установки гидроочистки вакуумного газойля

Продолжение таблицы 2.65

3 Механическая часть

3.1 Описание конструкции аппарата В данном разделе выполнен прочностной расчет реактора гидроочистки с целью определения толщины

обечайки, днищ. Также проведен расчет укрепления штуцера и фланцевого соединения штуцера ввода сырья.

Условия работы аппарата: Т = 370°С, Р = 7,5 МПа. Характеристика среды: нефтепродукт фракция 350-550°С,

водородсодержащий газ с содержанием Н2 до 90% об и Н2S до 0,5 % об.

Реактор гидроочистки вакуумного газойля представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с аксиальным вводом сырья диаметром 4400 мм, высотой 22400 мм с эллиптическими днищами. Корпус реактора изготовлен из двухслойной стали. Изнутри корпус футеруют жаропрочным торкрет-бетонном толщиной обычно 125-

200 мм. Футеровка должна быть монолитной и состоять из двух слоев: термоизоляционного — непосредственно у корпуса и эрозионно-стойкого — внутреннего. Состояние футеровки проверяют путем измерения температуры стенок корпуса аппарата поверхностными термопарами. Превышение допустимой температуры (200°С) свидетельствует о нарушении герметичности футеровки на данном участке.

Реактор оснащен боковым и нижним штуцером выгрузки катализатора, термопарами, штуцером ввода сырья и штуцером вывода продукта, распределительными устройствами и внутренними решетками для катализатора.

Внутри аппарата имеется две съемных колосниковых решетки, на которые насыпан сферический катализатор.

Колосники устанавливают на кольцевые опоры, приваренные к корпусу реактора. Реакторы устанавливают на железобетонных постаментах таким образом, чтобы обеспечить выгрузку катализатора самотеком через соответствующие люки.

Все аппараты, работающие под давлением выше 0,07 МПа, относятся к сосудам, работающим под давлением, и

их эксплуатация должна вестись в строгом соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

3.2 Обоснование выбора конструкционных материалов Для изготовления нефтезаводской аппаратуры широко применяют биметалл - двухслойный лист. Основной слой

принимает нагрузку. Тонкий слой, называемый защитным, предохраняет от коррозионного действия среды.

Основной слой биметалла выполняют из углеродистых сталей 20К, ВСт3, марганцовистых 16ГС, 09Г2С,

теплоустойчивых хромомолибденовых сталей 12ХМ, 15ХМ и др.

Защитный слой биметалла толщиной 1-6 мм, обычно выполняется из сталей марок 08Х13, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т (для особо агрессивных сред), а также других марок высоколегированных сталей и сплавов.

Для данного аппарата возможно применение следующих марок легированных сталей:

12Х18Н10Т – рабочая температура -253 + 600 °С, по давлению не ограничена, область применения – аппаратура,

крепежные детали, работающие в коррозионной среде.

10Х17Н13М2Т - рабочая температура -253 + 700 °С, по давлению не ограничена, область применения – детали аппаратуры, работающие при высоких давлениях в сильно коррозионной среде.

12ХМ - рабочая температура до 600 °С, по давлению не ограничена, область применения – газоотводящие трубы,

листовые детали высокотемпературных установок для длительной службы при высоких температурах.

15Х2МФА-А - рабочая температура до 550°С, по давлению не ограничена, сталь хромомолибденовая особо чистая по примесям, область применения –

реактора, в том числе реактора для ядерной энергетики.

В качестве основного материала выбираем сталь 15Х2МФА-А. Коррозионная стойкость данной стали удовлетворяет требованиям среды. Эта сталь имеет следующие физико-механические свойства:

-предел прочности σв=440-500 МПа;

-предел текучести σт= 380-430 МПа.

3.3 Определение толщины стенок основных элементов корпуса.

Исходные данные для расчета аппарата на прочность:

-материал обечайки – сталь 15Х2МФА-А;

-прибавка на коррозию – 4 мм;

-внутреннее давление – 7,5 МПа;

-температура стенки аппарата − 370°С;

-внутренний диаметр аппарата – 4400 мм.

Толщина стенок обечаек определяется расчетом исходя из требуемой прочности. Стенка нагружена внутренним избыточным давлением.

Толщина стенки обечайки определяется по формуле (3.1):

где Р – рабочее внутреннее давление в аппарате, МПа;

Dв – внутренний диаметр колонны, мм;

φ – коэффициент прочности сварного шва, (0,8-1,0);

σ – допустимое напряжение;

С – прибавка на коррозию, мм.

Принимаем толщину днищ − 150 мм.

В действительности толщина стенки днищ − 210 мм.

3.4 Проверка на возможность проведения гидравлического испытания Гидравлическое испытание допускается заменять пневматическим (сжатым воздухом, инертным газом), если

проведение гидравлического испытания невозможно вследствие следующих причин: большие напряжения от массы воды в сосуде или на фундаменте, трудно удалить из аппарата воду, возможно нарушение внутренних покрытий сосуда, температура окружающего воздуха ниже 0 °С. На установке гидроочистки вакуумного газойля не рекомендуется проводить гидравлическое испытание печей ввиду сложной сушки футеровки печей.

Согласно Регламенту установки реактор гидроочистки должен быть подвергнут гидравлическому испытанию.

Гидравлические испытания реакторного блока должны проводиться строго в соответствии с «Регламентом проведения гидравлических испытаний систем высокого давления».

После окончания гидравлических испытаний жидкость должна быть удалена из трубопроводов, сосудов и аппаратов.

Подключенные к технологическим линиям средства КИПиА, расчетное давление которых меньше давления опрессовки, например, поплавковые реле, должны быть демонтированы или отключены от контура.

Проверка на герметичность осуществляется после проверки на проходимость и продувки рабочей схемы азотом.

Проведение процедуры испытания на герметичность систем высокого давления должно проводиться в соответствии с «Регламентом проведения испытаний на герметичность оборудования и трубопроводов реакторного блока высокого давления».

Непосредственно перед пуском вся установка, кроме систем снабжения энергоресурсами, проверяется на герметичность.

При этом весь катализатор в реактор должен быть загружен и все диафрагмы должны быть установлены на место.

Проверка проводится на азоте при давлении чуть ниже давления открытия предохранительного клапана проверяемой секции.

3.5 Расчет укрепления штуцера При проектировании и расчете штуцерных узлов аппаратов используется “принцип компенсации площадей”

(ГОСТ 24755 - 83), в соответствии, с которым в стенку корпуса сосуда вблизи отверстия должен добавляться дополнительный металл. Это требует расчетов укрепления вырезов в стенках аппарата.

Проводим расчет укрепления отверстия в днище диаметром 4,4 м под ввод сырья диаметром 0,450 м.

Определяем толщину стенки штуцера S0,45r, м, по формуле