換熱塔盤結構設計的改進

邱明濤韓玉梅 馬卿尹 君東中國石油工程建設公司華東設計分公司 青島 266071

技術改造

換熱塔盤結構設計的改進

邱明濤*韓玉梅 馬卿尹 君東中國石油工程建設公司華東設計分公司 青島 266071

簡介焦化、催化分餾塔換熱塔盤的作用，針對原設計塔盤在高溫高速油氣作用下易發生脫落的問題，找出設計改進方法，解決換熱塔盤的脫落。

換熱塔盤脫落設計改進

1 前言

換熱塔盤是焦化、催化分餾塔重要的部件之一，具有冷卻和洗滌功能。人字擋板或舌形塔板的板效率非常低，從傳質角度考慮并不是非常理想的塔板，但其脫過熱功能可以將呈過熱狀態的反應油氣冷卻到飽和狀態;洗滌功能可以降低反應油氣中攜帶的焦粉或催化劑，有效地防止塔盤堵塞。其他一些較之高效的塔板不適用于這種工況，所以綜合考慮脫過熱段選用人字擋板或舌形塔板是最為理想的，見圖1。

圖1 換熱塔盤

某石化焦化分餾塔，在運行中洗滌段換熱塔盤發生脫落，造成分離塔盤堵塞、塔盤效率及液收下降。在對脫落的塔盤進行更換后，使用不到半年又發生脫落，不得不將換熱塔盤直接焊接到支撐梁上，對以后檢修造成很大的不便。

2 原始設計介紹

在原設計中，采用塔盤支撐梁，見圖2。塔盤支撐梁兩端焊接螺栓，用卡子將塔盤支撐梁固定在兩側的支撐圈或主梁上，見圖3。

圖2 塔盤支撐梁

圖3 塔盤支撐梁與支持圈連接形式

在塔盤支撐梁的立板上開設半圓形槽，將螺母點焊于槽內。塔盤板之間全部用卡子固定在腹板上，裝配形式見圖4。塔盤與支持圈的連接見圖5。

圖4 塔盤與塔盤支撐梁之間裝配形式

此結構形式的缺點:

(1)兩端僅靠卡子固定，任意一個卡子出現問題都可能會出現脫落的情況。

圖5 塔盤與支持圈連接形式

(2)塔盤支撐梁結構復雜、制造周期較長。

(3)各個部件之間僅靠螺栓的扭緊力固定，沒有形成有機的整體。

(4)螺栓主要承受拉應力，容易松動。

焦化分餾塔進料口氣速快、溫度約400℃，在高溫、高速油氣的作用下，塔盤易發生變形，由于此結構只是靠螺栓的擰緊力將各個組件裝配到一起，受介質沖擊的震動作用，螺栓容易松動，繼而發生塔盤被吹落的情況。

3 設計改進

原支持圈及主梁形式不變，只對塔盤支撐梁和塔盤形式進行修改。

用一塊δ=14mm的鋼板作為塔盤支撐梁，在梁上開Φ14mm的螺栓孔，梁的兩側開14mm的槽，見圖6。安裝時，將塔盤支撐梁卡在支持圈和主梁上，見圖7。

圖6 改進后的塔盤支撐梁

塔盤板兩端各折出30mm的直邊段，在塔盤板的直邊段上開設Φ14mm的螺栓孔，在塔盤板與塔盤支撐梁之間使用M10螺栓連接，裝配形式見圖8，塔盤與支持圈的連接跟原設計一致，見圖5。

改進后的結構形式的優點:

圖7 改進后的支持圈與塔盤支撐梁裝配形式

圖8 改進后的塔盤與塔盤支撐梁裝配形式

(1)塔盤支撐梁結構簡單，制造安裝方便。

(2)塔盤支撐梁卡在支持圈里，不易松動。

(3)塔盤與塔盤支撐梁之間采用螺栓鉸接，可以形成一個有機的整體。

(4)增加螺栓鉸接，減少了卡子的使用。

使用改進后的方法，即使塔盤與支持圈之間的卡子松動，但由于塔盤與塔盤支撐梁之間采用鉸接，所以也不會發生塔盤被大面積吹落的情況。

4 結語

(1)在對焦化分餾塔進行改造后，未發生換熱塔盤被吹落的情況。

(2)改造后的塔盤結構解決了焦化和催化分餾塔中換熱塔盤的脫落和換熱塔盤后脫落造成的油氣結焦及焦粉或催化劑攜帶對分離塔盤的堵塞，同時也節約了材料。

(3)改進后的結構同樣適用于焦化裝置中放空冷塔中的換熱塔盤。

Brief introduction of the role of heat transfer trays of coking and catalytic rectifying column，pointing to the original designed trays prone to dropping under the action of oil-gas in high temperature and high rate conditions，identify the design improvement methods to solve the problem of heat transfer tray dropping．

Improvement of Structural Design of Heat Transfer Tray

Qiu Mingtao，et al
(China Petroleum Engineering＆Construction Corp．East China Design Brach，Qingdao 266071)

heat transfer traydroppingdesignimprovement

*邱明濤:工程師。2006年7月畢業于石油大學過程裝備與控制工程專業。從事非標設備及壓力容器設計工作。聯系電話:(0532)80950314，E－mail:qiumingtao@cnpccei.cn

2011－11－22)