静设备安装

第五章静设备安装

静设备是以静置的作用部件为主的机械设备，在石油、石化、化工各类装置及原料和产品储存运输的生产过程中完成和实现反应、分离、混合、换热、储存等工艺。油气田地面工程中的静设备主要包括塔器、立式储罐、球形储罐、滤罐、油气分离器、游离水脱除器、油水缓冲罐、电脱水器、注汽锅炉、水套加热炉等，是油气生产过程中的重要设备，主要用于油、气、水等介质的储存、分离及加热等。

需要说明的是立式储罐和球形储罐的施工，已在集团公司统编培训教材之一《储罐施工》中进行了详细的阐述，故本章不再重复介绍。本章主要以卧式静设备和立式静设备为例，介绍油气田地面工程静设备的现场安装。

第一节静设备的种类和特点

一、静设备的分类与结构特点

油气田地面工程所用的静设备种类繁多，其分类方法也多种多样，可按形状分为圆筒形设备、球形设备、矩形设备；按材料分为钢制设备、非铁金属设备、非金属设备；按设备在生产工艺过程中的作用分为储存设备、换热设备、分离设备；按设备承压分为压力容器、常压容器；按储存介质分为储气设备、储液设备等；按安装形式分为卧式设备、立式设备；按结构形式分为容器类设备、塔类设备、炉类设备、储罐设备。在油气田地面工程中多按形状、安装形式和结构形式等进行分类。

1．按形状分

静设备按形状可分为圆筒形设备、球形设备、矩形设备，见图5-1所示。其中以圆筒形设备最为常见。在油气田地面工程中，圆筒形设备主要有立式油罐、水罐、加药罐、滤罐、沉降罐、熟化罐、过滤器，以及卧式电脱水器、油气分离器、游离水脱除器、筒式加热炉等；球形设备主要有各类球罐；矩形设备主要有润滑油箱、水箱、水槽等。

a）圆筒形设备 b）球形设备 c）矩形设

备

图5-1 三种形状的静设备实物图

1）圆筒形设备结构特点

圆筒形设备是由圆柱形筒体和各种成型封头（椭圆形、半球形、碟形、锥形等）所组成的立式、卧式设备。由于使用目的不同，内部结构也各不相同。该形状设备制造较容易，承压能力较好，因此在油气田中应用最为广泛。比较常见的是立式圆筒形储罐、立式塔设备、立式过滤器、卧式容器、卧式换热器、卧式加热炉等。

2）球形设备结构特点

球形设备多为球罐，由数块球瓣板拼接焊制而成。与圆筒形容器相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积最小，故所耗钢材量少；在相同直径情况下，球罐壁内应力最小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1倍，故球罐的板厚只有圆筒形容器壁板厚度的一半；球罐占地面积较小，基础工程量小，可节省土地。但球罐的制造、焊接和组装要求很严，检验工作量大，制造费用较高。随着石油天然气工业的发展，需要更多贮存低温液态或高压气态物料的贮槽，因此近年来球罐得到日益广泛的应用。

3）矩形设备结构特点

矩形设备由平板焊制而成，制造简单，但承压能力差，故只用作小型常压贮罐。

2．按安装形式分

静设备按安装形式可分为卧式静设备和立式静设备，见图5-2所示。油气田地面工程中常用的卧式静设备主要包括三相分离器、两相分离器、游离水脱除器、电脱水器、产品气分离器、原料气过滤分离器、换热器等。立式静设备主要包括压力滤罐、净化器分离器、闪蒸气分离器、凝结水分离器、原油稳定塔、洗涤塔、脱氧塔、脱甲烷塔、吸收塔、再生塔等。

a）卧式静设备 b）立式静设备

图5-2 两种安装方式静设备实物图

1）卧式静设备结构特点

卧式静设备最基本的结构是一个密闭的壳体，大多数是圆筒形容器，它是由壳体（筒体）、封头（又称端盖）、法兰、支座、接口管及人孔、手孔、视镜等组成，并根据使用功能的要求配备内件和附件（见图5-3）。

图5-3 圆筒形卧式容器结构图

1-接管；2-人孔；3-封头；4-筒体；5-支座；6-液面计

各种卧式静设备都是通过支座固定在某一位置上。静设备的支座除了承托容器的质量、固定位置外，在某些场合下，支座还要承受操作时的振动、风载荷、地震载荷、管道推力等外力。卧式静设备支座一般可分鞍座式、圏座式及支腿式三种，其中鞍座为卧式静设备特别是大型卧式静设备广泛应用的支座形式。卧式静设备通常采用双鞍座形式，但对于非金属材料制造的设备，以及较长的设备则需要采用多鞍座的形式，见图5-4。

a）双鞍座卧式容器 b）多鞍座卧式容器

图5-4 卧式容器

鞍座有焊制和弯制两种，焊制鞍座由底板、腹板、筋板、垫板组焊而成。弯制鞍座与焊制鞍座的区别是其腹板与底板是由同一块钢板弯制而成。当容器公称直径DN<900mm时可用弯制鞍座，也可用焊制鞍座，DN≥900mm则采用焊制鞍座。

为了保证容器在壁温变化时能沿轴线自由伸缩，鞍座有固定式和滑动式两种；固定式鞍座底板上的螺栓孔是圆形的，滑动式鞍座底板上的螺栓孔是长圆形的，双鞍座支承的卧式容器必须是固定式鞍座和滑动式鞍座搭配使用。

2）立式静设备结构特点

立式静设备与卧式静设备的基本组成结构相同，也是由壳体、封头、法兰、支座、接口管及人孔、手孔、视镜等组成。主要差别在于壳体为垂直安放，还有支座的形式有较大差异。

立式静设备的支座通常分为耳式（悬挂式）、支腿式、支承式和裙式支座四种，见图5-5和图5-6。一般中小型直立设备采用耳式、支腿式或支承式支座，高大的直立设备则采用裙式支座。

图5-5 立式容器支座

a）裙式支座立式容器 b）支腿式支座立式容器

图5-6 立式容器

3．按结构形式分

为便于对油气田地面工程静设备安装过程的管理，在《石油天然气建设工程施工质量验收规范》SY4200系列标准中，将油气田地面工程的静设备按照结构形式分为容器类设备、塔类设备、炉类设备、储罐设备。

1）容器类设备

石油及天然气的生产加工过程通常是在静设备这一特定空间内进行的，这些设备尺寸大小不一、形状结构不同、内部构件更是多种多样，但它们一般都有一个外壳，这个外壳就称作容器。容器类设备有广义和狭义两个范畴：广义上讲，凡是具有外壳的静设备均可称为容器类设备，包括塔类设备、炉类设备和储罐设备；狭义上讲，把非塔类、炉类和储罐类设备的容器，称为容器类设备。本章介绍的容器类设备为狭义范畴，油气田地面工程典型容器类设备见图5-7。

a）三相分离器 b）母液过滤器

图5-7 容器类设备

容器类设备是最常见的静设备类型，按设备承压可分为常压容器和压力容器；按器壁结构形式可分为单层容器、多层容器、衬里容器、复合容器，还可按形状、材料、作用、介质等进行分类。在油气田地面工程中多用钢制单层圆筒形容器，常用的有滤罐、油气分离器、游离水脱除器、过滤器、油水缓冲罐、电脱水器等。容器类设备多为压力容器，它们不仅需要适应工艺过程所要求的不同压力和温度条件，往往还要承受内部介质的腐蚀，比较容易发生事故，而且事故的危害往往十分严重，因此，各国工业部门都把压力容器作为受安全监察的一种特殊设备。

2）塔类设备

塔设备又称为塔器，是石油、天然气加工生产中必不可少的大型设备。在塔设备内气液或液液两相充分接触，进行相间的传质和传热，因此在生产过程中常用塔设备进行精馏、吸收、解吸、气体的增湿及冷却等单元操作过程。

油气田地面工程中常见的塔类设备有分馏塔、原油稳定塔、洗涤塔、脱氧塔、脱甲烷塔、吸收塔、再生塔、闪蒸塔、分子筛脱水塔等，这些塔类设备主要用于原油及天然气的稳定及加工处理。天然气处理厂常见的再生塔、吸收塔见图5-8。

a）再生塔 b）吸收塔