《石油化工设计》2005年合订本.pdf

年创刊 季刊 年月日第卷第期总第期 第五届 石油化工设计 编 委 会 主任委员王子宗 副主任委员傅铁英 委员 以姓氏笔画为序 戈军叶大文田创举刘方 刘云海孙丽丽朱忆宁林中 李良友杜杰肖珍平束志顺 佟泽民李鑫钢屈文杰张宏赓 孟爱民张增禧茹得山赵金立 桑如苞高金森阎观亮 黄祥谦 主办中国石化工程建设公司 协办中国石化勘察设计协会 中国石化石油化工设计科技情报中心站 主编王子宗 副主编黄晓宇 责任编辑黄晓宇 英文译审江林 广告设计王勇 编辑出版发行石油化工设计 编辑部 照排北京金同谱科技有限公司 印刷北京时捷印刷有限公司 地址北京市朝阳区安慧北里安园号 邮编 电话 传真 中国标准连续出版物号 广告经营许可证号京朝工商广字第号 定价元 公开发行 目次 设计技术 聚丙烯挤压造粒机组齿轮泵设计缺陷分析及对策 苟东影 大型风机隔振基础的动力分析及其设计方案 徐缨谈志春 液化烃脱硫塔两种设计计算方法的比较与分析 李英王成富 气相法聚丙烯脱气仓的配管设计陈军 管理科学 试论工程设计审查胡晨 丙烯腈装置本质危险分析与工艺安全设计葛立彬 浅谈工程项目成本管理穆冬梅 工艺优化 大型循环水泵进水水力条件的优化设计翟海珊 酮苯脱蜡改脱蜡脱油装置的优化设计方案 李宝中吕宏光王国斌等 泵技术 在设计阶段中解决离心泵气蚀问题的可行性探析 张黎华 自吸离心泵卸车工艺设计中的几点思考 祝雁红韩少君 技术改造 芳烃抽提抽余油系统扩能改造孙秋荣冯世政 外购重芳烃生产三甲苯的技术改造突破方案 边江刘杰 号喷气燃料生产中存在问题及技术改造措施张春玲 聚乙烯改扩建反应区出料设备及管线设置方案郎晓平 焦化装置扩建改造技术分析陈伟 设计理念 浅析中外设计理念的差异张霖 标准规范 美国与标准管板计算方法比较 二丁利伟 知识产权 许可贸易中专利及专有技术的保护与运用策略王卉群 石化在线 上海赛科万吨聚丙烯装置投料试车成功欢迎订阅 石油化工管理干部学院 学报国内高透明聚丙烯生产情况催化汽油选择性加氢脱硫技术通过鉴 定辽宁合成乙酸异丙酯技术开发成功将和一起参与管理 福建炼化一体化项目辽宁开发成功合成环己烯新技术欢迎订阅年 精细化工中间体年度 数字油田 论文征集及评选活动石油化工行 业景气度未来预测欢迎订阅 石油化工设计 和 乙烯工业 期刊欢迎订阅 精细石油化工珠海全力搭乘需求的中国快车年中国化工 市场展望年中国年进口增长超过 聚丙烯挤压造粒机组齿轮泵 设计缺陷分析及对策 苟东影 中国石化北京燕山石油化工股份有限公司 摘要通过对挤压造粒机组齿轮泵的故障分析 找出了齿轮及轴瓦运行中存在的问题 指出 了挤压造粒机组螺杆和齿轮泵在设计上的不足及其所存在的隐患 关键词聚丙烯挤压造粒机齿轮泵故障分析 北京燕山石化股份有限公司 以下称燕山石 化公司 聚丙烯事业部第三聚丙烯车间内运行的 装置是中国第套年产的聚丙烯生产装置 该套装置采用美国公司气相法生产工艺 由和燕山石化公司和中国石 化工程建设公司 共同设计其聚合部分采用的 是比利时生产的两台卧式 搅拌床式反应器 挤压 造粒部分采用的是日本神户制钢生产的 型挤压造粒机组均为公司级重点设备 它们能 否正常工作将直接影响第三聚丙烯车间的正常开 车运行 挤压造粒机组齿轮泵故障表象 年月日 操作人员在为挤压造粒机 组换网器换网时 发现过滤网上粘着片状银质金 属在其后的天内 此种银片增多经分析 判 断为挤压造粒机组齿轮泵轴瓦内衬银层脱落因 此该机组被迫于月日进行停车检修 根据事业部的安排 我们对挤压造粒机组的 混炼部分 挤压部分 切粒部分进行了全部解体检 查在解体检查时发现 齿轮泵轴瓦的银层严重脱落 尤其是北侧 上瓦的导流槽内银质层已完全脱落 每个轴瓦外侧 靠近端部 的圆周上 都有 深浅不同的划痕南侧下瓦尤为严重 划痕贯穿 整个圆周 齿轮转子齿面其齿根靠近节线附近有麻 点 其中一个齿沿轴向有变形 另一个齿在 靠近齿端的顶部有约的脱落疤痕 齿表面 轴瓦表面都有一层炭化层 瓦润滑树脂出料阀内严重炭化 流道堵 死 故障分析 为分析故障原因 须将各种影响因素列出 将齿轮泵设计参数列于表然后根据各种技术数 据指出其设计的先天不足点 从实用轴承手册查知 滑动轴承的减磨层 以银为材料时 其最大许用压力值最高工 作温度由表知 实际情况是额定压力 收稿日期修改稿收到日期 作者简介 苟东影男 辽宁抚顺人年毕业于 燕化中专化工机械专业年毕业于北京市委党校经济管理专 业 获硕士学位长期担任厂内的公司级重点机组的设备动态检 测工作 现任聚丙烯事业部维修中心主任撰写的 提高混炼机的 检修质量 延长运转周期 获北京市小组优秀奖 设计技术 石油化工设计 表齿轮泵设计参数 操作 额定温度 最小 操作 额定吸压 最小操作 额定排压 旋转速度范围 转子轴承类型轴瓦 吸入 排出壳体材料耐热钢 转子齿轮材料渗氮 轴表面硬度 轴承材料银 软面 额定温度都超过了银的许用值 挂银的工艺不合理为说明问题 将轴瓦 软质减磨层的几种粘挂工艺的优缺点简述如下 工艺一 离心浇铸其优点 工艺成熟 已有 上百年的历史简单 制作费用低 软质贵重金属 的利用率高达且可回收反复利用软质减 磨层同基体有一定的结合力 能够满足在压力 温 度不太高条件下运转机械的一般要求其缺点 浇铸时的温度很高 要达到软金属的熔化温度以 上 银是因此要求瓦背的金属含碳量要 低于以避免在浇铸完后急速冷却时 不被 淬硬 俗称不上火 以利于后续加工 为提高软质 合金同瓦背的结合力 在瓦背的内表面要制成各 种形式的翻边榫头 见图消弱了瓦背的强度 和刚度 银层与基体金属的结合力受热胀冷缩的 影响非常大所以不宜在高温条件下使用 图典型的瓦背内表面的翻边榫头 工艺二 喷涂其优点 喷涂时基体温度在 即可 不用考虑瓦背的 上火 问题 材 料任选 软质层的结合力高于工艺一 不用考虑 榫头 的问题其缺点是软金属的利用率低 只 有造价高 工艺三 电镀其优点 结合强度高 是上述 两种工艺的倍 电镀时基体温度较低 不用 考虑瓦背的 上火 问题 材料任选 同样不用考虑 榫头 的问题其缺点 有污染 特别是对于镀银 而言 要求是 银层铅 铟此项工艺复杂 造价昂贵 铟是稀有金属 从的轴瓦实际结构和组材看 瓦背是 号钢且有翻边榫头所以我们推断它是离心浇铸 而成在高温高压的条件下使用 其工艺本身的 缺点就显现出来 瓦背的材料使用号钢不合理从机械 设计手册中查知号钢使用的最高温度 而安全使用温度仅为低于的使用温 度应该说明的是 所谓安全使用温度 按照材料 力学的理论 是指材料在该使用温度下 其强度 刚度 硬度 耐腐蚀性能 许用应力值等 都是常温 条件下的以上比如说号钢 在度时 其许用应力为在常温下的许用应力是 两者相比 前者仅是后者的 在安全温度时 其许用应力值 恰是常温下的就我们的轴瓦而言 即使 在使用离心浇铸工艺的情况下 也应该使用 其安全使用温度为 瓦座选用材料不合理不合理之一 所用 材料是从机械设计手册中查知 其最高 使用 温 度安 全 使 用 温 度小 于 不合理之二 其硬度范围低 石 油 化 工 设 计第卷 于高温轴承安全使用硬度这里说明两点 一种材料之所以有一个硬度范围 是因为 同一种材料 在相同的铸造 轧制 淬火条件下 由 于密度 合金元素分布的均匀程度 淬火冷却时的 降温梯度不均等因素的影响 同一种材料淬火后 的表面硬度不可能一样设计手册中给出的数 值 是指该材料可能的硬度上下限安全使用硬 度就是指某种材料的硬度下限值 按照高温轴承的设计理论 在以上使 用的轴承就叫高温轴承在高温条件下 材料的 抗疲劳强度的大小 依赖于硬度的某一数值 最小 值是硬度低于该数值时 抗疲劳强度将 急剧下降硬度低于此数值的材料 在持久高温 作用下 其内部组织会发生相变 以至尺寸发生改 变 不能保证尺寸的稳定性所以我们认为 小于是不合理的 不合理之三 该材料是冷作工具钢其高温 塑性差 挠性差 耐冲击性差滑动轴承的重要设 计原则之一就是要求其材料要有一定的挠性和塑 性其目的是使轴承能够靠它的局部变形来补偿 设计中不能预知的不利因素的不良影响例如 由于形状误差 材料的内部组织结构均匀性误差 热膨胀的方向性误差以及如上面所说的尺寸稳定 性误差等等按照这一原则 笔者认为应该选用 的材料是我厂的一聚造粒 机的齿轮泵材料就是此种材料两种材料的性能 比较见表 表两种材料的性能参数 钢号硬度 耐磨 性 耐冲 击 红硬 性 热塑 性 最高使用 温度 好差中差 好中好好 年月日 二聚齿轮泵轴瓦瓦 座 仅在当日 中午开车后 即晚上 就严重崩裂初步认为 除瓦座锻件内部可 能有缺陷外 其主要原因就是材料的热 塑性差所致 轴瓦的材料组合不合理按照轴瓦的设 计原则 在高温下使用的双金属或三金属轴瓦 要 求组成轴瓦的每种材料的热膨胀系数相同或相 近 用以保证在受热膨胀的情况下 不会造成因压 应力过大而产生局部变形而我们的三金属轴 瓦 其膨胀系数分别为 银层 钢瓦座在 最外边的壳体 同瓦座相配其材料是耐热 钢 相当于我国的它的热膨胀系数 是从这些数据可以看出 是不符 合设计原则的最近 轴瓦的制造厂日本神户制 钢技术人员来我厂进行技术交流当问及轴瓦的 结构问题时 他们讲 最近出厂的造粒机轴瓦结构 已改成一体结构 材料是这进一步说明 以上关于轴瓦结构不合理结论的正确性 配合公差不合理瓦背同瓦座的配合 过盈量 在常温下是从实用轴承手册中 查知 按照我国的国家配合标准 在常温下是 更何况是在的高温下使用 此时钢膨胀大并且还有定位销所以 我 们说它不合理瓦座同壳体的配合较松瓦座 在常温下测量的尺寸 同度下的壳体尺寸相 比小即有间隙待到使用温度时 两者 的温度相同 但膨胀系数不同 外大里小 造成 的间隙振动加大应和这一松动配合有直 接的关系 故障处理 根据前面的分析及测量所得的实际数据 按 照制造厂说明书和检修规程的要求 特制定了如 下故障处理方案 个齿轮泵轴瓦 椭圆度最大轴 向 径向都有严重的划痕 导流槽内的银层脱落严 重 瓦面上也有银层的脱落经有关部门研究决 定 更换新轴瓦旧轴瓦待修复后留做备件 齿轮泵的修磨 麻点缺陷用油石修磨 尽 可能平滑为止的变形齿 用砂轮磨后 用 油石精磨 第卷苟东影聚丙烯挤压造粒机组齿轮泵设计缺陷分析及对策 所缺的固定销和损坏的螺栓 重新加工 具体要求是 材料调质硬度 固定销用较紧的过度配合安装 卸料阀中的积炭用机床清理后回装 在装配过程中 因制造厂说明书中没有齿 侧间隙 墙板间隙的具体数值 通过计算得出 齿 侧间隙墙板间隙为 维修中心据此进行了实测 结果是 齿侧 有磨损墙板间隙合乎要求 存在隐患 从机械原理和材料学的角度 分析该设备一 些主要零件的强度和使用性能 存在隐患概述 设计计算略 如下 螺杆和齿轮泵的最小设计直径同实际直 径的比较为了说明问题 我们将一聚 二聚 三 聚的台结构形式相同造粒机的相关参数列于表 以进行比较 表一 二 三聚造粒机相关参数比较 参数一聚二聚三聚 螺杆运转功率 螺杆转速 设计最小直径 实际最小直径 安全系数 齿轮泵运转功率 齿轮泵转速 设计最小直径 实际最小直径 安全系数 说明螺杆的计算截面是安装同步齿轮处 因该处有键槽最薄弱安全系数小于的 有安 全隐患例如二聚的螺杆 齿轮泵的安全系 数都小于都断过尤其是螺杆就是在同步齿轮 键槽处断的三聚螺杆虽然安全系数小于但 长期在占的以下运行 笔者认为 近期内问题不大但螺杆的尾部 旋转 接头处同轴度不好 应适时修理与螺杆不 同 三聚的齿轮泵确是个隐患首先 其安全系数 仅为其次 本次检修 齿轮泵齿部的以 上的变形已被磨掉即是说左右的渗氮 层已被磨掉 渗氮层的硬度左右 其作用 就是防止齿轮被磨损如此说来 该齿轮被磨损 的可能性很大 是个隐患在表中 螺杆的 材质都是镀铬 齿轮泵齿轮的材质都是 渗氮从表中还可以看出 日 制钢和神钢两公司的设计理念不同前者 零件的设计寿命最小年而后者 最多 只有年数据来自样本 从材料学的角度分析 二聚 三聚台造 粒机同属一个制造厂 设计理念相同 问题就相 同台设备的所有齿轮的材质 都是铬钼钢 只 有螺杆的同步齿轮是铬镍钢铬钼钢 铬镍钢都 不耐磨 耐热不适于做齿轮的材料所以三聚 车间经常 约个月 清理油过滤网中的铁屑 最适宜的材料是锰钛合金钢 但价格很贵 混炼机筒体材料镀铬 闸门材料 镀铬 已经坏过换向器材料镀铬 都是不 合理的因为钢的安全使用温度仅为 实际温度近 结语 通过前面的论述 我们对在检修中所发现的 问题进行了详细的分析和处理 并且对挤 压造粒机组在设计上的不足及所存在的隐患进行 了说明可以说 本次检修的质量是理想的 年月日开车后 在负荷到时 测得 齿轮泵的振值是仅是停车前的最佳值 最大到的弱说明了本次的检 修质量 参考文献 李洪 曲中谦主编 实用轴承手册 西北工业大学主编 机械设计 余国宗主编 化工容器及设备 王修斌 程良骏主编 机械修理大全 北京化工大学主编 塑料成型机械 徐灏主编 机械设计手册 石 油 化 工 设 计第卷 大型风机隔振基础的动力 分析及其设计方案 徐缨谈志春 江苏省医药设计院有限公司 无锡市 摘要详细介绍了国产大型风机安装在厂房楼层上时采用隔振基础的动力计算方法 按设计规范规 定的标准评价隔振基础的振动特性 获得了满意的结果 动力分析得出一条规律 即自由度隔振体系的 个固有频率完全取决于隔振基础本身的个物理参数 关键词风机隔振基础固有频率振动线位移 大型风机隔振基础技术现状 隔振基础技术在工程建设中的地位 设备基础是保证动力机器安全 经济运行的 重要构筑物近年来试验研究和推广采用的 机器基础隔振技术是牛顿运动定律在经济上的成 功实践 既是土建和环保领域的开拓创新 也取得 了明显的社会经济实效它标志着环境保护领域 中第四大公害噪声与振动治理的技术装备水平正 在逐年提高 该项机器隔振基础适用技术 横跨动 力学 数学 工程控制等多个学科和土建 机械两 大专业隔振技术在我国工程建设中理应占有一 席之地 笔者简要论述风机的隔振基础动力分析方法 和结果大块式隔振基础计算理论较深 但技术 已经成熟 运行安全可靠 经济效益明显在化 工 冶金 机械等行业中 量大面广的风机等机器 基础 都可以采用本项先进技术 以改变传统庞大 的设备基础做法 弹簧隔振基础目前的技术水平弹簧隔 振基础目前的技术水平是相对于传统大块式基础 而言的动力机器基础的常规做法是做一个质量 很大的钢筋混凝土块式或墙式基础为了使基础 振动控制在许可范围内 混凝土块体的质量一般 需要大于设备总重的若干倍近年内获得了 重大突破 大型弹簧隔振器和阻尼器的加工制造 大型机器的隔振基础从无到有 逐步推广 而且隔 振效果都达到了预期目标在大多数情况下 大 中型动力机器的隔振基础都能做到比不隔振基础 节省投资 机器基础水平与回转耦合振动公式 机器基础的动力分析需要运用牛顿第二运动 定律 采用结构动力学的理论和计算方法 通过求 解振动微分方程式 才能获得准确的结果但是 在工程设计中只要遵照国家标准 隔振设计规 范 和行业标准 火力发电厂辅助机器弹簧隔振基 础设计规程利用电算程序就可以简单 快捷 准 确地进行隔振基础的动力计算 大块式基础在空间有个自由度一般竖向 振动和扭转振动可以分别计算因为这些振动可 收稿日期修改稿收到日期 作者简介 徐缨女 浙江省绍兴市人年毕业 于东南大学土木工程系工业与民用建筑专业 工程师毕业后一 直从事土建设计工作 担任多项重点工程主设人 设计技术 石油化工设计 以分离出来但当基础块回转振动时 其运动总 是水平位移和回转耦合振动耦合振动由两个几 何参数确定 重心的位移和绕重心的转角 这就要按两个自由度计算 向水平 绕轴回转耦合振动公式 列运动方程 令 式中基组总质量 振动线加速度 隔振器向总刚度 振动线位移 基组质心 即隔振体系重心 至隔振器 刚度中心的距离 振动角位移 基组对通过其重心的轴的转动惯量 振动角加速度 回转总刚度即弹簧竖向刚度 对抵抗转动的贡献 向固有圆频率的平方 回转振动固有圆频率的平方 基础块的回转半径 将公式代入公式经整理可化简为 取则公式变为 式中时间 沿方向振幅 转动方向振幅 公式是的常系数齐次线性方程组 欲使振幅不同时为零 即有非解必须 使系数行列式等于即 展开行列式并整理的二次方程 得出含 固有圆频率的方程为 公式称之为频率方程 也称体系的特征方 程 解之即得水平回转耦合振动的两个固有圆频 率和它们是振动系统的频率特征值 由此可知 耦合振动有两个固有圆频率 较低 称为第一振型固有圆频率较高 称为第 二振型固有圆频率这两个固有圆频率用得非常 广泛 同时可得第一振型和第二振型转动中心至基 组重心的距离和 用上述同样的方法 可以推导出向水 平 绕轴回转耦合振动的计算公式 设计实例 广西某厂在标高的楼层上 装有台大 型离心风机 上海鼓风机厂产的型离 石 油 化 工 设 计第卷 心风机采用了隔振基础年设计年投 产这里讲述的风机隔振基础几乎能为所有大中 型风机的振动提供理想的控制方案 低转速 工作转速以下 风机隔 振基础的固有频率计算方法 将台座 即基础块 体 视为刚体 按大块式基础计算个固有频率 它的力学模型采用 质量弹簧阻尼器 体系 基组 包括机器和台座 作为单质点 有个自由 度 其振动可分为竖向 扭转 水平和回转种型 式 当基组总重心与体系刚度中心位于同一铅垂 线上 简称两心重合 时 基组的竖向和扭转振动 是独立的 而水平和回转振动则耦合在一起 共有 个固有频率 在强迫振动计算中 只要知道固有频率 机器 扰力频率 扰力 矩 及其相位和作用位置 即可求 得基础上任意点个方向的最大振动线位移最 大计算振动线位移必须小于允许振动线位移 综合数据 隔振体系基本数据 机器质量基础块体质量 基组总质量质量比 机器工作转速工作频率 圆频率 机器设备资料 风机重其中叶轮重电机重 其中转子重按电机重的估计 电机底座重 扰力计算 风机扰力 电机扰力 合计扰力 扰力偏心风机扰力 电机扰力重心至基础 台座顶面的最远距离 隔振器选择 该风机基础选用德国公司制造的 型隔振器台和 型阻尼弹簧隔振器台 在使用荷载下的静态 压缩量为竖向固有频率隔振效 率每台隔振器的额定荷载为实际 承载自重和无荷载高度 平面尺寸和 隔振基础的振动特性评定 经动力计算得到低频范围的个固有频率从 至均远离扰力频率基础控 制点的计算振动线位移 三向均小于允许值 表明该隔振基础的振动特性优良 基础外形尺寸 坐标系和隔振器布置见图 布置图 剖面图 图混凝土台座平面 坐标系及隔振器布置 基组的物理参数 基组总质心坐标计算 利用坐标 系 第卷徐缨等大型风机隔振基础的动力分析及其设计方案 基组对通过其重心的轴的转动惯 量计算 弹性支承的物理参数 隔振器和阻尼弹簧隔振器的布置 刚度和 阻尼系数平面布置见图隔振器刚度中心与 体系重心重合 即 两心 重合单台隔振器的竖 向刚度为水平向刚度 型的阻尼系数 为 竖向水平向 弹性支承点的坐标和惯性矩 第个隔振器以基组重心为坐标原点的 坐标值共台隔振器 其坐标值依次为 各台 台台 惯性矩 隔振体系的刚度中心 利用坐标系求解 与 重合 与重 心坐标偏心略超规范规定 隔振体系的总刚度 竖向总刚度 水平向总刚度 绕轴回转总刚度 绕轴回转总刚度 绕轴扭转总刚度 台座为刚体的自由及强迫振动计算 单质点振动体系的个固有频率计算见 表 表自由及强迫振动动力计算结果 序号计算内容计算公式计算结果 基组竖向振动固有频率 基组竖向振幅 基组绕轴扭转振动固有频率 基组绕轴扭转振动角位移 基础顶面角点由于扭转振动产 生的位移 基础顶面角点由于扭转振动产 生的位移 石 油 化 工 设 计第卷 续表 序号计算内容计算公式计算结果 向圆频率的平方 绕轴回转振动圆频率的平方 向水平 绕轴回转耦合振动 第一振型固有频率 向水平 绕轴回转耦合振动 第二振型固有频率 第一振型耦合振动中心至基 组质心的距离 第二振型耦合振动中心至基 组质心的距离 绕轴回转耦合振动第一振型 的总扰力矩 绕轴回转耦合振动第二振型 的总扰力矩 向水平 绕轴回转耦合振动 第一振型的回转角位移 向水平 绕轴回转耦合振动 第二振型的回转角位移 基础顶面角点 由于向水平绕 轴回转耦合振动产生的竖向振 动线位移 基础顶面角点 由于向水平绕 轴回转耦合振动产生的向水 平振动线位移 向圆频率的平方 绕轴回转振动圆频率的平方 向水平 绕轴回转耦合振动 第一振型固有频率 向水平 绕轴回转耦合振动 第二振型固有频率 第一振型耦合振动中心至基 组质心的距离 第一振型耦合振动中心至基 组质心的距离 绕轴回转耦合振动第一振型 的总扰力矩 绕轴回转耦合振动第二振型 的总扰力矩 向水平 绕轴回转耦合振动 第一振型的回转角位移 第卷徐缨等大型风机隔振基础的动力分析及其设计方案 续表 序号计算内容计算公式计算结果 向水平 绕轴回转耦合振动 第二振型的的回转角位移 基础顶面角点 由于向水平绕 轴回转耦合振动产生的竖向振 动线位移 基础顶面角点 由于向水平绕 轴回转耦合振动产生的向水 平振动线位移 基础顶面控制点 沿轴方向的 总振动线位移 基础顶面控制点 沿轴方向的 总振动线位移 基础顶面控制点 沿轴方向的 总振动线位移 注 表为动力计算表 共计项计算 包括了 自由振动 和 强迫振动 的全部计算固有频率的各项计算属于自由振动 振动线位 移的各项计算属于强迫振动 各向阻尼比 计算结果 强迫振动计算见表此实例近似按无阻 尼计算强迫振动 误差 结论 大中型风机的噪声高 振动大 在工程上 采取隔振措施 使振动控制在允许范围内是十分 必要的隔振基础构成了一个十分理想的振动体 系 风机 电机和混凝土台座联合成上部结构 隔 振器和阻尼弹簧隔振器组成隔振层 将上部结构 与下部支承结构隔开 这样一个隔振体系是低调 频的 其动力性能十分优良 固有频率可以合理选 择 具有很高的隔振效率 机器及基础的振动完全 处于可控制状态 弹簧隔振基础视作刚体时的个固有频 率 完全取决于振动体系的个物理参数 它的力学模型 是单质点振动体系的 质量弹簧阻尼器 弹簧隔振基础的下部支承结构 钢梁 柱 基 础 只受静载 可按静力设计 于是隔振基础就可与厂 房结构相连 使得整个厂房结构体系更加合理 旋转式机器采用隔振基础 由于其固有频 率低 远离共振区 阻尼对正常运转时的振动线位 移和对固有频率的影响极小 可以忽略不计 但在 机器开 停车过程中 固有频率会经过共振区 所 以需要配置带阻尼的隔振器或阻尼器 一般都把 它布置在隔振基础的四个角上 大中型动力机器推广采用弹簧隔振基础 国外已有多年 国内也有多年的历史 已积 累了大量工程实际运用的成功经验 是技术成熟 运行安全可靠 振动特性优良的好方案技术经 济比较结果表明 风机弹簧隔振基础技术先进可 靠 综合效益十分明显 对机器运行十分有利 对 工艺布置和土建结构布置也有利 石化在线 上海赛科万吨聚丙烯装置投料试车成功 由中国石化工程建设公司总承包的上海赛科乙烯工程万吨 年聚丙烯装置于年月日一次投料试车 成功 并于当日点生产出合格产品 这是该装置于年月日提前个月实现高标准中交后 再次取得的新进展 也是赛科乙烯工程全部工艺装置 中第一套投料试车成功的装置 标志着乙烯工程已全面进入试生产阶段 石 油 化 工 设 计第卷 液化烃脱硫塔两种设计计算 方法的比较与分析 李英王成富 山东三维石化工程有限公司 山东省淄博市 摘要笔者对液化烃脱硫塔的两种设计计算方法进行了理论探讨和实际操作比较 对液化烃脱硫塔 的设计有一定的指导意义 关键词筛板塔板升液管降液管设计计算方法 根据原油的含硫量及加工深度不同 炼厂干 气和液化石油气都不同程度地含有一定量的 及等杂质为了提高产品质 量 满足后续装置需求 减少设备和管道腐蚀 降 低环境污染 除炼制低硫原油生产的干气和液化 石油气在作为燃料油时无需脱硫外 其余的干气 和液化石油气 无论是作为燃料还是作为化工装 置的原料 都需要先进行脱硫尤其是作为化工 装置原料时 由于硫化物对催化剂的活性和寿命 影响很大 对硫含量的要求更为严格 必须对干气 和液化石油气进行脱硫 使硫含量控制在规定范 围内 才能满足后续加工装置的要求因此 液化 烃脱硫是加工高硫原油的必备措施 液化烃脱硫的主要设备为液化烃脱硫塔目 前炼厂液化烃脱硫塔主要采用筛板塔 脱硫剂为 甲基二乙醇胺溶液筛板塔的工作原理是 两相 逆流流动是依靠两相重度差 分散相通过筛板时 被粉碎成一定大小的液滴 连续相由溢流管流经 各板段与分散相液滴接触而实行传质 液化烃脱硫塔的设计特点 液化烃脱硫塔一般为筛板塔根据塔内两相 流动情况 筛板塔主要有如下设计特点 为增大两相接触表面 一般选取流量较大 的一相为分散相当两相粘度相差较大时 为了 使分散相易于聚合而增大通量 一般选取粘度大 的一相为分散相当重相为分散相时 溢流管的 形式为升液管 当轻相为分散相时则为降液管 分散相在通过筛孔时要保证分散良好 这 就要对筛板的材料 筛孔的直径 开孔率 过孔速 度等进行合理的选择 两相在充分接触后 分别进入上下筛板 为此两相应能较好的分相为了保证连续相在通 过溢流管时不夹带液滴 这就要求连续相在管中 的流速不大于分散相最小液滴的终端速度 分散相通过筛孔时要克服阻力和连续相在 溢流管中流动引起的压降因此 分散相在筛板 上 或下 应保持一定高度的聚合层如果液层太 低 则容易造成漏液 即分散相只通过部分筛孔 造成流动的不稳定若液层过高 超过了溢流管 高度 则造成 液泛即部分分散相从溢流管流 过 破坏了正常操作 收稿日期修改稿收到日期 作者简介 李英女 山东诸诚人年毕业于石 油大学 华东 石油加工专业项目经理 工程师现从事石油化 工工艺设计工作 设计技术 石油化工设计 应用实例 目前 对液化烃脱硫塔的设计计算有两种主 要方法 一种方法是胺液 即脱硫剂 为分散相 溢 流管的形式为升液管 方案另一种方法是液 化烃为分散相 溢流管的形式为降液管 方案 为了比较这两种设计方法的优劣 笔者从曾 经设计过的项目举例对两种液化烃脱硫塔计算结 果进行对比 实例设计一个筛板塔用于液化烃脱硫 已 知液化烃的处理量为时 胺液 甲基二 乙醇胺 浓度为的循环量为 两相的物性数据如下 液化烃密度粘度 胺液密度粘度 两相的界面张力为 液化烃脱硫塔两种设计计算结果与实际操作 数据的对比见表 表种设计计算结果与实际操作数据对比 项 目 方案 胺液 为分散相 方案液化烃 为分散相 计算结果 塔径 塔截面面积 升液管或降液管面积 筛孔总面积 筛孔数 个 筛孔规格 筛孔排列间距 正三角形排列 筛孔总面积与塔截面面积之比 升液管或降液管总面积与塔截面面积 之比 塔盘间距 升液管或降液管高度 两相界面控制方式塔底塔顶 塔高 塔盘层数 塔的质量 实际操作数据 塔顶温度 塔顶压力 液化烃进料温度 液化烃进料流 胺液温度 胺液浓度 胺液流量 脱后液化烃中含量 为什么两种设计计算方法的结果相差这么大 呢下面就从两种设计计算方法的过程和结构形 式加以探讨 液化烃脱硫塔种设计方法差异剖析 胺液为分散相 方案 塔径 筛板可分为开孔区 降液区和无孔区部分 设计时 首先计算开孔区面积和降液管面积 如图所示 图胺液为分散相时筛板示意 开孔区面积 筛孔直径的选择 关系到两相在板间的分层 相际接触面积及设备的生产能力一般 较小的 筛孔产生较小的液滴 具有较大的相际接触面积 对传质有利 然而 随着筛孔直径的减小 将增大 塔径和板间距通常 筛孔直径为 分散相 胺液 通过孔的流速一般在 最适宜的孔速最好由实验确定 或由下式估算 式中筛孔速度 筛孔或喷嘴直径 两相界面间的表面张力 分散相 胺液 的密度 分散相 胺液 与连续相 液化烃 的 密度差 根据分散相 胺液 的处理量 孔径及孔流速 筛板上的所需孔数可由下式求取 式中分散相 胺液 的处理量 筛孔通常以正三角形排列 孔中心距为孔直 径的倍 因此可用下式计算筛板开孔区的面 积 石 油 化 工 设 计第卷 式中筛板塔孔数 孔间距 降液区面积 降液管的面积 由连续相 液化烃 在降液管 中的流速所决定连续相在降液管的流速 可以 通过所容许带走的最大液滴直径而求得通常 先假定连续相所带走的最大液滴直径为一般 取直径为的分散相液滴在连 续相中的沉降速度 可用式计算 式中分散相 胺液 液滴在连续相 液化 烃 中的沉降速度 连续相 液化烃 粘度 为使大于的液滴不被连续相 液化烃 带 走 连续相在降液管中的流速不得大于分散相 胺液 液滴 直径在降液管中的沉降速度 取 则降液管的面积由下式计算 式中连续相 液化烃 的体积流量 降液管中连续相的流速 无孔区面积 在接近降液管处 为使下降的分散相 胺液 液滴不进入降液管 在开孔区与降液管之间应留 有一定的空隙一般可取左右为了支 承和固定筛板 筛板周边需要有一定的余度一 般取或者取整个塔的自由截面积 的因此塔的内径为 板间距的确定 板间距由分散相 胺液 的液层高度和连续相 液化烃 的液层高度所组成为了保证塔的正常 操作 必须保证一定的分散相液层高度 该高度由 两相流动所需的压头决定 具体计算公式和方法参考 化学工程手册 第 篇 萃取及浸取 实际上 筛板塔板间距一般根据经验选取 通常不超过工业萃取塔的板间距最好不 要小于 液化烃为分散相 方案 液化烃为分散相时 塔盘结构形式见图 图液化烃为分散相时筛板示意 塔径 液滴雷诺数 液滴雷诺数可按下式计算 式中液滴雷诺数 液滴直径 轻相 液化烃 比重时 最小液滴直径 为轻相 液化烃 比重 时 最小液滴直径为 液滴沉降速度根据不同雷诺 数由节沉降定律公式求 得 操作温度下分散相 液化烃 比重 操作温度下连续相 胺液 粘度 液滴沉降速度 根据液滴雷诺数范围分别按以下种情况计 算 当时 适用于斯托克定律 当时 适用于中间定律 第卷李英等液化烃脱硫塔两种设计计算方法的比较与分析 当时 适用于牛顿定律 式中操作条件下连续相 胺液 比重 连续相 胺液 与分散相 液化烃 比 重差 由以上液滴沉降速度计算公式 可得分散相 液化烃 和连续相 胺液 的沉降速度 以此确定 哪一相的沉降分离起控制作用 故塔径为 式中分散相 或连续相 质量流率 分散相 或连续相 密度 分散相 或连续相 沉降速度 筛孔数的计算 筛孔面积 式中筛孔面积 分散相 液化烃 流率 流量系数 取 分散相 液化烃 比重 重力常数 分散相 液化烃 厚度一般取 连续相 胺液 与分散相 液化烃 比 重差 筛孔数 式中 取孔距取 降液管面积和管底空隙面积 根据 美国埃索工程公司设计手册 计算降液 管面积和管底空隙面积但在实际操作中 应根据 现场情况 选取降液管拱高和降液管管底的空隙 结论 通过对以上两种计算结果的分析对比 可以 得出以下结论 两种设计方法的液化烃脱硫塔投入生产 经过长周期运转后 都能满足净化液化烃的要求 含量 当胺液为分散相时 筛孔直径小 为 产生较小的液滴 具有较大的相际接触面积 并且 筛孔分布在整个塔截面 除升液管和升液管阴影 区域塔板的效率高当液化烃为分散相时 筛孔 直径大 为产生的液滴大 两相接触的面积 小 并且筛孔分布在较小的区域内 塔板的效率 低 当液化烃为分散相时 为达到有效的操 作 要求离开每一层塔盘时每一相基本上分离完 全因此 为了满足这个要求 此种方法设计的液 化烃脱硫塔无论处理量为多少 塔径基本上都取 实践中证明是没有必要的 只要两相萃取完 毕 最后的净化液化烃再经过沉降罐把胺液分离 出来 就完全能达到净化液化烃的要求 在同时满足液化烃净化要求的前提下 当 胺液为分散相时 塔径为当液化烃为分散相 时 塔径为前者比后者节省钢材按 钢材的价格元计 仅钢材一项前者比后者 节约投资约万元 当胺液为分散相时 两相界面控制在塔 底 液位约为当液化烃为分散相时 两相界 面控制在塔顶 液位约为前者塔径小 储存 的胺液量少 减少了胺液开工前的循环量 减少了 胺液的耗量 前者塔径小 重量轻 减少了占地面积 并 且土建基础小 减少了投资 因此 在设计中 把胺液作为分散相的设计方 法更为合理和经济 参考文献 化学工程手册 编委会编 萃取及浸取 化学工程手册 第 篇北京 化学工业出版社 欢迎订阅欢迎投稿欢迎刊登广告 石 油 化 工 设 计第卷 气相法聚丙烯脱气仓 的配管设计 陈军 中国石化工程建设公司 北京 摘要通过某气相法聚丙烯工程实践 根据设备布置 详细介绍脱气仓框架 风送系统及重要支架的 配管设计 关键词聚丙烯装置脱气仓风送系统 聚丙烯 以下称的生产工艺主要有种 即溶液法 溶剂浆液法 简称浆液法本体法和气 相法目前世界上比较先进的生产工艺主要 是本体气相组合工艺和气相法工艺典型代表 有本体气相工艺本体气相工 艺气相流化床工艺气相工艺 气相工艺及住友气相工艺 聚丙烯工艺即年以前的 气相法工艺年以后又称气相法 聚丙烯工艺在国内 已有燕化公司和扬子石化 公司先后采用此技术 最新的套是文中提及的 某聚丙烯项目笔者在此介绍该项目脱 气仓的配管设计 脱气仓的配管 脱气仓是粉末脱活单元的主要组成部分 主 要设备有气体膨胀袋滤器 脱气仓 旋转阀及风送 系统 脱气仓主要是由一个脱气仓框架支撑起 来 由上至下依此为袋滤器旋转阀脱气仓 旋转阀组成 全高大约根据 工艺流程图 及实际操作方便 将整个框架分为层 平均一层 根据需要操 作的管口 人孔 仪表 阀门及吊装的设备依此调 整层高 见图在袋滤器的顶部有组火炬排 放的安全阀 故增设的小平台 为操作 安全阀后的常开球阀提供方便层要考 虑袋滤器封头的拆卸方便 此层平台需加宽 以便 拆卸封头有足够空间是整个袋滤器设 备承重的钢结构层 给结构提载荷要考虑操作重 它的操作重是在此层平台上还要考虑将组 转子流量计放在靠近设备 易于操作的地方从 第一 二反应器来的粉料全部从此层平台上的管 口进入袋滤器 它是袋滤器部分最重要的平台 与是关联的 由于要从 上部抽滤袋 在平台下需设计电葫芦 电葫芦下方南北运行的空间不能有配管将旋转 阀布置在上方的位置 这样 节省了一个的操作小平台 直接在 上面操作 是脱气仓和袋滤器相关联的连接 层 所有脱气仓顶部的管口都在此层平台操作 在 收稿日期修改稿收到日期 作者简介 陈军男 北京人年毕业于北京化 工大学高分子材料专业 工程师现从事配管设计工作 设计技术 石油化工设计 做配管研究时 将配管侧放在北部 南侧为管口操 作区 双安全阀的火炬排放线放在北侧脱气仓 中部没有操作层是它的设备承重层 整 个脱气仓的设备操作重达由于它有近 高 为了增加它的稳定性 在处 设备焊 有个吊耳 吊耳直接搭在层的框架上 起稳定重心的作用设计平台时要考 虑旋转阀的安装高度及配管 脱气仓的火炬线也比较有特点 一根 的火炬总管从上至下将脱气仓 袋滤器的 火炬管线串起来 由于本项目的火炬线皆为双安 全阀排放线 爆破膜前加拆卸法兰 最小距离 共有根火炬支管汇到火炬总管上 故可 将火炬总管扩径在应力计算该管线时 它的 方向有多的力 将其分拆到 层 各承受的力并在水平管线上设膨胀节 以吸收它的膨胀量 其余支架形式皆为低摩擦管 架 脱气仓的氮气吹扫线很重要 由于聚丙烯 的产品是粉末 所以在各个环节都容易堵为防 止堵塞 在脱气仓的底部设两条氮气吹扫线 一条 中压氮气 一要低压氮气每条氮气线在脱气仓 均有个均布的管嘴 工艺要求将个管嘴连起 来 形成一个环状结构但在正常的管道材料中 是没有这种特殊件的 通过对以往项目的研究 我 们决定把这个环状结构设计成边形 每个角都 是的标准弯头 这样既节约了开支 又整齐美 观在中压氮气前有个调节阀组 根据工艺要 求 它要求阀组离被控制的设备越近越好 以往都 是放到地面上 这次我们把阀组放到的 平台上 既满足它的特殊要求 还节约了管道材 料 而且从操作角度讲 更加方便 脱气仓的放射源和检测器作为附加控制 手段也有它的重要性 这放射源和检测器是仪表 厂家供货 配管专业负责设计支架形式它是一 个放射源和一个检测器配对 放射源比检测器的 位置要高 斜向下发射射线 检测器负责接收 通过这个手段来控制粉料的料位放射源是固定 在设备的预焊件上 需要配管专业给设备专业提 供预焊件的位置条件 注意避开管口及结构的