换热塔盘结构设计的改进

邱明涛韩玉梅 马卿尹 君东中国石油工程建设公司华东设计分公司 青岛 266071

技术改造

换热塔盘结构设计的改进

邱明涛*韩玉梅 马卿尹 君东中国石油工程建设公司华东设计分公司 青岛 266071

简介焦化、催化分馏塔换热塔盘的作用，针对原设计塔盘在高温高速油气作用下易发生脱落的问题，找出设计改进方法，解决换热塔盘的脱落。

换热塔盘脱落设计改进

1 前言

换热塔盘是焦化、催化分馏塔重要的部件之一，具有冷却和洗涤功能。人字挡板或舌形塔板的板效率非常低，从传质角度考虑并不是非常理想的塔板，但其脱过热功能可以将呈过热状态的反应油气冷却到饱和状态;洗涤功能可以降低反应油气中携带的焦粉或催化剂，有效地防止塔盘堵塞。其他一些较之高效的塔板不适用于这种工况，所以综合考虑脱过热段选用人字挡板或舌形塔板是最为理想的，见图1。

图1 换热塔盘

某石化焦化分馏塔，在运行中洗涤段换热塔盘发生脱落，造成分离塔盘堵塞、塔盘效率及液收下降。在对脱落的塔盘进行更换后，使用不到半年又发生脱落，不得不将换热塔盘直接焊接到支撑梁上，对以后检修造成很大的不便。

2 原始设计介绍

在原设计中，采用塔盘支撑梁，见图2。塔盘支撑梁两端焊接螺栓，用卡子将塔盘支撑梁固定在两侧的支撑圈或主梁上，见图3。

图2 塔盘支撑梁

图3 塔盘支撑梁与支持圈连接形式

在塔盘支撑梁的立板上开设半圆形槽，将螺母点焊于槽内。塔盘板之间全部用卡子固定在腹板上，装配形式见图4。塔盘与支持圈的连接见图5。

图4 塔盘与塔盘支撑梁之间装配形式

此结构形式的缺点:

(1)两端仅靠卡子固定，任意一个卡子出现问题都可能会出现脱落的情况。

图5 塔盘与支持圈连接形式

(2)塔盘支撑梁结构复杂、制造周期较长。

(3)各个部件之间仅靠螺栓的扭紧力固定，没有形成有机的整体。

(4)螺栓主要承受拉应力，容易松动。

焦化分馏塔进料口气速快、温度约400℃，在高温、高速油气的作用下，塔盘易发生变形，由于此结构只是靠螺栓的拧紧力将各个组件装配到一起，受介质冲击的震动作用，螺栓容易松动，继而发生塔盘被吹落的情况。

3 设计改进

原支持圈及主梁形式不变，只对塔盘支撑梁和塔盘形式进行修改。

用一块δ=14mm的钢板作为塔盘支撑梁，在梁上开Φ14mm的螺栓孔，梁的两侧开14mm的槽，见图6。安装时，将塔盘支撑梁卡在支持圈和主梁上，见图7。

图6 改进后的塔盘支撑梁

塔盘板两端各折出30mm的直边段，在塔盘板的直边段上开设Φ14mm的螺栓孔，在塔盘板与塔盘支撑梁之间使用M10螺栓连接，装配形式见图8，塔盘与支持圈的连接跟原设计一致，见图5。

改进后的结构形式的优点:

图7 改进后的支持圈与塔盘支撑梁装配形式

图8 改进后的塔盘与塔盘支撑梁装配形式

(1)塔盘支撑梁结构简单，制造安装方便。

(2)塔盘支撑梁卡在支持圈里，不易松动。

(3)塔盘与塔盘支撑梁之间采用螺栓铰接，可以形成一个有机的整体。

(4)增加螺栓铰接，减少了卡子的使用。

使用改进后的方法，即使塔盘与支持圈之间的卡子松动，但由于塔盘与塔盘支撑梁之间采用铰接，所以也不会发生塔盘被大面积吹落的情况。

4 结语

(1)在对焦化分馏塔进行改造后，未发生换热塔盘被吹落的情况。

(2)改造后的塔盘结构解决了焦化和催化分馏塔中换热塔盘的脱落和换热塔盘后脱落造成的油气结焦及焦粉或催化剂携带对分离塔盘的堵塞，同时也节约了材料。

(3)改进后的结构同样适用于焦化装置中放空冷塔中的换热塔盘。

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

*邱明涛:工程师。2006年7月毕业于石油大学过程装备与控制工程专业。从事非标设备及压力容器设计工作。联系电话:(0532)80950314，E－mail:qiumingtao@cnpccei.cn

2011－11－22)