淺談催化裂化裝置改造中的大件吊裝工藝創(chuàng)新

郭 忠 徐建軍

中石化重型起重運(yùn)輸工程有限責(zé)任公司 北京 100029

隨著綠色發(fā)展理念在石油化工建設(shè)中的貫徹實(shí)施，催化裂化裝置改造的內(nèi)容形式不斷變化。設(shè)備更新由以往的“整體更換”到“局部更新”，尤其是從筒體更換到內(nèi)膽更新，大件吊裝模塊多種多樣，吊裝難度不斷增加。為此，大件吊裝工藝需要遵循安全可靠、穩(wěn)妥可行、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、減少高空作業(yè)的基本原則，結(jié)合不同的吊裝任務(wù)創(chuàng)新出不同的吊裝工藝。

1 裝置改造中大件吊裝工藝創(chuàng)新的背景

在較短工期、狹窄緊湊的空間內(nèi)完成催化裂化裝置改造任務(wù)，業(yè)主、總承包單位、監(jiān)理單位、安裝單位和吊裝單位相關(guān)人員首推的選項(xiàng)是，將裝置改造中的設(shè)備吊裝向模塊化、大型化、集成化方向發(fā)展。裝置改造中的大件吊裝，是制約裝置改造施工進(jìn)度、成本和安全的關(guān)鍵因素，也是裝置改造的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和施工全面開展的形象體現(xiàn)，還是大件吊裝企業(yè)展示技術(shù)實(shí)力、管理能力和裝備能力的機(jī)會(huì)。

影響壓力容器使用壽命的因素，主要有材料的力學(xué)性能、腐蝕裕量、周期性載荷、違規(guī)操作或惡劣環(huán)境等。壓力容器的使用年限要根據(jù)當(dāng)?shù)貕毫θ萜鳈z測機(jī)構(gòu)檢測結(jié)果來確定，還要根據(jù)年檢情況，實(shí)際的腐蝕情況對照圖紙上標(biāo)注的壓力容器最小厚度進(jìn)行判別。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國生產(chǎn)的鋼材品種繁多，優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼、壓力容器用鋼和鍋爐用鋼等的廣泛應(yīng)用，使設(shè)備的耐腐蝕性和抗疲勞強(qiáng)度顯著增加。許多企業(yè)結(jié)合價(jià)值工程理論，將設(shè)備的性能、質(zhì)量水平與設(shè)備的成本水平作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，在保持產(chǎn)品功能不變的前提下，通過降低成本達(dá)到提高價(jià)值的目的。

催化裂化裝置改造中，直接更新設(shè)備的方式越來越少，繼續(xù)利用原設(shè)備的內(nèi)膽更換設(shè)備筒體，或者繼續(xù)利用原設(shè)備的筒體更換原設(shè)備內(nèi)膽的改造模式越來越多，由此創(chuàng)新出不同的吊裝工藝。

2 裝置改造中的大件吊裝工藝創(chuàng)新

催化裂化裝置的布局非常緊湊，裝置改造工期往往較短，吊裝作業(yè)頻繁。以往的沉降器改造中，沉降器封頭連接3～6 個(gè)單極旋風(fēng)分離器的模塊化吊裝較多。2016 年的改造中，不僅將沉降器封頭與6 個(gè)單極旋風(fēng)分離器連接，還要連接提升管上段和3 個(gè)粗旋風(fēng)分離器進(jìn)行模塊化吊裝，大大減少了高空作業(yè)量。2009 年裝置改造中，催化劑冷卻器上封頭及管束利舊，立式放置在臨時(shí)鋼構(gòu)支架上，不需要翻轉(zhuǎn)。2016 年裝置改造中，催化劑冷卻器管束由24 根管束增加到28 根，舊催化劑冷卻器上封頭及管束需要拆除運(yùn)走，新催化劑冷卻器上封頭及管束從運(yùn)輸車上臥式起吊、立式吊裝就位，在擁擠的封頭管束間隙怎樣設(shè)置主吊耳，需要?jiǎng)?chuàng)新思維。

2.1 催化裂化裝置沉降器改造中的吊裝工藝創(chuàng)新

催化裂化裝置歷年改造中沉降器的吊裝參數(shù)詳見表1。

表1 催化裂化裝置歷年改造中的沉降器吊裝參數(shù)一覽表

2.1.1 沉降器主體吊裝工藝

沉降器清除內(nèi)部積焦后的設(shè)備凈重約450t，設(shè)備最大直徑達(dá)8.25m，在沉降器上部設(shè)置兩管軸式主吊耳。采用DEMAG CC8800 型1250t 履帶吊車吊裝沉降器主體，待沉降器筒體與裙座切割分離后，將沉降器主體從混凝土框架（框架基礎(chǔ)高36.5m）上吊下，并放于地面臨時(shí)鋼構(gòu)支架上組對焊接新增的裙座筒節(jié)。期間1250t 履帶吊車始終承載大部分重力，臨時(shí)鋼構(gòu)支架承受少部分重力。改造完成后，1250t 履帶吊車再將沉降器吊裝主體復(fù)位于原混凝土框架上方的裙座切割端口并焊接固定。詳見圖1。

圖1 沉降器主體吊裝

1250t 履帶吊車采用SSL 工況，主臂長90m，超起配重500t，超起配重半徑19m，工作半徑26m，額定吊裝負(fù)荷595t，主吊車負(fù)荷率84.0%。

防偏移設(shè)置：在設(shè)備裙座完全割斷前，在割縫處對稱焊上4 塊L 型擋板，以防止1250t 履帶吊車瞬間承載變大造成設(shè)備晃動(dòng)。另外，拆除吊裝時(shí)，1250t 履帶吊車在裙座段筒節(jié)完全脫離前需預(yù)先受力，并逐漸增大。

2.1.2 沉降器提升管反應(yīng)區(qū)吊裝工藝

沉降器提升管反應(yīng)區(qū)吊裝采用LR1350 型350t 履帶吊車SDWB 工況，主臂42m，副臂36m，工作半徑為18m，超起配重200t，額定載荷101t，機(jī)索具重8.2t。吊裝負(fù)荷率為86.34%。詳見圖2。

圖2 提升管反應(yīng)區(qū)吊裝

2.1.3 舊沉降器封頭等拆除采用“1+6”模塊吊裝工藝

2016 年舊沉降器封頭等拆除時(shí)，采用“1+6”模塊吊裝工藝，見圖3。在現(xiàn)場指定位置設(shè)計(jì)制作能同時(shí)擺放兩個(gè)模塊的聯(lián)合鋼構(gòu)支架。拆除的“1+6”模塊吊裝至聯(lián)合鋼構(gòu)支架上，拆解成散件分件運(yùn)輸；新的“1+6+1+3”模塊采用輔助吊車將各分件在聯(lián)合鋼構(gòu)支架上提前組對成模塊。

舊沉降器封頭拆除中的“1+6”模塊吊裝工藝，就是在舊沉降器封頭上方對稱設(shè)置4 個(gè)板式吊耳，將1 個(gè)沉降器封頭連接6 臺單級旋風(fēng)分離器作為一個(gè)模塊進(jìn)行拆除吊裝。拆除吊裝前，安裝單位用倒鏈將6 臺單級旋風(fēng)分離器與沉降器封頭連接牢固。

現(xiàn)場焊接的吊耳，應(yīng)嚴(yán)格按吊耳設(shè)計(jì)圖紙選用合適的制作材料、焊條和焊接工藝，由合格的焊工施焊，確保焊接質(zhì)量。并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊縫檢測，合格后提供焊縫檢驗(yàn)報(bào)告。

LR1750 型750t 履帶吊車采用單吊車提升吊移法直接將“1+6”模塊吊起，立式放置在臨時(shí)鋼構(gòu)支架上。750t履帶吊車采用SW 工況，主臂長56m，主臂傾角87°，副臂長35m，工作半徑16.5m，額定載荷182.3t，吊裝負(fù)荷率74.1%。

拆除前，在切割處的下端口沿圓周均布焊接4 塊“L”型擋板，擋板與筒體間的焊接應(yīng)牢固，防止“1+6”模塊在沉降器封頭與筒體割斷瞬間因吊鉤可能斜吊而朝一側(cè)偏移，確保吊裝安全。

拆除吊裝過程中，當(dāng)750t 履帶吊車設(shè)置好沉降器封頭上的主吊機(jī)索具，應(yīng)仔細(xì)觀察，使吊鉤位于沉降器中心正上方。初步判斷封頭與筒體切割完成后，組織人員進(jìn)行全面檢查，看是否還有連接部位；確認(rèn)無連接或擠刮后，750t 履帶吊車緩慢起鉤，并時(shí)刻注意觀察沉降器封頭的位移變化情況，適時(shí)調(diào)整吊車的工作狀態(tài)，保證“1+6”模塊提升出“L”型擋板時(shí)不產(chǎn)生水平方向的突然晃動(dòng)。隨后進(jìn)行謹(jǐn)慎操作，直至將“1+6”模塊回落擺放于鋼構(gòu)支架上。圖4 為“1+6”模塊吊裝照片。2.1.4 沉降器提升管上段與粗旋風(fēng)分離器拆除中的“1+3”模塊拆除吊裝工藝

圖3“1+6”模塊吊裝圖

圖4“1+6”模塊吊裝照片

“1+3”模塊吊裝工藝，就是在沉降器提升管封頭上設(shè)置兩個(gè)板式吊耳，作為提升“1+3”模塊的專用吊耳，將沉降器提升管上段和3 臺粗旋風(fēng)分離器組成一個(gè)模塊進(jìn)行拆除吊裝。采用LR1750 型750t 履帶吊車將“1+3”模塊從沉降器筒體內(nèi)部吊離，回落至地面，然后采用750t 履帶吊車和160t 汽車吊配合將其從立式狀態(tài)翻轉(zhuǎn)至臥式狀態(tài)，再擺放在現(xiàn)場合理位置。詳見圖5。

2.1.5 新沉降器封頭等的“1+6+1+3”模塊吊裝工藝

“1+6+1+3”模塊是指新R1101 沉降器封頭連接6 臺單級旋風(fēng)分離器、1 個(gè)提升管上段、3 臺粗旋風(fēng)分離器組成一個(gè)吊裝模塊。安裝單位將新沉降器封頭放置在臨時(shí)鋼構(gòu)支架上后，用多臺倒鏈將6 臺單級旋風(fēng)分離器、1 個(gè)提升管上段、3 臺粗旋風(fēng)分離器與沉降器封頭連接牢固[1]。750t 履帶吊車采用單吊車提升吊移法直接將“1+6+1+3”模塊從臨時(shí)鋼構(gòu)支架上吊至沉降器筒體切割處的正上方，吊鉤慢慢回落，使沉降器封頭與沉降器筒體上端口組對焊接，安裝單位、監(jiān)理單位確認(rèn)達(dá)到摘鉤條件后，750t 履帶吊車摘鉤，完成“1+6+1+3”模塊吊裝。詳見圖6。

2.2 催化裂化裝置三旋分離器改造中的吊裝工藝創(chuàng)新

圖5“1+3”模塊吊裝圖

圖6“1+6+1+3”模塊吊裝圖

2016 年的催化裂化裝置改造中，三旋分離器上端蓋和三旋分離器的筒體利舊，三旋分離單元主體部分需要更換。相關(guān)吊裝參數(shù)見表2。

表2 催化裂化裝置改造中的三旋分離器吊裝參數(shù)一覽表

2.2.1 三旋分離器頭蓋拆除吊裝工藝

三旋分離器封頭下方對稱焊接兩個(gè)管軸式吊耳，垂直于管軸式吊耳軸線的方位且偏重側(cè)焊接一個(gè)防傾斜板式吊耳；平衡梁下方兩根鋼絲繩連接管軸式吊耳后，750t履帶吊車吊鉤上的第三根鋼絲繩下方掛設(shè)倒鏈并連接防傾斜板式吊耳。利用CAD 軟件建模的方式估算出三旋分離器頭蓋的重心位置，確保頭蓋3 個(gè)吊點(diǎn)合理分載，平穩(wěn)吊裝。

拆除前，在筒體切割處的下端口沿圓周均勻?qū)ΨQ焊接4 個(gè)L 型擋板，防止三旋頭蓋在割斷瞬時(shí)因吊鉤可能斜吊而朝一側(cè)偏移，確保吊裝安全。

750t 履帶吊車連接好主吊機(jī)索具，在三旋分離器頭蓋與三旋分離器筒體完全切割分離前，應(yīng)仔細(xì)觀察，使吊鉤位于三旋分離器頭蓋中心正上方；初步判斷切割完后，組織人員進(jìn)行全面檢查，看是否還有連接部位；確認(rèn)無連接或擠刮后，750t 履帶吊車緩慢起鉤，并時(shí)刻注意觀察三旋分離器頭蓋的位移變化情況，適時(shí)調(diào)整吊車的工作狀態(tài)，保證三旋分離器頭蓋提升出“L”型擋板時(shí)不產(chǎn)生水平方向的突然晃動(dòng)；隨后慎重操作，直至將三旋分離器頭蓋吊下，并直立擺放于臨時(shí)擺放位置。詳見圖7。

圖7 三旋分離器頭蓋吊裝圖

2.2.2 三旋分離單元主體更換的吊裝工藝

三旋分離單元主體的圓柱表面布滿了噴嘴，猶如“一個(gè)巨大的狼牙棒”。當(dāng)三旋分離器上端蓋切割分離后，三旋分離單元主體部分的上端口為敞開式薄壁容器端口。在三旋分離單元的敞開端口內(nèi)側(cè)對稱設(shè)置兩個(gè)SP 型側(cè)壁板式吊耳，兩板式吊耳之間用鋼管支撐（見圖8）；吊裝用平衡梁與三旋分離單元主體上端口等距，三旋分離單元的下錐段外側(cè)設(shè)置一個(gè)溜尾板式吊耳（見圖9）。

圖8 分離單元主吊耳照片

圖9 分離單元溜尾吊耳照片

舊的三旋分離單元主體拆卸吊裝時(shí)，需要保持立式狀態(tài)從三旋分離器筒體中拔出，在降落至地面前，再翻轉(zhuǎn)到臥式狀態(tài)后裝車運(yùn)走；新的三旋分離單元主體由臥態(tài)運(yùn)輸進(jìn)場，安裝時(shí)需要將三旋分離單元主體翻轉(zhuǎn)直立后吊裝就位。

采用750t 履帶吊車將三旋分離單元主體吊出三旋分離器筒體，再用1 臺160t 汽車吊與750t 履帶吊配合，將三旋分離單元主體從立式狀態(tài)調(diào)整至臥式狀態(tài)，并在指定位置臨時(shí)擺放或直接裝車運(yùn)走。三旋分離單元主體的安裝為拆卸吊裝程序的逆向過程。詳見圖10。

圖10 三旋分離單元主體吊裝

2.3 催化劑冷卻器改造中的吊裝工藝創(chuàng)新

催化裂化裝置歷年改造中催化劑冷卻器的吊裝參數(shù)見表3。2009 年催化劑冷卻器改造的內(nèi)容是催化劑冷卻器上封頭及管束利舊，催化劑冷卻器筒體需要更換。2016 年催化劑冷卻器改造的內(nèi)容是催化劑冷卻器上封頭及管束需要更換，催化劑冷卻器筒體利舊。

表3 催化裂化裝置歷年改造中的催化劑冷卻器吊裝參數(shù)一覽表

2.3.1 催化劑冷卻器上封頭及管束的拆除吊裝工藝

吊裝前催化劑冷卻器上封頭及管束連接牢固，在催化劑冷卻器封頭上均勻布置4 只板式吊耳，安裝單位制作了放置催化劑冷卻器上封頭及管束的臨時(shí)鋼構(gòu)支架。400t履帶吊車采用單吊車吊移法通過4 根鋼絲繩下方的4 只卸扣連接4 個(gè)吊耳，將催化劑冷卻器上封頭及管束吊離筒體，并立式放置在臨時(shí)鋼構(gòu)支架上。

2.3.2 催化劑冷卻器筒體的更換吊裝工藝

吊裝前在催化劑冷卻器筒體上部設(shè)置兩個(gè)管軸式吊耳，筒體下部設(shè)置兩個(gè)板式吊耳。通過400t 履帶吊車與160t 汽車吊配合吊裝，將催化劑冷卻器筒體由立式狀態(tài)逐漸旋轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)后，裝運(yùn)出廠。新催化劑冷卻器筒體的安裝程序?yàn)椴鹦兜跹b程序的逆向過程。

2.3.3 催化劑冷卻器上封頭及管束的吊裝工藝

吊裝前，將催化劑冷卻器上封頭及管束連接牢固，在催化劑冷卻器封頭上對稱布置2 只板式吊耳，滿足催化劑冷卻器上封頭及管束的吊裝翻轉(zhuǎn)要求。上封頭主吊耳詳見圖11 和圖12。

圖11 上封頭主吊耳主視圖

圖12 上封頭主吊耳俯視圖

拆除吊裝時(shí)，采用750t 履帶吊車將催化劑冷卻器封頭及管束吊離催化劑冷卻器筒體，然后用1 臺160t 汽車吊和750t 履帶吊車配合將催化劑冷卻器上封頭及管束由立式狀態(tài)翻轉(zhuǎn)至臥式狀態(tài)裝車出廠。催化劑冷卻器上封頭及管束安裝吊裝與其拆除吊裝過程相反。詳見圖13 和圖14。

圖13 上封頭及管束吊裝圖

圖14 上封頭及管束吊裝照片

3 結(jié)論

隨著我國大型起重機(jī)械裝備制造能力的突飛猛進(jìn)，裝置改造中的設(shè)備吊裝逐漸向模塊化、大型化、集成化方向發(fā)展。今后大型石油化工裝置改造的內(nèi)容形式會(huì)更加豐富，大件吊裝的模塊形式呈現(xiàn)多樣化，吊裝的難度也不斷增加。通過總結(jié)歷年催化裂化裝置改造內(nèi)容形式的變化，透射出我國生產(chǎn)企業(yè)從粗放型管理到精細(xì)化管理，從浪費(fèi)型到節(jié)約型的轉(zhuǎn)變。隨著裝置改造工藝的不斷創(chuàng)新，大件吊裝難度同步增加，這對大件吊裝企業(yè)來講既是挑戰(zhàn)，更是機(jī)遇。與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新大件吊裝工藝，把每一次大件吊裝都做到極致，讓每一臺大型設(shè)備的吊裝都能給人“美”的享受。集中吊裝專業(yè)隊(duì)伍的集體智慧和經(jīng)驗(yàn)，博采眾長研究吊裝工藝，也是大件吊裝工藝不斷創(chuàng)新發(fā)展的源泉。