книги из ГПНТБ / Завелев Г.И. Неметаллические футеровки для аппаратуры нефтяной и нефтехимической промышленности

слой имеет «жирный» блеск. Появление на поверхности торкрет-

сения покрытия образуется пыль из сухого цемента и наполни­ теля, которая осаждается на покрытии или на корпусе аппарата и препятствует прочному сцеплению покрытия с металлом или тбркрет-слоем. Поэтому перед нанесением очередного слоя тор- крет-покрытия пыль смывают водой из сопла цемент-пушки. Для постоянного отсоса пыли при торкретировании в боковом люке аппарата устанавливается вентилятор. Покрытие наносят в следующей последовательности: сначала наносят первый слой цементного раствора (грунтовку) толщиной 15—20 мм на всю защищаемую поверхность, причем накладывают его в направле­ нии снизу вверх. При нанесении торкрет-слоя в первый момент от металлической поверхности отскакивают крупные частицы на­ полнителя, в дальнейшем количество отскакиваемых частиц уменьшается. Первый слой покрытия (грунтовки) надо наносить особенно тщательно, так как он обеспечивает прочное сцепление покрытия с металлической поверхностью. Этот слой должен быть сплошным, так как незагрунтованные места быстро подвергаются коррозии. После окончания схватывания цементного раствора (через 8—12 час.) наносят последовательно второй и третий слои покрытия общей толщиной 50 мм. Поверхность небольших аппа­ ратов можно покрывать вручную. При ручном способе нанесе­ ния покрытия применяют пластичный раствор. При этом слой грунтовки и последующих слоев цементного раствора должен быть набросан с ударом. Вручную также наносят пластичный раствор на нижнем днище аппарата. Во время схватывания це­ ментного раствора рекомендуется орошать покрытие водой. После нанесения покрытия аппарат заливают водой и выдержи­ вают покрытие на глиноземистом цементе под водой в течение 72 час. Покрытие на основе глиноземистого цемента в процессе твердения нельзя нагревать (пропаривать и т. п.). Твердение покрытия на основе пуццоланового портланд-цемента протекает наиболее благоприятно при обработке влажным паром. Поэтому покрытие выдерживают под водой в течение 24 час., а затем в те­ чение 72 час. обрабатывают мятым паром при температуре

75—85°.

Более высокую механическую прочность покрытие на пуццолановом портланд-цементе приобретает после обработки насы­ щенным паром при повышенном давлении (после гидротермаль­ ной обработки).

Качество покрытия после твердения проверяют простукива­ нием. При качественном покрытии звук при ударе молотком должен быть звонким, однотонным, металлическим.

Надежность работы цементного покрытия в нефтеаппаратах зависит от качества выполнения всех операций при ее изготовле­ нии (подготовки поверхности, монтажа армирующей сетки, на­

69

несения покрытия торкретированием, твердения покрытия, вы­ вода аппарата на режим и т. д.). Необходимо также наносить цементные растворы указанных выше составов, которые обеспе­ чивают высокую плотность, химическую стойкость и хорошую совместную работу с металлом при температурном воздействии. Опыт показывает, что нарушение технологии изготовления при­ водило к быстрому разрушению покрытия и затрудняло нормаль­ ную эксплуатацию аппарата.

Испытания в лабораторных и производственных условиях по­ казали, что в результате воздействия на покрытие сернистых неф­ тей при высоких температурах цементный раствор упрочняется и уплотняется. Продукты переработки нефти при температуре 350—450° в ректификационной колонне и эвапораторе полиме­ ризуются и образуют смолы, асфальтены, карбены, карбоиды и свободный углерод, которые, отлагаясь в порахзатвердевшего цементного раствора, уплотняют его, что и обусловливает уве­ личение прочности покрытия. Кроме того, продукты полимери­ зации нефти, тампонируя покрытия, закрывают их и прекращают миграцию легких фракций и агрессивных сернистых агентов к металлическому корпусу аппарата. При эксплуатации горя­ чей нефтеаппаратуры (эвапораторов, ректификационных колонн), защищенной цементными покрытиями, оказалось, что цементные растворы в ней представляют монолитный камень без признаков химического разрушения.

Цементные торкрет-покрытия применяются на Сызранском, Московском, Уфимском и других нефтеперерабатывающих за­ водах. Стоимость 1 .и2 покрытия составляет около 80 руб. В горя­ чих нефтеаппаратах цементные покрытия служат без капиталь­ ного ремонта до 4 лет, а в аппаратах с низкими температурами — до 10 лет.

В настоящее время на установках термического крекинга тор- крет-покрытиями защищаются полностью испарители, ректифи­ кационные колонны (обычно под тарелками в нижней части) и частично газосепараторы (нижнее днище и цилиндрическая часть). Могут быть защищены также емкости орошения фляш-дистил- лята, аккумуляторы сырья дебутанизатора и депропанизатора и аналогичные им. На АВТ торкрет-покрытия применяются в ба­ рометрических конденсаторах, отстойниках нефти, буферных ем­ костях и др.

На электрообессоливающих установках в электродегидрато­ рах защищаются нижнее днище и цилиндрическая часть до 2 м, полностью покрывают сборники обессоленной нефти и др.

Относительная дешевизна и недефицитность материалов де­ лают этот способ предохранения аппаратуры от коррозии весьма рентабельным. Несмотря на это, внедрение покрытий осуще­ ствляется еще медленно из-за отсутствия специализированной ор­ ганизации по нанесению торкрет-покрытий на аппаратуру неф­ теперерабатывающих заводов.

70

4.Цементные покрытия дымовых труб нефтеперерабатывающих заводов

Дымовые трубы и дымоходы из углеродистой стали во время эксплуатации корродируют под воздействием отводимых продук­ тов сгорания твердого или жидкого топлива, содержащих серни­ стый ангидрид, сероводород, примеси хлоридов, органических кислот и др. В период малых нагрузок или остановки оборудова­ ния и печей температура поверхности трубы, омываемой дымовыми газами, может понижаться ниже точки росы. В результате этого влага кон­ денсируется и образуются слабые растворы кис­ лот, главным образом серной и сернистой, вы­ зывающих электрохимическую коррозию внут­ ренней поверхности трубы. При высокой темпе­ ратуре отводимых газов образование кислых рас­ творов возможно у выхода из устья трубы при взаимодействии сернистых и других окислов с влагой воздуха. Для защиты внутренней поверх­ ности трубы от коррозии применяются кислото­ упорные защитные футеровки, обмазки, а также

щается при помощи пескоструйного аппарата от грязи и ржавчины. Затем к поверхности трубы точечной

сваркой привариваются кольцевые перегородки, угольники (25 X 25 X 3 мм} на расстоянии 200—250 мм. ' Вместо уголь­ ников могут применяться и Z-образные крючки. К крепежной арматуре (угольникам или крючкам) на расстоянии 25 мм от поверхности трубы привязывается или прихватывается электро­ сваркой армирующая сетка из углеродистой стали (диаметр про­ волоки 2,5—3 мм, размер ячеек 50 X 50 или 75 X 75 мм). Для

В зависимости от назначения и условий эксплуатации исполь­ зуются различные заполнители. Для тепловой изоляции приме­ няют легкие заполнители из материалов с низким коэффициентом

71

теплопроводности (песок из легковесных кирпичей, керамзит

и ДР-).

При облицовке труб, бывших в эксплуатации, также приме­ няют легкие заполнители. Это дает возможность нанести футе­ ровку малого объемного веса, незначительно увеличивающую вес конструкции. При большом эрозионном износе рекомендуется в качестве заполнителя применять дробленый.диабаз. При нанесе­ нии футеровки вручную в смесь вводят огнеупорную глину (до 10% от веса цемента), которая придает смеси пластичность. Опыт эксплуатации показывает, что бетонная облицовка способствует гашению вибрации всей конструкции трубы и, кроме того, повы­ шает ее жесткость. Футеровка толщиной 65—90 мм с одной арми­ рующей сеткой, по-видимому, эффективна для труб небольших диаметров, доступных для нанесения покрытия. Для труб боль­ ших диаметров необходимо применять конструкцию футеровки с экранирующей сеткой, аналогичную монолитным футеровкам для нефтеаппаратуры (см. гл. VII). В этом случае возможно наносить по экранирующей сетке слой кислотоупорного бетона, обеспечивающего высокую стойкость футеровки к кислым раство­ рам.

5. Защита резервуаров от коррозии

При хранении сырой и обессоленной сернистой нефти, а также неочищенных светлых дистиллятов первичной переработки и крекинга из сернистых нефтей сильно корродируют резервуары и мерники. Металлические крыши резервуаров, в которых хранятся сернистые нефти, разрушаются под влиянием парогазовой среды, состоящей из паров нефти, влажного воздуха, попадающего в ре­ зервуар через дыхательный клапан, а также газообразного серо­ водорода и других летучих агрессивных сернистых соединений. Интенсивной коррозии подвергаются также два верхних пояса ре­ зервуара, находящиеся в зоне раздела двух фаз — нефтяной и парогазовой. Коррозия днища и нижних поясов резервуара про­ исходит главным образом за счет электрохимических процессов, протекающих между металлом резервуара и'донной водой. Кор­ розия днища ускоряется, если в донной воде содержится значи­ тельное количество минеральных солей. MgCh, .CaCh, NaCL Для защиты сырьевых резервуаров от коррозии можно наносить на внутренние поверхности резервуаров неметаллические защит­ ные покрытия. В нефтяной промышленности находит применение разработанный Гипронефтемашем так называемый комбинирован­ ный способ защиты: нанесение на днище и нижний пояс резер­ вуара цементного торкрет-покрытия, а на крышу, фермы и два верхних пояса — лакокрасочного перхлорвинилового покрытия. Конструкция цементного покрытия показана на рис. 13. Для за­ щиты от коррозии днища и нижних поясов применяются покры­ тия на глиноземистом цементе и сульфатостойком пуццолановом портланд-цементе. Покрытие на глиноземистом цементе содержит

72

1 вес. ч. глиноземистого цемента марок 400 и 500, 1 вес. ч.. тонкомолотой добавки (диабазовой муки, базальтового порошка или молотого кварцевого песка) и 2 вес. ч. речного песка с зер­ нами средней крупности 0,25 мм. Покрытие На пуццолановом портланд-цементе содержит 1 вес. ч. сульфатостойкого пуццо­ ланового портланд-цемента марки 400, 0,5 вес. ч. тонкомолотой добавки (диабазовой муки, ба­ зальтового порошка или моло­

остатков, продуктов коррозии и грязи, для чего их пропаривают, промывают, а затем пескоструят. Для монтажа армирующей сетки применяют крепежную арматуру в виде Z-образного крючка (длиной 25 мм, шириной 20 мм) или стержней из стального прутка толщиной 8—10 мм. В качестве армирующей сетки для цилиндрической части резервуара используется стальная тканая или витая сетка, изготовленная из проволоки диаметром 2—3 мм с размерами ячеек от 45 X 45 мм до 100 X 100 мм. Для армировки днища применяют сетку из проволоки диаметром 5—6 мм; При армировании нижнего пояса цилиндрической части резер­ вуара армирующую сетку крепят в направлении сверху вниз. В верхней части сетку крепят к уторному уголку. В нижней части сетку припускают на 0,5 м и соединяют с армирующей сеткой днища. Цементное покрытие в резервуаре наносят за два-три при­ ема. На цилиндрическую часть резервуара наносят последо­ вательно два слоя цементного раствора толщиной по 15—20 мм (общей толщиной покрытия 35 мм). Затем после удаления от­ скочивших при торкретировании частичек сухой смеси на днище резервуара Наносят первый слой толщиной 35 мм. На этом слое монтируют армирующую сетку. После окончания схватывания цементного раствора (через 8—12 час.) наносят последовательно-

73;

второй и третий слои покрытия, постепенно наращивая до общей толщины 70 мм. Во время схватывания цементного раствора покрытие орошают водой, а затем выдерживают под водой в те­ чение 15—20 суток. Время выдержки не задерживает сдачу резер­ вуара в эксплуатацию, так как наполнение его нефтепродуктом не мешает процессу твердения цементного покрытия под слоем воды. Время твердения цементных покрытий может быть сокра­ щено, если обрабатывать их влажным паром. Цементные покрытия могут быть также применены для защиты кровли, ферм и верхних поясов нефтерезервуаров от коррозии.

Армирующая сетка к фермам и кровле емкостей крепится при помощи крючьев, приваренных на расстоянии 100—150 мм друг

к арматуре. Армировку стропил можно выполнять также обмоткой их спиральной проволокой.

Цементными торкрет-покрытиями рекомендуется полностью защищать ходовые емкости для сбора бензинов прямой перегонки, бензиновых дистиллятов крекинга и риформинга. В сырьевых емкостях товарных парков, предназначенных для хранения сырой Нефти, отстоя и храпения обессоленной нефти, защищают кровлю, днище и стропила. По цилиндрической части цементное покрытие наносят на 1,5 м по высоте от днища и кровли. В промежуточных парках подлежат защите полностью емкости для хранения неочи­ щенных дистиллятов прямой переработки, крекинга и рифор­ минга. Рекомендуется в ходовых емкостях для сбора и хранения нефти полностью защищать кровлю, верхние и два нижних пояса по цилиндрической части и днище. Парк установок вторичной переработки, ходовые емкости для компонентов авиабензина и автобензина могут торкретироваться полностью с последующей тщательной затиркой типа железнения.

За рубежом для защиты днищ резервуаров от коррозии приме­ нение находят покрытия из каменноугольного пека с различными пластификаторами и инертными заполнителями. В качестве запол­ нителей используются вспученный вермикулит, смешанный с мелкоизмельченным диатомитом. При смешивании с горячим пеком заполнители остаются во взвешенном состоянии с образованием однородной массы, придавая плотность и прочность покрытию. На днище наносятся в горячем состоянии два слоя покрытия. На первый слой укладывается гибкая прочная ткань из стеклово­ локна, которая является как бы армировкой. Второй слой нано­ сится на ткань, который пропитывает ее и сращивает с нижним слоем. При этом важно, чтобы ткань была плотно уложена На днище резервуара. Покрытие выполняется толщиной 4,5—9 мм, оно хороша ложится на неровности днища резервуара и на свар­ ные швы, выполненные внахлестку. Покрытия на основе каменно­ угольного пека применяются за рубежом более 15 лет. Долго­ вечность их от 3 до 12 лет в зависимости от химической стойкости

74

Глава VII

МОНОЛИТНЫЕ БЕТОННЫЕ ФУТЕРОВКИ

1.Применение монолитных футеровок за рубежом

С1946 г. в нефтяной промышленности США для аппаратовустановок крекинга с пылевидным катализатором успешно при­ меняются монолитные бетонные футеровки. В литературе имеются описания различных конструкций футеровок, применявшихся для регенераторов установок каталитического крекинга типа

ренным к стенке аппарата на расстоянии 300 мм друг от друга. В изоляционном бетоне на толщину 25 мм выполнялись темпера­ турные швы. Эта футеровка эксплуатировалась без ремонта около 8 лет. В регенераторе каталитического крекинга впоследствии применялась футеровка другой конструкции. Облицовка осуще­ ствлялась следующим образом. К корпусу аппарата вначале при­

76

варивались шпильки из углеродистой стали. Затем на поверх­ ность аппарата наносился слой изоляционного бетона толщиной 125 мм. К шпилькам приваривались панели панцирной сетки

углеродистой стали (диаметром 13 мм и размером планки 75 X 20 х X 6 мм) и устанавливаются на корпусе аппарата На расстоянии 250—300 мм друг от друга. В местах, примыкающих к люкам, шту­ церам и кронштейнам, дополнительно устанавливаются шпильки. Металлическая сетка, предназначенная для армирования пер­ вого слоя футеровки, оттягивается на 12,5 мм и прихватывается электросваркой к корпусу аппарата через 300—400 мм. Футе­ ровка наносится торкретированием. Для грунтовочного слоя применяется цементный раствор с песком в соотношении 1 : 3. Этот слой наносится для защиты корпуса аппарата от коррозии при наличии в циркулирующих газах агрессивных агентов. Обычно слой изоляционного бетона наносится непосредственно на поверхность аппарата. Вторая металлическая сетка, предназ­ наченная для армирования изоляционного слоя, приваривается к шпилькам, штуцерам, кронштейнам и перегородкам. Затем по сетке накладывается изоляционный бетон. Перед нанесением

77

третьего слоя к головкам шпилек, а также ко всем штуцерам и кронштейнам привариваются панцирные сетки. Затем наносится слой огнеупорного бетона, который заглаживается заподлицо с наружной поверхностью панцирных сеток. Каждый слой нане­ сенной футеровки подвергается твердению в течение суток во влажной среде.

За последнее время в конструкцию и технологию изготовления монолитных футеровок внесен ряд усовершенствований, в ре­ зультате которых надежность работы футеровок значительно повышена.

Панцирные сетки в прежних конструкциях футеровок кре­ пились отдельными квадратными панелями с размером стороны от 300 до 900 мм. Панели часто отставали или коробились и откры­ вали нижний изоляционный слой. Кроме того, в процессе эксплу­ атации аппарата в панцирном слое по контуру панелей образовы­ вались трещины на глубину панцирного слоя, что снижало тепло­ изоляционные свойства бетонной футеровки. В настоящее время смежные стороны панцирных сеток свариваются, при этом они образуют сплошную решетку. Внесены изменения в размеры кольцевых перегородок, которые выполняются на всю толщину изоляционного слоя. Кроме надежной локализации действия агрес­ сивных газов, циркулирующих в аппарате, этим создаются допол­ нительные опоры под армирующую сетку. Для крепления панцир­ ных сеток применяют шпильки, съемные шайбы которых прива­ ривают после нанесения изоляционного слоя. Благодаря этому устраняется образование раковин и пустот под шайбами, неизбеж­ ное в случае применения шпилек с приваренными головками. Шпильки к корпусу аппарата крепят при помощи специального сварочного пистолета. Для контроля качества сварки каждую шпильку остукивают легким молотком.

Чтобы предотвратить проникновение паров между футеровкой и корпусом, открытые кромки футеровки (у люков и штуцеров) обрамляются стальной полосой, плотно привальцованной к стен­ кам аппарата.

2.Бетоны для монолитных футеровок

Кбетонам, применяемым для футеровки аппаратов, работаю­ щих при высоких температурах и давлениях, предъявляются следующие основные требования.

1.Жаростойкость, т. е. способность сохранять свои механи­ ческие и физические свойства при длительном воздействии темпе­ ратуры.

2.Хорошая совместная работа с металлической арматурой при нагреве до рабочей температуры и охлаждении.

3.Близость коэффициентов линейного расширения футеровки

иметаллического корпуса аппарата.

78