大型催化裂解反应器旋风系统及安装

摘要：针对催化裂解装置反应器、再生器旋风分离器及翼阀安装角度难控制，焊接变形严重，一次安装合格率低等情况，在榆能化150万吨/年催化裂解（DCC）制乙烯装置反应器改造过程中，利用可视数显电子角度仪，做到随时测量、随时调整，有效控制了旋风及翼阀焊接过程中角度变形的问题，可为此类施工的实践工作提供帮助。

关键词：催化裂解;反应器;翼阀

DCC装置反应器技改作为榆能化2021年重点技改项目，反应器内件更换在装置停车期间，性质属于检修施工，难度大、工期紧，任务重。本次技改内容包括反应器大封头分片组装更换、旋风分离系统更换、内提升管更换、汽提段挡板更换及底封头、催化剂出口更换、拆装量共计2600t；总工期50天，旋风组对质量与翼阀安装角度一次合格至关重要，是实现施工进度目标的关键因素之一。

1工程概况

150万吨/年催化裂解（DCC）制乙烯装置再生器、反应器（以下简称两器）作为整个装置核心设备，反应器（900-T-4101）内一级旋风和二级旋风各12组。DCC装置反应器旋风分离器入口变形严重，二级料腿堵塞，内件破损严重导致大量催化剂流失，两器催化剂藏量降低，催化剂单耗偏高，且催化剂进入油浆系统使油浆固含量持续走高，已达26g/L，造成油浆系统油浆泵、管道、阀门经常堵塞，导致装置多次被迫停车。为解决此问题，项目团队对反应器（900-T-4101）进行系统改造，现已平稳运行三个月，且油浆固含量保持在4.4g/L，为装置长周期运行打下坚实的基础。该工程的安装要点、难点主要体现在以下三个方面：反应器旋风单体部件规格大，一级旋风φ1536mm×9196mm，11.32t，二级旋风φ1468mm×8418mm，9.33t，垂直度难控制；本次施工属旧设备改造，不确定因素多；翼阀安装角度要求较高。

2反应器旋风系统及翼阀安装关键技术

反应器旋风系统及翼阀安装之前的施工准备工作如下：（1）项目施工前，项目部多次派人到SEI总部、营口生产厂家对接，组织参与施工的相关人员对反应器旋风及翼阀安装技术要求、施工难点、翼阀角度如何控制等做了大量咨询，找出以往焊接变形难控制原因，应用数显电子角度仪，根据测量值确定焊接变形方向，调整施焊顺序，从而控制焊接变形，最后形成作业指导书，对所有参与施工的项目管理及施工管理人员进行了安全技术交底。（2）本次施工反应器上封头及旋风系统在地面组对、整体吊装，需提前制安组对平台。（3）效验数显电子角度仪，确定其准确度。（4）翼阀安装前对旋风分离器及料腿再次复核垂直度，合格后方可组对翼阀。（5）旋风分离器安装时需根据旋风的实际重量及布置形式，确定临时悬吊、支撑的形式及材料的选型，确认安全后方可实施，临时吊耳、支撑经检查验收合格后方可使用。

2.1旋风安装

旋风悬挂及安装调整次序为：制作组对框架→旋风吊至组对框架→封头吊至组对框架→在吊座吊耳上挂倒链→悬挂一级旋风（外圈）→悬挂二级旋风（内圈）→旋风挂吊杆→一级旋风调整→临时固定→一级与二级旋风方口组对→调整，二级旋风调整（内圈）→方口焊接→二级旋风与升气管焊接→升气管与集气室焊接→轴销点焊→验收。2.1.1制作钢结构组对框架。为节省施工时间，在地面组装反应器上封头与旋风分离器，然后整体吊装。先制作钢结构组对框架，框架主体形式为圆形结构，中心直径与封头直径一致13.6m，设置φ407mm×17mm钢管立柱12根，连接梁为φ114.3mm×6.3mm钢管，底板与顶板均为δ=30mm钢板，高度10.5m（旋风长度9.2m），框架承载力经SEI设计确认。2.1.2制作组对加固平台。因框架对称方向无任何支撑梁，考虑旋风器单体质量11.32t，如果直接把旋风固定在立柱上，存在立柱承受不住会向内倾斜的可能性，同时为方便组对，在旋风组对前制作组对加固平台。平台高度8m，因框架基础未回填，平台承受将近600t重量，对框架内地面初步夯实后铺满δ=25mm钢板并焊接（直径13m），使用HW400×400×13×21，4根立柱做四方支撑（高度8m，正方形间距6m），顶部及中间共3层连接梁，HW300×300×10×15，72m，顶部12根支撑做成伞状（HW300×300×10×15，每根6.8m）。在立柱顶部平铺δ=25mm钢板拼成φ13.2m直径的圆并与支撑梁间断焊接（间隔300mm，焊接100mm），按照旋风器就位位置开φ1000mm孔12个，φ1350mm孔12个，此时旋风刚好卡在孔洞内，保证旋风器能够垂直进入。2.1.3旋风吊至组对平台。将24组旋风按图纸方位要求，依次吊入组对平台，并做初步调整。在框架立柱顶板上划线（φ13,600mm），将上封头吊至组对框架，管口方位与在反应器顶部相同，同时保证封头的整体水平度。2.1.4旋风组装。第一步：在每组旋风顶部对称位置焊接2个10t吊耳，利用吊座内接管原有吊耳，挂倒链先将旋风提至设计标高，一级与二级成对进行，先提一级，后提二级，要保证二级旋风方口插入一级旋风方口内。第二步：调整一级旋风垂直度，在旋风0°、90°、180°、270°四个方向各焊接一根φ8L=150mm钢筋短节，0°与180°，90°与270°对称测量；线坠从旋风顶部1m位置，总长超过9m，左右摆动幅度较大，为保证测量准确，准备8个水桶，里面放2/3机油，能够尽量减少线坠的摆动幅度，以确保测量数据的准确度，要求旋风垂直度偏差≤5mm，通过倒链拉动来调整。第三步：将一级旋风临时固定，主要是在旋风末端，可以用[14以上槽钢与立柱、托盘支撑焊接。第四步：一级与二级旋风方口组对，二级旋风方口内插入一级旋风方口，使用框式水平仪测量，水平度≤1mm，找平后进行点焊。第五步：按照一级旋风找正方法对二级旋风进行垂直度调整并临时加固。第六步：一、二级旋风方口焊接，此时两组旋风已成为一个整体，拆除临时加固槽钢，安装吊杆，吊杆悬挂以后通过吊座上端螺杆对两组旋风垂直度同时进行调整，此处需特别注意，吊杆压板下面衬里施工后一定要清理干净，不能留有残渣，否则吊杆压板无法水平，进而影响旋风垂直度的调整；旋风整体垂直度调整完成后再次进行临时加固，按照设计要求对轴销套环点焊。第七步：安装二旋升气管，将二级旋风与内集气室连通，然后拆除临时固定支架，旋风组对安装完成，此过程特别注意事项：二级升气管与内集气室连通部位孔先不开，待旋风整体调整完成后，保证升气管下端口与二级旋风焊口水平，升气管上端对接在哪里，就在哪里开孔，保证无应力焊接，最大程度减小升气管焊接时对旋风垂直度的影响。第八步：联合验收。反应器（900-T-4101）旋风分离器及料腿全长不垂直度偏差≤5mm，旋风分离器入口标高允许偏差不大于5mm[1]。本次12组旋风安装完成测量值见表1。

2.2翼阀安装

2.2.1准确保证翼阀装角度。以往翼阀安装都采用三角函数计算法，如图1所示：AC=AB×sinα，按照常规方法，因翼阀阀板AB、角度α均为固定值（出厂时已确定），所以安装过程中需要保证线段AC的长度，才能准确保证翼阀装角度α，翼阀出口方向应按图样要求安装，折翼板安装角度应经翼阀冷态试验后确定，其允许偏差为±0.5°使用三角函数计算法施工，通常只在料腿和翼阀组对、点固、焊接完成后进行测量，但本身翼阀安装角度太小，且误差范围较小（本次施工设计要求≤0.5°），加上焊接过程中的微小变形，计算数据变化很小，在整个施焊完成后再去测量，积累的变形很可能超出了设计要求。要改变此现象，必须确定新的施工思路，项目团队将整体安装分解为组对前、组对后、点固、焊接打底、焊接过程、焊接后等6个步骤。各施工环节做到随时测量、随时调整，原来的三角函数计算法改用电子数显角度仪，尤其在施焊过程中，可根据翼阀测量值，确定焊缝变形方向，调整施焊顺序，完全可以控制整体变形量，翼阀安装角度一次验收合格率提升至98%以上。2.2.2翼阀组对。翼阀组对前要先对料腿垂直度进行测量，测量点选择料腿下端2m垂直段。翼阀组对焊缝间隙、角度控制：翼阀与料腿焊缝间隙4mm～7mm，翼阀安装角度＜0.5°。组对完成后角度测量值见表2。翼阀组对完成后进行点固，点固用相同材质钢板制作，规格：200mm×50mm，分四个方向：0°、90°、180°、270°，点固完测量四个方向数据，根据测量角度值（见表3）确定施焊顺序。2.2.3翼阀焊接焊接顺序：先焊焊缝窄面；在打底、填充、盖面的过程中，随时测量并调整。调整依据：如角度变小，先焊翼阀阀板正面方向，如角度变大，先焊翼阀阀板背面方向。整体焊接完成后的验收，本次反应器技改24台翼阀安装角度一次合格率100%，测量结果见表4、表5。

3结语

本工程采取在地面预制平台上组装旋风及封头，模块化吊装的施工技术，缩短了施工工期，24台翼阀安装原定工期7天，最终5天完成，且一次合格率100%，可为同类项目的施工提供可借鉴的经验。

参考文献：

[1]石油化工隔热耐磨衬里设备和管道施工质量验收规范：SH/T3504-2014.

作者:钟英 米小龙 张新昌 单位:陕西化建工程有限责任公司