2.8 Сборка колонных аппаратов

2.8.1 Общие сведения

К колоннам относятся вертикальные цилиндрические аппараты, изготовляемые из углеродистых, легирован­ных и двухслойных сталей, а также из спецсплавов, предназначенные для массообменных процессов при пере­работке различных химических, нефтяных и других продуктов. Большую часть этой аппаратуры составляют ректификационные, стабилизационные и отпарные колонны, абсорберы и десорберы, снабженные внутри та­релками и другими вспомогательными устройствами в виде отбойников различных конструкций, маточников для ввода сырья, орошения и штуцеров для отбора фракций. Тарелки ректификационных колонн располагают­ся горизонтально на определенном расстоянии одна от другой и служат для создания контакта между парами нагретых продуктов, идущими снизу вверх, и жидкостью, стекающей сверху вниз.

Изготовление деталей и сборка тарелок

Типы тарелок, применяемых в колонных аппаратах, могут быть разделены на 4 основные группы:

а) колпачковые тарелки (с круглыми, желобчатыми и другими формами колпачков, с S-образными элемента­ми и др.);

б) клапанные (балластные) тарелки с клапанами различных форм и сечений;

в) тарелки «провального» типа (решетчатые с прямоугольными щелями, ситчатые с круглой перфорацией полотна);

г) струйно-направленные тарелки различных конструкций (например, ситчатая с отбойными элементами).

2.8.2 Изготовление колпачковых тарелок

Типовая конструкция колпачковой тарелки с круглыми колпачками типа ТСК-1 приведена на рис.1.

Основание тарелок (полотна секций) изготавливают методом штамповки. Для изготовления полотен секций облегченных колпачковых тарелок типа ТСК-Р, ТСК-РЦ и ТСК-РБ толщиной 2,5 мм из нержавеющей стали Х18ШОТ для аппаратов Д 1200-3000 мм используется универсальная технологическая оснастка, которая мо­жет быть переналажена на изготовление секций любого типоразмера.

Рис.1.

Изготовление колпачков

Стальные колпачки изготавливают методом вытяжки заготовок на штампах. Пробивка щелей осуществляется на специальном штампе (может вестись в пяти колпачках одновременно).

Капсульные колпачки, изготовляемые из углеродистых сталей, в ряде случаев с целью придания им антикор­розионных свойств, покрывают полихлорвинилом, полиэтиленом или полипропиленом. Пластмассовое покрытие наносится на колпачок, который нагревается выше температуры плавления пластмассы на 20-25°С, и опускается в емкость с порошкообразным пластиком, находящимся в псевдосжиженном виде. Расплавляясь на поверхности нагретого колпачка, пластмасса покрывает его антикоррозионным слоем.

Капсульные колпачки из пластмасс (капрона, полиэтилена, полипропилена) изготавливают методом литья под давлением и с использованием специальных пресс-форм и литьевого цилиндра для гидравлического прес­са усилием 100 тс.

Крепление паровых патрубков к основанию тарелки осуществляется тремя способами:

а) развальцовкой, б) закаткой, в) приваркой.

Крепление закаткой и приваркой применяется при изготовлении облегченных колпачковых тарелок ТСК-Р, ТСК-РУ и ТСК-РБ, изготовляемых из нержавеющей стали.

Развальцовка. Процесс развальцовки патрубков из труб размерами 57x4,76x3, 89x4,5мм с приваренными к ним шпильками, имеющими резьбу для крепления колпачков, осуществляют на радиально-сверлильном станке (рис.2).

Полотно тарелки 2 со вставленными в отверстие патрубками 3 устанавливается на столе станка, верете­но вальцовки 1 соединяется со шпинделем станка специальным патроном, вальцовка вводится в отверстие патрубка до упора втулки в плоскость полотна. При вращении шпильки веретено вальцовки вращает находящиеся с ним в контакте ролики. Вследствие установки роликов под углом к оси веретена происходит осевое самозатягивание веретена, в результате чего его коническая поверхность подает ролики в радиальном направлении. Обкатываясь по поверхности ниппеля, ролики развальцовывают участок, входящий в отверстие полот­на, таким образом, заполняется зазор между стенками патрубка и полотнами, достигается плотное соединение. Особенностью конструкции вальцовки является фигурный профиль поверхности роликов, что позволяет вмес­те с развальцовкой производить отбортовку выступающей части патрубка. Это обеспечивает надежную плот­ность соединения при толщине диска 10 мм.

Крепление паровых патрубков в облегченных колпачковых тарелках осуществляется закаткой или привар­кой.

Закатка. Закатка производится с использованием радиально-сверлильного станка. Технологическая схема закатки патрубков размером 70x2,5мм показана на рис.3. Приспособление к радиально-сверлильному станку состоит из быстросменного патрона, вальцовки для патрубков, подставки с отверстием для выхода веретена вальцовки и контролирующей аппаратуры (прибора контроля степени раскатки и шкафа управления процес­сом вальцевания).

Рис.3. а) б) в) г) д) е)

Приварка патрубков. Для приварки патрубков используется специальная сварочная головка В-1 и сборочно-сварочное приспособление (рис.4) с набором медных подкладок.

Рис.4.

Сборочно-сварочное приспособление и сварочная головка, взаимно центруясь, осуществляют центровку парового патрубка с выштампованным бур­том в полотне тарелки, а также необходимый прижим свариваемых кромок, что гарантирует точную сборку стыка под сварку без зазора. Механизм вращения головки при плавном бесступенчатом регулировании обеспечивает линейные скорости сварки 30-120м/ч для привариваемых патрубков всех диаметров. Подающий механизм позволяет получить скорость подачи электродной проволоки 160-650 м/ч при бесступенчатом плавном регулировании. Электрическая схема управления сварочной головкой обеспечивает: зажигание дуги через 0-5с после начала вращения головки, что гарантирует требуемое проплавление стыка в начале сварки, возможность обратной сварки в обратном направлении без возврата сварочной головки в начальное положение; автоматическое выключение дуги.

Оптимальной является длина вылета электрода 14-18 мм, обеспечивающая стабильное горение дуги и хорошее качество сварных швов со сквозным противлением и обратным формированием валика по всей длине.

Тарелки с капсульными колпачками должны отвечать следующим требованиям. Местные выпучивания.и кривизна листов не должны превышать 4 мм по всему сечению тарелки. Полотна тарелок можно изготавливать из частей, при этом сварные швы должны быть защищены заподлицо с основным металлом с обеих сторон. Отклонения по шагу между соседними отверстиями под паровые патрубки не долж­ны превышать +2 мм, отклонение между крайними отверстиями под паровые патрубки тарелки (в пределах одного полотна) не должно превышать +4 мм. Верхние торцы паровых патрубков тарелок в сборе должны быть в одной горизонтальной плоскости, отклонение допускается в пределах +3 мм.

Отклонение уровня верхних торцов сливных труб относительно поверхности тарелок допускается в преде­лах +3 мм. Базой, от которой ведется замер, служит горизонтальная плоскость, проведенная через верхние торцы сливных труб. Перекос колпачков относительно плоскости тарелки, замеряемый от верха прорезей, не должен превышать +1 мм.

Для тарелок, изготовляемых из легированных сталей, должны соблюдаться следующие требования: непараллельность плоскостей А и Б не должна быть более 0,5 мм на диаметр отверстия при = 2,5 мм и не более 0,3 мм при = 1,6 мм; неплоскостность полотна тарелки после штамповки и приварки паровых патрубков +3 мм на 1м диаметра; на поверхности среза и кромок не допускаются трещины.

Проверка на прочность и герметичность вальцовки парового патрубка с диском или секцией тарелки произ­водится выборочно (10 % от общего числа секций) наливом воды с высотой уровня, равной высоте парового патрубка. Допускается просачивание не более 5 капель воды в минуту из-под каждого патрубка. Тарелка в сборе считается герметичной, если уровень жидкости (воды), налитой на тарелку, в течение 20 мин. понижает­ся на величину не более 25 мм.