1旋風(fēng)安裝

旋風(fēng)懸掛及安裝調(diào)整次序為：制作組對框架→旋風(fēng)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(fēng)（外圈）→懸掛二級旋風(fēng)（內(nèi)圈）→旋風(fēng)掛吊桿→一級旋風(fēng)調(diào)整→臨時固定→一級與二級旋風(fēng)方口組對→調(diào)整，二級旋風(fēng)調(diào)整（內(nèi)圈）→方口焊接→二級旋風(fēng)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(jié)構(gòu)組對框架。為節(jié)省施工時間，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(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向內(nèi)傾斜的可能性，同時為方便組對，在旋風(fēng)組對前制作組對加固平臺。平臺高度8m，因框架基礎(chǔ)未回填，平臺承受將近600t重量，對框架內(nèi)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(fēng)器就位位置開φ1000mm孔12個，φ1350mm孔12個，此時旋風(fēng)剛好卡在孔洞內(nèi)，保證旋風(fēng)器能夠垂直進入。2.1.3旋風(fēng)吊至組對平臺。將24組旋風(fēng)按圖紙方位要求，依次吊入組對平臺，并做初步調(diào)整。在框架立柱頂板上劃線（φ13,600mm），將上封頭吊至組對框架，管口方位與在反應(yīng)器頂部相同，同時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)頂部對稱位置焊接2個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)計標(biāo)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(fēng)方口插入一級旋風(fēng)方口內(nèi)。第二步：調(diào)整一級旋風(fēng)垂直度，在旋風(fēng)0°、90°、180°、270°四個方向各焊接一根φ8L=150mm鋼筋短節(jié)，0°與180°，90°與270°對稱測量；線墜從旋風(fēng)頂部1m位置，總長超過9m，左右擺動幅度較大，為保證測量準(zhǔn)確，準(zhǔn)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(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，要求旋風(fēng)垂直度偏差≤5mm，通過倒鏈拉動來調(diào)整。第三步：將一級旋風(fēng)臨時固定，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：一級與二級旋風(fēng)方口組對，二級旋風(fēng)方口內(nèi)插入一級旋風(fēng)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(fēng)找正方法對二級旋風(fēng)進行垂直度調(diào)整并臨時加固。第六步：一、二級旋風(fēng)方口焊接，此時兩組旋風(fēng)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(fēng)垂直度同時進行調(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，不能留有殘渣，否則吊桿壓板無法水平，進而影響旋風(fēng)垂直度的調(diào)整；旋風(fēng)整體垂直度調(diào)整完成后再次進行臨時加固，按照設(shè)計要求對軸銷套環(huán)點焊。第七步：安裝二旋升氣管，將二級旋風(fēng)與內(nèi)集氣室連通，然后拆除臨時固定支架，旋風(fēng)組對安裝完成，此過程特別注意事項：二級升氣管與內(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旋風(fēng)焊口水平，升氣管上端對接在哪里，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對旋風(fēng)垂直度的影響。第八步：聯(lián)合驗收。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)試驗后確定，其允許偏差為±0.5°使用三角函數(shù)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(shè)計要求≤0.5°），加上焊接過程中的微小變形，計算數(shù)據(jù)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(shè)計要求。要改變此現(xiàn)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(huán)節(jié)做到隨時測量、隨時調(diào)整，原來的三角函數(shù)計算法改用電子數(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(zhì)鋼板制作，規(guī)格：200mm×50mm，分四個方向：0°、90°、180°、270°，點固完測量四個方向數(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收，本次反應(yīng)器技改24臺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(jīng)驗。

參考文獻：

[1]石油化工隔熱耐磨襯里設(shè)備和管道施工質(zhì)量驗收規(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