廢酸再生裝置的結構設計

倪光

摘 ?????要：根據(jù)廢酸再生裝置的工藝流程及生產(chǎn)特點，從三個方面討論了該裝置的結構設計。對于結構材料及結構形式的選擇，盡量以混凝土結構為主，尤其是易接觸腐蝕性介質的結構;對于酸堿中和池及排水溝的防滲設計，應先根據(jù)規(guī)范確定污染防治區(qū)的分類，對于確定的分類提出對結構的構造要求，對不同的結構采取相應的防滲措施;對于裝置內建、構筑物的防腐設計，應根據(jù)所接觸腐蝕性介質的含量、環(huán)境相對濕度確定其腐蝕性等級，提出對結構主材的要求，并根據(jù)腐蝕性的強弱程度對不同的結構及部位采取相應的防腐措施;最后，在工程案例中，給出裝置中建、構筑物的防滲及防腐設計的建議做法，并針對結構的特點，給出幾處典型的構造詳圖。

關 ?鍵 ?詞：廢酸再生;防滲;防腐;構造詳圖

中圖分類號：TQ 052 ??????文獻標識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）04-0867-05

Abstract： According to the process flow and production characteristics of waste acid regeneration unit， structural design of the unit was discussed from three aspects. For the selection of structural materials and structural style， concrete structure should be given priority to as far as possible， especially for the structures that are easily exposed to corrosive medium. For seepage prevention design of acid-base neutralization tank and drainage ditch， the classification of pollution prevention area should be determined according to the code first. Based on the classification， construction requirements should be proposed and corresponding seepage prevention measures should be adopted for different structures. For anticorrosion design of buildings and structures in the unit， corrosiveness grade should be determined according to the content of the corrosive medium and relative humidity of the environment. Based on the corrosiveness grade， requirements of main structural materials should be proposed and corresponding anticorrosion measures should be adopted for different structures and parts according to the degree of corrosiveness. At last， in the engineering case， suggestions on seepage prevention and anticorrosion design of buildings and structures in the unit were put forward. According to the characteristics of structures， several typical construction details were also given.

Key words： Waste acid regeneration; Seepage prevention; Anticorrosion; Construction details

廢酸再生裝置，由于其工藝流程及產(chǎn)品的性質，對裝置內的建、構筑物的設計與一般裝置頗有不同。一般石油化工裝置，由于混凝土結構施工周期長、施工精度難以精確控制、抗震性能較差、不易改造、不利于增設后期埋件及支吊架等缺點，除了一些特殊結構，混凝土結構已不如過去使用的那么廣泛，相反，鋼結構由于施工迅速、工廠預制精度高、抗震性能好、便于改造、利于后期的支吊架設置，已越來越多的應用于石油化工裝置，且現(xiàn)階段鋼結構材料的大量生產(chǎn)及鋼材價格的下降也進一步促成了鋼材成為石化裝置中結構主流材料的優(yōu)勢。然而對于廢酸再生裝置，由于其裂解、凈化、轉化、干吸等工段涉及到對硫酸及酸霧的處理，不可避免的會有硫酸、酸霧及其它腐蝕性介質的局部泄露，鑒于上述情況，該裝置的結構材料及結構形式的選用、防滲設計、防腐設計及結構構造的做法均有區(qū)別于一般石油化工裝置之處，本文擬從上述幾方面對廢酸再生裝置的結構設計進行討論，對該裝置的設計思路進行闡述，并對該裝置的結構設計及注意事項等方面進行歸納總結。

1 ?結構材料及結構形式

1.1 ?結構材料

（2）裂縫要求：強腐蝕時，裂縫控制等級為三級，裂縫限值為0.15 mm;中、弱腐蝕時，裂縫控制等級為三級，裂縫限值為0.20。

（3）鋼筋的混凝土保護層最小厚度：強腐蝕時，板、墻為35 mm，梁、柱為40 mm，基礎為50 mm;弱、中腐蝕時，板、墻為30 mm，梁、柱為35 mm，基礎為50 mm。

（4）當樓板上的預留孔有可能接觸腐蝕性介質時，孔洞邊梁與孔洞邊緣的距離不宜小于200 mm，當上續(xù)專業(yè)要求必須在孔洞邊緣布置邊梁時，梁底面及側面宜設置玻璃鋼或樹脂玻璃鱗片涂層[1]。

（5）主要承重構件的縱向受力鋼筋不宜小于16 mm，預埋件宜與受力鋼筋隔離。

（6）外露的預埋件，可根據(jù)腐蝕性等級設置防護層。可采用30～50 mm厚的樹脂或聚合物水泥的混凝土、10～20 mm厚的樹脂或聚合物水泥的砂漿、1～2 mm厚的玻璃樹脂鱗片膠泥、200～320μm厚的防腐蝕涂層等。

（7）基礎的防腐蝕設計要求：

（a）裝置運行過程中泄露的介質對基礎及基礎梁的腐蝕性等級，可比上部結構的腐蝕性等級降低一級;

（b）當污染土、地下水和裝置運行過程中泄露的介質均對基礎有腐蝕時，取其中最強的來確定腐蝕性等級;

（c）裝置運行過程中，當有氫氧化鈉、硫酸滲入土壤時，易使地基土產(chǎn)生膨脹，最小埋置深度為2 m;

（d）基礎墊層可采用100 mm厚瀝青混凝土、150 mm厚碎石灌瀝青、100 mm厚聚合物混凝土等，基礎、墊層及基礎梁均應按防腐蝕規(guī)范采用相應的防護措施。

3.3 ?鋼結構的防腐蝕設計

鋼結構的防腐蝕設計應符合下列規(guī)定：

（1）強腐蝕及中腐蝕時，主要受力構件不宜采用格構式構件、由雙角鋼組成的T形截面、由雙槽鋼組成的工形截面。

（2）為保證鋼構件的耐久性，最小截面厚度取值為：鋼板組合的桿件取6 mm;閉口截面桿件取4 mm，角鋼截面取5 mm。

（3）對重要構件和閉口截面桿件的焊接應連續(xù)，最小焊腳尺寸：角焊縫取8 mm，當桿件厚度小于8 mm時，焊腳尺寸取桿件厚度。

（4）鋼結構表面應按防腐蝕規(guī)范附錄C采用防腐蝕涂層防護。

（5）鋼結構連接的混凝土基礎短柱，高出地面最小高度為300 mm，強腐蝕時，柱腳外包C25細石混凝土，鋼柱外包混凝土的最小保護層厚度為60 mm，最小高度800 mm[1]。

3.4 ?防腐蝕涂料

3.4.1 ?防腐蝕底涂料

（1）醇酸涂料不得與有機富鋅或無機富鋅底涂料配套使用，可配套使用的涂料為環(huán)氧云鐵或環(huán)氧鐵紅涂料。

（2）混凝土構件應配套使用耐堿的底涂料。

3.4.2 ?防腐蝕面涂料

（1）用于可能接觸硫酸、酸霧的部位時，宜選用聚氨酯、聚氯乙烯螢丹、高氯化聚乙烯、乙烯基酯、氯磺化聚乙烯、丙烯酸聚氨酯、聚氨酯瀝青、氯化橡膠、碳氟等涂料。

（2）用于可能接觸氫氧化鈉的部位時，宜選用環(huán)氧涂料，也可以選用聚氨酯、聚氯乙烯螢丹、高氯化聚乙烯、乙烯基酯、氯磺化聚乙烯、丙烯酸聚氨酯、聚氨酯瀝青、氯化橡膠、碳氟等涂料。

（3）室外環(huán)境涂料，可選用丙烯酸聚氨酯、脂肪族聚氨酯、聚氯乙烯螢丹、碳氟、氯磺化聚乙烯、高氯化聚乙烯、氯化橡膠、聚硅氧烷和醇酸等涂料，不應選用環(huán)氧、環(huán)氧瀝青、芳香族聚氨酯、聚氨酯瀝青和乙烯基酯等涂料[1]。

（4）地下工程涂料，宜采用聚氨酯瀝青、環(huán)氧瀝青等涂料。

4 ?工程案例

以下根據(jù)筆者負責設計的某“原油加工優(yōu)化增效改造”項目廢酸再生裝置中的結構來討論廢酸裝置的結構設計要求及注意事項。

4.1 ?防滲做法

（1）酸堿中和池：

池壁厚度為300 mm，混凝土抗?jié)B等級不低于P8，抗凍等級F200（根據(jù)裝置所在地區(qū)的氣溫確定），池內壁、柱、底板頂面刷水泥基滲透結晶型防水涂料，厚度不小于1 mm。

（2）排水溝

溝體壁厚為150 mm，混凝土抗?jié)B等級不低于P8，抗凍等級F200（根據(jù)裝置所在地區(qū)的氣溫確定），溝內表面刷水泥基滲透結晶型防水涂料，厚度不小于1 mm。

（3）儲罐基礎

環(huán)墻壁厚為300 mm，混凝土抗?jié)B等級不低于P6，防滲做法見圖1。

圖1 ?儲罐基礎防滲做法

Fig.1 Seepage prevention detail of steel tank foundation

4.2 ?防腐做法

（1）酸堿中和池：

池內壁、底板、立柱表面及池外表面在地面以上300 mm范圍內，貼30 mm厚耐酸磚，詳見《建筑防腐蝕構造》08J333第130頁做法1;頂板底面采用玻璃鋼防腐，厚度不小于3 mm;池外表面在地面以下部分刷環(huán)氧瀝青底漆一遍100μm、面漆兩遍200μm，干漆膜總厚度不小于300μm;墊層采用100 mm厚瀝青混凝土。

（2）排水溝：

排水溝內表面貼30 mm厚耐酸磚，詳見《建筑防腐蝕構造》08J333第130頁做法1;排水溝外表面刷環(huán)氧瀝青底漆一遍100μm、面漆兩遍200μm，干漆膜總厚度不小于300μm。

（3）凈化構架、干吸構架、泵房、二氧化硫風機房：

（a）基礎表面刷環(huán)氧瀝青底漆一遍100μm、面漆兩遍200μm，干漆膜總厚度不小于300μm;基礎梁表面刷環(huán)氧瀝青底兩遍200μm、面漆三遍300μm，干漆膜總厚度不小于500μm;墊層采用100 mm厚瀝青混凝土。

（b）凈化構架、干吸構架混凝土平臺頂面及柱在地面以上300 mm范圍內，貼30 mm厚耐酸磚，詳見《建筑防腐蝕構造》08J333第130頁做法1;其余混凝土構件表面刷氯化橡膠底漆三遍100μm、面漆三遍100μm，干漆膜總厚度不小于200μm，在涂刷底漆之前，先涂刷稀釋的環(huán)氧涂料一遍，并用膩子局部找平[7]。

（4）裝置管廊、樓梯間、凈化構架及干吸構架的局部鋼平臺：

（a）除銹：在制作前鋼材表面應進行除銹處理，鋼構件除銹質量等級應當達到Sa2.5級標準。

（b）涂裝：無防火要求的鋼構件，采用環(huán)氧富鋅底漆兩遍厚70μm（鋅含量不低于80%），環(huán)氧云鐵中間漆兩遍厚100μm，丙烯酸聚氨酯厚膜型面漆兩遍150μm，鋼構件干漆膜總厚度不小于320μm，顏色應符合《石油化工設備管道鋼結構表面色和標志規(guī)定》SH/T 3043-2014的相關規(guī)定或由業(yè)主確定;有防火要求的鋼構件，刷環(huán)氧富鋅底漆兩遍80μm，再涂防火涂料，然后再涂刷耐堿的阻燃型防腐蝕涂料兩遍作為防腐蝕面層。所有涂層必須按照順序施工且按涂料所需的時間間隔完成，不能刷底漆后久放，以免生銹。

4.3 ?結構構造

4.3.1 ?混凝土泵房柱頂

裝置管廊底有泵房處，底層為泵房混凝土柱，上層為管廊的鋼柱，考慮到美觀及施工的便利，鋼柱與混凝土柱連接處采用外包式柱腳，見圖2。

4.3.2 ?凈化構架平臺上塔支座

構架8.000 m層有3個塔落在平臺上，分別為塔C-661、C-662、C-663，以塔C-661為例給出具體做法，基礎支墩高出平臺1 m，考慮到美觀及操作人員通行方便，在設備梁上設置環(huán)墻基礎，見圖3。

4.3.3 ?凈化構架上混凝土與鋼平臺

考慮到設備在使用一段時間后需要進行檢修，必要的時候還需要更換，故混凝土構架平臺上根據(jù)設備的尺寸及檢修空間的要求設置了部分鋼結構平臺，混凝土平臺表面貼耐酸磚，鋼平臺采用花紋鋼板，為了使混合平臺頂面標高相同，在混凝土梁頂部設置埋件，見圖4。

5 ?結束語

對于廢酸再生裝置的結構設計，應當整體上把握裝置的生產(chǎn)特點，熟悉工藝流程，合理選用結構材料及形式，同時應立足相關規(guī)范，對防滲設計、防腐設計應在不同部位有區(qū)別的對待，同時考慮到施工的便利盡量采取簡便易行的結構構造，在設計過程中應勇于創(chuàng)新，追求卓越，這也是結構設計者的追求與工作態(tài)度。

參考文獻：

[1] GB/T 50046-2018，工業(yè)建筑防腐蝕設計標準[S].

[2] GB/T 50934-2013，石油化工工程防滲技術規(guī)范[S].

[3] GB50473-2008，鋼制儲罐地基基礎設計規(guī)范[S].

[4] GB 50108-2008，地下工程防水技術規(guī)范SH/T 3132-20134[S].

[5] GB 18445-2012，水泥基滲透結晶型防水材料[S].

[6] GB/T 23446-2009噴涂聚脲防水涂料[S].

[7] 08J333，建筑防腐蝕構造[S].