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1、安全分析大型焦炭塔鼓胀变形的分析和测量程茂,叶宇峰,钟丰平(浙江省特种设备检验研究院,浙江杭州310020)摘要:焦炭塔是炼油延迟焦化装置的核心设备,鼓胀变形是其常见的缺陷,鼓胀变形量数据的准确与否对正确评估焦炭塔安全性能起着决定性的作用。对焦炭塔鼓胀变形的机理、部位进行分析,采用一种新的测量和数据处理方法对鼓胀进行精确测量,并对数据图形模拟分析,从而给出焦炭塔鼓胀的准确数据。关键词:焦炭塔;鼓胀;测量;激光;全站仪中图分类号:TQ053.5文献标识码:A文章编号:1001-4837(2008)
2、09-0034-04AnalysisandMeasureontheBulgingDeformationfortheCokeColumnCHENGMao,YEYu-feng,ZHONGFeng-ping(ZhejiangSpecialEquipmentInspectionandResearchInstitute,Hangzhou310020,China)Abstract:Thecokecolumnisthekeypressurevesseloftheoilrefininginstallation,
3、thebulgingdeforma2tionisusualonthecokecolumnafterlongtimeservice.Itisimportantforthesafetyofthecokecolumnthatthedataofthebulgingdeformationisaccurate.Throughexperimentationandanalyzingthemecha2nismofthebulgingdeformation,awayhowtomeasurethebulgingdef
4、ormationwasgivenbythelasere2lectronictotalstation.Keywords:cokecolumn;bulgingdeformation;measure;laser;electronictotalstation2焦炭塔工艺特点和鼓胀产生的机理、特点分析1前言2.1焦炭塔工艺特点延迟焦化是以渣油或类似渣油的各种重质油、焦炭塔是一种从室温到高温周期性运行的塔污油及原油为原料,通过加热炉快速加热到一定的器。介质的温度为495℃,进油时塔体局部最高壁温度后进入焦炭
5、塔,在塔内适宜的温度、压力条件下温超过475℃,由下至上在393～475℃之间,操作发生裂解、缩合反应,生成气体、汽油、柴油、蜡油、循压力为0.15～0.17MPa之间。环油组分和焦炭的工艺过程,而焦炭塔则是焦化装2.2鼓胀产生机理置的核心设备。焦化装置的反应器、加热炉、分馏焦炭塔在整个生产周期中,塔壁各处在整个周塔、放空系统、冷切焦水处理系统、水力除焦系统等期的每一瞬间温度都是不同的,其纵向、环向及在厚均与之有关。虽然焦炭塔是一个空筒设备,但它的度方向都存在着温差,故在塔壁内存在着一个十分作用
6、几乎涉及到全装置的工艺过程,因此焦炭塔能复杂的三维温度场。特别是在升温和降温的过程否安全运行对整套装置起关键性的作用。中,由各部不同温度产生的热变形不一致,产生了相·34·第25卷第9期压力容器总第190期互的约束和牵制,从而在塔壁上也产生了热应力,结蠕变,450℃的蠕变极限为44MPa(此时相应的蠕-5果是高温区受压,低温区受拉,如果这时的综合应力变速率为1×10%/h)。根据某炼油厂对焦炭塔超过了材料在该温度下的屈服强度,会引起塔壁的塔体的受力分析,膜应力较小,轴向应力为10.9局部塑性变形
7、。反复循环,将出现“热应力棘轮现MPa,环向应力为21.8MPa;而热应力较大,进油阶象”,它比相同的定常应力的静态蠕变要大得多,这段由外壁厚度方向引起的环向和轴向热应力为44.8就是焦炭塔鼓胀变形的主要原因。MPa。冷却期间,轴向温差所产生的环向和轴向热2.3鼓胀的特点应力分别为80.5和24.15MPa(平均值)。由此可根据有关资料显示,焦炭塔的鼓胀变形是一个见,热应力和内压产生的应力叠加已超过56MPa,普遍的现象。由于环缝具有较高的屈服强度,该焊且在420℃以上持续20多小时,足以使材料
8、发生蠕缝厚度又比母材稍厚一些,因而显示出较少的鼓胀,变。所以使用20g钢板易产生“糖葫芦”现象。而而塔壁钢板则径向鼓凸,整体呈现糖葫芦状。在焦15CrMo钢的475℃蠕变极限为100MPa(相应的蠕-5炭塔寿命的早期,变形部位仅局限于塔体下部,随着变率也为1×10%/h),几乎是20g的2倍。如按时间的推移,上部产生的鼓胀更加明显。塔壁的鼓上述焦炭塔的应力分析,其热应力和内压产生的应凸变形过程如图1所示。力叠加亦小于15CrMo的蠕变极限110MPa。由此可见,如选用15CrMo钢,焦炭塔发生蠕
