大型石化塔設(shè)備的特點分析與設(shè)計探討

楊東東　李曉旭　鉉燁

摘 要：隨著石油化工裝置發(fā)展的大型化趨勢，大型塔設(shè)備的數(shù)量逐漸增多，其設(shè)計質(zhì)量對于各項生產(chǎn)活動的順利開展具有十分重要的實際意義。本文對大型塔設(shè)備進行了一定的分析，在此基礎(chǔ)上，進一步論述了大型塔設(shè)備的特點，并對其設(shè)計過程中的關(guān)鍵點進行了比較深入的分析研究，有助于促進大型塔設(shè)備設(shè)計質(zhì)量的不斷提高，對于從事相關(guān)設(shè)計工作的技術(shù)人員具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：大型塔;分析;設(shè)計

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，塔器正在向著大型化、高參數(shù)以及長周期的方向發(fā)展，大規(guī)格塔器在煉油、煤化工以及石油化工等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，其工作場合和環(huán)境也復(fù)雜多變，這就對大型塔的整體質(zhì)量提出了非常高的要求。因此，為了確保大型塔能夠進行安全平穩(wěn)的運行，就要對其特點進行深入的分析，并結(jié)合實際的工作要求進行有針對性的設(shè)計，進而確保其能夠符合安全生產(chǎn)的要求。

2 塔設(shè)備分析

對于塔設(shè)備而言，根據(jù)其工作壓力的不同可以分為：減壓塔、加壓塔以及常壓塔等三種類型;根據(jù)其具體的操作單元，塔設(shè)備主要包括：干燥塔、精餾塔以及反應(yīng)塔等類型;根據(jù)塔內(nèi)填料的不同可以分為：浮閥塔、泡罩塔以及篩板塔等;根據(jù)塔內(nèi)部的構(gòu)件，塔設(shè)備包括板式塔和填料塔，不同類型的塔工作要求不同，在實際的設(shè)計過程中要予以有效的區(qū)分。塔在工作過程中主要起著物質(zhì)分離或傳遞的功能，對于部分特殊類型的塔還負責(zé)進行熱傳遞和化學(xué)反應(yīng)。

3 大型塔設(shè)備的特點

①強度計算，大型塔設(shè)備的質(zhì)量非常大，在對其進行強度計算的過程中，要充分明確塔體與支座的強度和剛度，進而為設(shè)計質(zhì)量提供可靠保障;②制造與運輸，由于大型塔設(shè)備的尺寸超過規(guī)定允許的范圍，這就導(dǎo)致其無法從生產(chǎn)廠家整體運輸至工作現(xiàn)場，需要分片或者分段運輸?shù)浆F(xiàn)場進行組裝和焊接，在設(shè)計過程中要充分結(jié)合該特點進行設(shè)計優(yōu)化;③設(shè)備檢驗，在大型塔設(shè)備中的A、B類焊縫長度數(shù)值往往非常高，在進行全面射線檢測的過程中，所需要的貼片長度較長，這就會造成施工成本和時間的增加。

4 大型塔設(shè)備設(shè)計要點分析

4.1 封頭結(jié)構(gòu)設(shè)計

在大型塔的工作過程中，其工藝和結(jié)構(gòu)對容器封頭并沒有特殊要求，根據(jù)其受力特點可以選擇橢圓形或者半球形封頭，但是由于大型塔封頭的尺寸非常大，如果采用橢圓形封頭，其尺寸就會超過國家相關(guān)標準規(guī)范的要求。同時，對于采用09MnNiDR和Q345R材料的封頭而言，當(dāng)其尺寸超過Φ6500mm時，將難以進行加工制造。對于半球形封頭而言，Φ9000mm尺寸封頭的制造難度并不大，而且還具有良好的經(jīng)濟性和較高的安全性。因此，在設(shè)計過程中，要結(jié)合塔設(shè)備的封頭尺寸進行有針對性的選擇。

4.2 支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計

塔體常用裙座支撐，裙座殼分為圓筒形和圓錐形兩種。一般情況首選圓筒形裙座殼，它不僅制作方便，受力也較錐形殼好。對于符合下述條件的大型塔設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)，需要優(yōu)先選用圓錐形裙座：①所使用的地腳螺栓數(shù)量非常大，圓筒形裙座螺栓的布置難度非常大;②根據(jù)生產(chǎn)需要，裙座筒體截面慣性矩需要進行一定范圍的提高;③為了確保安全生產(chǎn)，需要將混凝土基礎(chǔ)頂面的壓應(yīng)力限制在較小的范圍內(nèi)。

4.3 裙座與塔體的連接設(shè)計

搭接式連接由于受到剪應(yīng)力和溫度的限制，在實際的應(yīng)用范圍非常有限，而對接式會由于塔尺寸的增加，高徑比增大，在其工作過程中所受到的風(fēng)載和地震載荷非常復(fù)雜，進而導(dǎo)致焊接接頭處的受力變得非常復(fù)雜，這就會給安全生產(chǎn)帶來不小的隱患。

目前一種新型的連接方式，需要將環(huán)形托板點焊于大型低溫塔器塔體的下封頭和裙座上，然后在環(huán)形托板的下表面進行對焊操作，進而形成一定厚度的堆焊層。為了確保堆焊質(zhì)量，需要對下堆焊層進行無損檢測，再在下堆焊層的上表面上進行上堆焊層的焊接，確保其與下封頭和裙座的連接處能夠進行圓滑過渡，并進行無損檢測。該種連接方式操作簡單，接頭焊接質(zhì)量易于保障，同時還便于無損檢測，適用于大型塔設(shè)備裙座與塔體的之間的連接。

4.4 安全設(shè)計

首先，需要對大型塔的密封系統(tǒng)進行強化設(shè)計，尤其是在粉塵和有毒氣體的生產(chǎn)系統(tǒng)中，需要提高設(shè)備的密封性能，為安全生產(chǎn)提供良好的基礎(chǔ);其次，對于大型塔設(shè)備而言，需要重視儀表和自動控制設(shè)計，進而確保能夠?qū)φ麄€生產(chǎn)過程進行實時的監(jiān)控，一旦出現(xiàn)問題就能立即相應(yīng)的應(yīng)對措施;最后，完善裝置的布置設(shè)計，為了避免大型塔設(shè)備對周圍設(shè)備和建筑物造成不利影響，其防火間距要嚴格按照國家相關(guān)的標準規(guī)范進行設(shè)計。

5 結(jié)語

總而言之，由于大型塔的規(guī)格尺寸非常大，為了確保其能夠進行安全的運行，就要對其特點進行系統(tǒng)全面的分析研究，并采取有針對性的設(shè)計，進而能夠提高大型塔的設(shè)計質(zhì)量，為各項生產(chǎn)工作的順利進行提供可靠保障。

參考文獻：

[1]李斐凡.石油化工裝置大型塔器安裝及質(zhì)量控制[J].智能城市，2018（02）：91-92.

[2]張明.大型塔器設(shè)計、制造、運輸及吊裝注意點[J].化工裝備技術(shù)，2019（02）：115-121.

[3]吳江.大型塔器分段制造質(zhì)量控制[J]. 化工設(shè)計通訊，2018 （05）：159-160.

[4]白明粹，郝雄慧.我國大型塔器技術(shù)發(fā)展研究[J].石化技術(shù)，2017（27）：246-246.

作者簡介：

楊東東（1987- ），男，遼寧省撫順市人，本科，畢業(yè)于遼寧石油大學(xué)，中級工程師，壓力容器設(shè)備設(shè)計工作。