分析大型石化塔设备的特点分析与设计

分析大型石化塔设备的特点分析与设计

赵冲

洛阳石化工程设计有限公司，   河南  洛阳 471012

摘要：就当前我国石油化工装置的发展现状来看，正在加快朝向大型化趋势发展，其中所应用到的大型塔设备也随之增加，特别是做好大型石化塔设备设计工作，保证设计质量对后续生产活力有序开展具有积极性意义。就此本文首先对大型石化塔设备进行简单概述，然后探讨大型石化塔设备的特点与设计，旨在以此为相关工作者提供几点有价值的参考。

关键词：大型；石化塔；特点；设计

前言：现阶段，我国社会经济、科学技术不断进步，与此同时也加快推动了各类石化塔设备朝向大型、参数高、周期久的趋势发展，大型石化塔设备在煤化、石油化工等各方面领域中的应用也更为广泛，其所处生产活动空间也具有一定的多变性、复杂性特征，这就对大型石化塔设备质量方面提出严格要求，要想切实保证大型石化塔保持安全稳定状态运行，这就需要深入剖析设备特点，然后以此为基础开展相应设计工作，就此本文对大型石化塔设备的特点分析与设计进行详细探讨，具有一定现实研究意义。

一、概述大型石化塔设备

从整体上来看大型石化塔设备，以工作压力对其进行划分，主要有以下几种类型：减压塔、常压塔以及加压塔等类型；如果以具体操作单元对石化塔设备进行划分，可将其分为干燥塔、反应塔以及精馏塔等类型；如果以石化塔内部所使用的填料差别进行划分，可将其分为浮阀塔、筛板塔以及泡罩塔等类型；如果以石化塔内部所使用的各项构件进行划分，可将其分为板式塔、填料塔两种类型[1]。一般来说，因石化塔在实际应用中的作业要求存在差别，因此在进行石化塔设计时，应根据石化塔的使用要求进行科学区分，以此为基础开展相应的设计工作。从本质上来讲石化塔的应用作用，主要承担物质分离或者物质传递的应用功能，对于一些具有特殊性使用要求的石化塔，还需要承担热传递、化学反应等各项使用功能。下图一为大型石化塔设备：

图一：大型石化塔设备

二、大型石化塔设备的特点分析

其一，在设备强度计算方面，这主要是因为大型石化塔设备本身具有质量大的特征，因此在对石化塔开展强度计算时，应特别注意区分塔体和支座两者的刚度和强度信息，这样才能为之后的设计提供有力保障，确保设计的准确性和质量；其二，在设备制造和交通运输方面，这主要是因为大型石化塔设备尺寸超出常规尺寸规格，这种情况下也就无法从相关生产厂家将其运输至具体的作业现场，通常情况下对此采取分段或者是分片的方式进行运输，然后到达作业现场后，根据生产厂家的指导对设备开展组装和焊接作业，因此在进行设备设计时，应将以上特征考虑其中，对设计方案进行适当的调整和优化[2]。其三，在设备检验方面，关于这部分主要体现在大型石化塔设备中A类、B类焊缝长度参数相对比较高，因此再对其进行全方位的射线检测时，其中需要用到的贴片长度要比焊缝长度长得多，这就导致工程所需检测时间、成本都会因此增加。

三、大型石化塔设备的设计分析

（一）封头结构

针对大型石化塔设备开展设计工作，石化塔设备的封头结构部分是设计的首要内容，该部分设计对设计工艺的要求不高，在实际设计中，可根据使用需求，结合设备受力特征来选择封头结构的形状，当前比较常见的封头结构形状主要有椭圆和半球状，但因为大型石化塔设备封头结构的尺寸通常比较大，若采用椭圆形状来设计封头结构，最终设计出来的结构尺寸就会超出国家对该设备设计提出的规范要求。与此同时，根据材料类型来设计封头结构，主要有09MnNiDR 和 Q345R两种，但如果尺寸参数在 Φ6500mm 以上情况下，就会对后续加工制造作业带来一定困难度；如果采用半球形状进行封头结构设计，可接受尺寸为Φ9000mm的封头制造，一方面在制造上相比较上述椭圆形封头结构简单得多，另一方面在经济性、安全性具有很好的优势。基于以上，在进行实际封头设计时，应根据特设备需求以及尺寸，来选择合适的封头结构[3]。

（二）支撑结构

从整体上来看石化塔，其塔体部分通常需要依靠裙座起到至成型作用，对于裙座壳类型，当前比较常见的有圆筒、圆锥两种类型。通常情况下会将圆筒裙座壳作为首要选择，这主要是因为这类裙座壳具有制作比较简单，在受力上相比较于圆锥裙座壳更具优势。但如果选择圆锥形裙座作为大型石化塔设备支撑结构，应满足以下几点条件：其一，圆锥形裙座在制作上需要用到的地脚螺栓数量相对比较大，而圆筒形裙座进行螺栓布置作业上存在一定的困难度；其二，结合石化塔生产制造提出的需求，对于裙座通体截面部分的惯性矩需要适当提升；其三，要想切实保证支撑结构能够安全落实生产作业，对于其中的混凝土基础顶面压应力的设置，应尽可能的控制在最小范围内。

（三）裙座与塔体连接

以往在进行裙座与塔体两者连接部分的设计和制作时，主要采取的是搭接式连接方式，但这种连接方式很容易受到剪应力、温度在其中的影响。但如果采取对接式连接方式，还会因塔尺寸在原有基础上增加，高径比也随之增大，这就使得石化塔在运行期间，所需要承受的风载、地震载荷呈现出复杂性特征，同时也会造成焊接接头位置的受力随之复杂化，以上都在一定程度上为石化塔的安全生产作业埋下隐患问题。

基于上述背景，当前针对裙座与塔体连接创新了新型连接方式，这种连接方式主要是借助环形托板，采取点焊的方式，对大型低温塔器塔体部分的下封头和裙座进行点焊作业，之后再在环形托板下表面采取对焊的方式进行相应操作，通过以上操作，形成一定厚度堆焊层[4]。除以上之外，要想切实保证上述堆焊质量满足相关规范标准要求，还要采取无损检测的方式对下堆焊层开展检测作业，确保检测符合要求后，在将下堆焊层上表面与上堆焊层两者进行焊接处理，通过焊接保证其与下封头、裙座连接部分圆滑过渡，完成上述作业后再次进行无损检测。从整体上来看，以上连接方式在操作上相对比较简单方便，且接头部分的焊接质量也非常容易保障，且无损检测形式也比较边界，因此这类连接方式比较适用于大型石化塔设备裙座和塔体连接。

（四）设备安全

其一，针对大型石化塔设备的密封系统进行强化设计，特别是针对粉尘类、有毒害类的气体生产系统而言，应在原本的设计基础上进一步提升石化塔设备在密封方面的应用性能，通过以此为安全开展生产作业奠定良好基础；其二，针对于大型石化塔设备的安全设计，还需要对仪表部分、自动控制部分的设计给予 高度重视，以此对石化塔在运行状态下的生产作业进行实时性的监控管理，如果发生问题，能够在第一时间内传达相关部门并采取措施进行解决；其三，对大型石化塔设计的装置布置进行相应设计，为防止因大型塔设备在运行过程中，对其他设备和建筑物产生不良影响，对于防火间距部分的设计，应根据当前国家规范标准要求开展设计。

总结：综上所述，因大型石化塔设备本身具有尺寸大的特征，要想保证塔器保持安全稳定运行状态下，这就需要对塔器的应用特征进行全方位的探讨和分析，以此为基础开展针对性、系统性的设备，这样才能确保大型石化塔设备在实际应用中的质量，为后续生产作业有序开展奠定基础。

参考文献：

[1]万玉新,张帆,陈涛. 一种用于解决大型塔器设备管口与索具干涉的方法[J]. 石油化工建设,2019,41(3):30-33. 
[2]杨东东,李晓旭,铉烨. 大型石化塔设备的特点分析与设计探讨[J]. 中国化工贸易,2019,11(29):38.
[3]魏代宝. 石油石化设备防腐检测技术探究[J]. 中国石油和化工标准与质量,2020,40(22):66-68. 

[4]董洪军,杜卓,张荣才. 大型塔器分段组对整体安装和分段安装对比分析[J]. 设备管理与维修,2020(12):152-153.