芳烴吸附分離裝置吸附劑更換過程中格柵質(zhì)量控制研究

李 明

(中國石化 洛陽分公司 , 河南 洛陽 471012)

芳烴吸附分離工藝采用吸附劑對C8A芳烴4種異構(gòu)體的吸附能力不同,實現(xiàn)從4種異構(gòu)體中提純對二甲苯(PX)的目的。目前普遍采用的工藝為UOP和IFP工藝包,該裝置技術(shù)國外依賴度較高。中國石化自行研制RAX-2000A型PX吸附劑,2004年在齊魯分公司PX裝置上首次工業(yè)應(yīng)用成功,隨后又開發(fā)了新一代的RAX-3000型吸附劑,2011年在中石化某企業(yè)建設(shè)了3萬t/a規(guī)模的PX吸附分離示范裝置。2013年中石化某企業(yè)60萬t/a規(guī)模PX吸附分離裝置建成投產(chǎn),采用中國石化自主開發(fā)的吸附分離技術(shù)(包括工藝、控制系統(tǒng)和專用設(shè)備)和RAX-3000型吸附劑,裝置平穩(wěn)高效運轉(zhuǎn)至今。本文從格柵改裝質(zhì)量控制方面入手,提出其中的關(guān)鍵控制點及故障的修復(fù)案例,可為其他企業(yè)今后吸附劑的國產(chǎn)化工作提供經(jīng)驗。

1 格柵介紹

吸附分離工藝的要求吸附劑裝填在吸附塔內(nèi)部,共有2座塔。每座塔有12個床層,13層格柵。格柵的作用為支撐每個床層的吸附劑,實現(xiàn)流過該床層的流體均勻地流向下一個床層或從格柵頂(底)的收集管收集液體,通過循環(huán)泵聯(lián)通兩座塔。隨著吸附劑研究及穩(wěn)定應(yīng)用,格柵的作用將起到關(guān)鍵作用,實現(xiàn)成套裝置的國產(chǎn)化應(yīng)用。

2 格柵質(zhì)量控制

2.1 格柵制造控制

吸附系統(tǒng)所用格柵分為扇形格柵和條形格柵,制造商按照設(shè)計院圖紙嚴(yán)格控制施工工序,并明確格柵出廠及到場驗收的標(biāo)準(zhǔn),同時對包裝、儲存、運輸及成品的保護做好具體要求即可保證格柵質(zhì)量。對于制作完成不馬上使用的格柵需要噴滿防銹油,打包封閉。若出現(xiàn)較為嚴(yán)重的銹蝕,需采用酸洗鈍化處理,后重新涂防銹油。

2.2 格柵的存儲

因格柵框架及內(nèi)部材質(zhì)為Q345R,遇有潮濕環(huán)境極易生銹;上下柵面間隙控制在0.2 mm,需嚴(yán)控雜質(zhì)進入和柵面損傷。因此在運輸和存儲過程中應(yīng)采用膠合板對其柵面進行整體覆蓋,同時整塊格柵的包裝要采用防水進入,并充氮氣保護存放。

2.3 格柵的運輸

因格柵面易被尖銳物品損傷,應(yīng)采用枕木將每塊格柵墊起,且枕木高度要大于吊耳高度,防止運輸過程中吊耳損壞格柵網(wǎng)。

2.4 格柵的檢查

格柵到達現(xiàn)場后,需要對每層格柵進行完好性檢查。主要是外觀檢查,檢查每塊格柵的變形,格柵面是否有破損或者銹蝕情況,外觀檢查后還需對格柵進行預(yù)組裝檢查,確保每層格柵的完整性。

3 格柵的安裝

3.1 底部格柵安裝

底部格柵安裝尤為重要,底格柵安裝同時具有密封性和相對水平度的要求。且安裝過程為單面焊接,其焊接形變量和殘余應(yīng)力不可避免,因此對焊接過程中產(chǎn)生的熱量有極為嚴(yán)格的要求。要求采用小電流和間斷焊接方式進行,嚴(yán)格按照設(shè)計方的焊接方案進行焊接。

3.2 中間格柵安裝

吸附塔中間格柵只起到保持本層吸附劑不跑損,同時實現(xiàn)上層下來的流體均勻地流到下一床層,不產(chǎn)生局部偏流的作用。方法首先調(diào)整每處間隙均在范圍內(nèi),內(nèi)部用陶瓷纖維繩填充。

3.3 頂格柵安裝

頂格柵與底格柵類似,但方向相反,需要密封焊接,同樣在安裝中需要控制焊接熱形變和殘余應(yīng)力,安裝方式和控制要求與底格柵相同。

3.4 格柵分配管連接

格柵上分配管連接采用法蘭連接和焊接組對完成,要求無應(yīng)力連接。施工方法首先用龍門卡進行固定,打底焊后,去掉龍門卡,檢查法蘭對接情況,偏差是否在3 mm以內(nèi)。

3.5 格柵氣密性實驗

①底格柵氣密性實驗。底格柵需對雙面進行氣密性實驗,實驗壓力為3.727 kPa,用肥皂水對每一處焊接部位進行査漏實驗。每道焊縫需進行100% RT檢驗。方法為底格柵上面測試時先封閉底部人孔,并對該層平衡管進行盲板封堵,頂部進行充凈化風(fēng)試壓。底格柵下面檢測時,需將頂部人孔封閉,底部出料線盲板封閉,從頂部充壓。②中間格柵試漏。中間格柵的氣密性實驗,方法為將吸附塔頂部人孔封閉,充壓凈化風(fēng)至0.035 MPa,在入口管線安裝的吸附劑收集籃,通過快速打開進行泄漏吸附劑收集,要求吸附劑顆粒<3個為氣密合格。③格柵與器壁及格柵之間的密封性檢查。因格柵間隙采用陶瓷纖維繩密封,其密封性沒有太嚴(yán)格要求,靠壓緊陶瓷纖維繩來密封隔離吸附劑,只需保持住本層吸附劑,不從纖維繩密封處泄漏即可。

纖維繩填充時,需先測量所需長度,剪切下料。施工程序是對稱同步先裝 2層環(huán)縫后塞 3 層縱縫,最后加裝一道環(huán)縫的施工順序。陶瓷纖維繩的接頭需上下層錯開。安裝纖維繩格柵間隙見表1。

表1 安裝纖維繩格柵間隙

3.6 格柵的清理

拆除底格柵上保護用的膠合板,清理掉膠帶紙,用手提式工業(yè)吸塵器清理格柵表面的雜物、碎屑、焊渣等,直至格柵表面、整個格柵床層潔凈。

4 格柵問題修復(fù)

①格柵網(wǎng)損傷的修復(fù)。格柵網(wǎng)損傷后會造成吸附劑跑損,此種缺陷可采用部分柵面更換或者采用不銹鋼板進行覆蓋處理。②格柵變形修復(fù)。柵面凹陷或拱起,可采用局部貼板的方式對柵面縫隙超標(biāo)部位進行補焊、封堵。③頂?shù)赘駯藕附雍笞冃芜^大。如果出現(xiàn)此類情況說明焊接過程中焊接工序控制不好,造成柵面變形,變形量超出允許范圍需割除格柵密封條重新焊接。格柵焊接不能超過2次,超出需重新制作格柵。④因底格柵變形造成格柵面拱起。出現(xiàn)此類情況,隨著使用過程中溫度的升高,格柵面會受熱變形,其變形情況不確定,此情況可在整個柵面覆蓋孔徑<0.2 mm的不銹鋼網(wǎng),并采用壓條將其邊緣焊接壓實。

5 格柵的安裝管理

5.1 項目管理

吸附劑換裝分吸附劑卸劑、舊格柵割除、新格柵安裝、吸附劑裝填、氣密實驗等工序,每道工序均有不同的專業(yè)隊伍承擔(dān),為保證各部門協(xié)調(diào)順暢,需成立專項小組。該小組應(yīng)能協(xié)調(diào)吸附劑廠家、格柵廠家、施工單位對過程出現(xiàn)問題做到快速響應(yīng)。

5.2 人員培訓(xùn)

從舊吸附劑卸出,格柵割除開始,施工人員即開始積累經(jīng)驗,要求對舊格柵的相對水平度、密封性進行檢查,留存數(shù)據(jù),為新格柵安裝積累經(jīng)驗。

前期由格柵設(shè)計人員針對設(shè)計中的要求點對施工單位人員進行培訓(xùn),施工單位在施工前進行焊接控制點考試,合格后才能安排進入現(xiàn)場施工。

5.3 格柵安裝中防護

底格柵安裝必須嚴(yán)格按設(shè)計院的施工要求進行質(zhì)量控制,為避免施工人員對焊接電流不適應(yīng),可在正式焊接前要求施工人員進行低電流焊接實驗,合格后方可進入塔內(nèi)進行作業(yè)。

格柵安裝中的防護:①格柵開箱時,嚴(yán)禁用撬棍、手錘等工具垂直箱面砸,以防破壞格柵網(wǎng);②吊裝吸附劑和格柵時,注意繩扣及索具捆扎結(jié)實,以防高空墜落; ③格柵向塔內(nèi)部吊放時,操作人員要嚴(yán)肅認真,扶位正確,嚴(yán)禁磕碰格柵網(wǎng);④格柵進入塔內(nèi)后,使用位于塔頂封頭軌道梁上的導(dǎo)鏈接吊,直至格柵吊平,后將格柵移到原格柵上方的對應(yīng)位置后,降到支撐環(huán)上擺放。

5.4 過程監(jiān)控

利用現(xiàn)代化監(jiān)控手段對焊機電流和焊接過程進行全過程視頻監(jiān)控,防止施工人員隨意變更施工方案和施工順序。一旦出現(xiàn)施工人員不按規(guī)定程序進行施工,必須責(zé)令其停工進行整改,并落實“四不放過”的原則進行警示和考核。

5.5 格柵保護

所有進入塔內(nèi)的施工和管理人員防止攜帶的物品墜落損傷格柵面及污染格柵表面,雨天不能施工,防止格柵生銹。

5.6 人員安全

施工期間需不間斷地向塔內(nèi)通入凈化壓縮風(fēng),要求漏點為-10 ℃,最低流量>5 Nm3/min,防止格柵返銹,阻擋外界粉塵進入,同時防止塔內(nèi)作業(yè)人員出現(xiàn)缺氧的危險。

5.7 防止中毒認知

由于吸附劑是一種非常強的干燥劑,雖然沒有毒性,但其粉塵會對眼睛、鼻子、口腔和皮膚有刺激作用,吸附劑遇水會放出大量熱量,導(dǎo)致嚴(yán)重?zé)齻?。因此在吸附劑裝填過程中,要求工作人員應(yīng)穿戴工作服和配備防護設(shè)備,包括:全身防護服、硬質(zhì)安全帽、長手套、軟底安全鞋、帶粉塵濾筒的全面罩、耳塞、安全帶、無線通訊設(shè)備,塔內(nèi)不準(zhǔn)有任何液體,陰雨天氣不能裝填。

6 結(jié)論

中國石化已有多家企業(yè)實現(xiàn)了吸附劑國產(chǎn)化和格柵國產(chǎn)化的改造,本文總結(jié)了格柵安裝質(zhì)量控制的重點和難點,也提出了在格柵制造、運輸、安裝過程中容易出現(xiàn)的問題及解決辦法,為后續(xù)企業(yè)進行芳烴吸附分離裝置國產(chǎn)化改造提供了參考。