甲醇合成塔的制造工艺

　制　造　安　装　

甲醇合成塔的制造工艺

Study on the Fabricating Procedure for Methanol Synthetic Column

大连冰山集团金州重型机器厂

徐庆坤　戈丰来　张英俊

In this paper,characteristics at structure design and material selection for methanol Tower are in2 troduced briefly.It is focused to discuss fabricating procedure and quality control point.

关键词:甲醇合成塔　管板　镶嵌　制造工艺　质量控制

随着石化工业的迅速发展,钢制管壳式换热设备愈来愈趋于大型化发展,虽然G B151—89《钢制管壳式换热器》只规定了钢制管壳式换热设备直径在 2000以下的设计、制造和验收,但现在钢制管壳式换热设备直径已远远大于 2000,甚至超过 4000。1999年8月我厂首次试制成功一台直径为 2600的大型管壳式换热设备———甲醇合成塔。

甲醇合成塔是甲醇项目中的关键设备,此次我厂生产的甲醇合成塔其直径为 2600,结构虽不太复杂

,但很有特色,制造难度较大,材料的选取也较为特殊。该类设备在国内属首次试制,无成熟制造工艺可借鉴,具有一定的试验研究性质。

1　甲醇合成塔的技术特性

表1

项 目壳 程管 程

设计压力　MPa511517

设计温度　℃265280

操作压力　MPa319～5115115～517

操作温度　℃250～265255～280

工作介质气水合成气

水压试验压力　MPa61383

腐蚀裕度　mm33换热面积　m21917

设备总重　kg104600

图1　甲醇合成塔总体结构示意图

甲醇合成塔的主要技术特性见表1。

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7

3

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2　结构特点分析

甲醇合成塔的结构特点见图1,由图1可见该设备结构较为特殊:

(1)设备的上、下管板是镶嵌在筒体内部,且均为双面全焊透结构,焊肉较厚,因而易使管板产生焊接变形。

(2)设备的支持板为整圆,决定了筒体的最终合拢焊缝必须在筒体的中间部位。且此条焊缝只能进行局部热处理。

(3)设备的上、下封头只有在换热管与管板组焊完毕后,才能与筒体组焊,且两道环焊缝也只能做局部热处理。

(4)换热管必须在组装前逐根进行水压试验,

合格后才能用于组装。

另外,设备的设计选材也较为特殊。

(1)换热管选用上海第五钢铁厂的00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢无缝钢管。此材料还未列入国家钢管材料标准。

(2)设备筒体选用13MnNiMoNbR ,属于技术要求高的钢材。

(3)管板选用δ70的13MnNiMoNbR 板材堆焊δ7厚的18—8不锈钢,且管板面层堆焊后不允许热处理。

对设备的筒体及换热管所选的材料,均为我厂未曾使用过,需要做各种焊接工艺评定。根据焊接工艺评定,选用相应的焊接材料,详见表2。

表2　甲醇合成塔的焊材选用

序号

母 材

手工焊自动焊氩弧焊

SSOW MOW

100Cr18Ni5Mo3Si2

13MnNiMoNbR +304L

ER316L Si

213MnNiMoNbR J607M H J350H08MnMoA

H08MnMoA 333

313MnNiMoNbR

20MnMo J557MoV 4

13MnNiMoNbR

15CrMo

J607Ni

注:3手工堆焊(MOW ):

过渡层　E 309L 面层 E 308L

　33带极堆焊(SSOW ):

过渡层　H 309L ΠSJ 304面层 H 308L ΠSJ 303

3　制造工艺和质量控制要点

311　制造工艺

对甲醇合成塔的结构特点分析可知,该设备由四大部件组成,即上封头组合件;上部筒体组合件;下部筒体组合件;下封头组合件。在两管板之间要顺利地装入每一根换热管,不是一件容易的事。如果各零部件的制造精度达不到相当的水平或组装质量稍有误差,就很难想象2千多根换热管能顺利的穿过两块管板和三块支持板。解决这一问题的关键是要有一系列的特殊工艺措施,确保每一个零部件的制造质量和组装质量。为此,我厂专门编制了“甲醇合成塔的制造工艺方案”,用于指导甲醇合成塔的制造。

312　关键零部件的制造(1)筒体制造

由于该设备的管板是镶嵌在筒体内部的,要保证管板能顺利地装入筒体内,则对上、下管箱筒体的内径偏差和椭圆度要有相当高的要求。按G B150—1998,对 2600mm 、壁厚50mm 圆筒的

椭圆度的要求为小于等于25mm ,而我厂对该设备椭圆度的要求为小于等于6mm ;对筒体内径我厂要求为 2600+2

　0,实际生产均达到了这些要求,为管板顺利装入筒体提供了可靠的保障。

(2)管板

图纸规定管板的几何尺寸为 2594mm ,δ70+7mm ,在加工管板的外圆尺寸时,我们没按图

纸的外圆尺寸 2594mm 加工,而是根据现场实测的筒体内径来确定管板的外圆加工尺寸,这样既可减少管板与筒体的焊接量,也可以减少管板的焊接变形,实际效果很好。(3)换热管

换热管在组装前要逐根进行水压试验,合格后方可进入设备组装与管板组焊。换热管的下料在换热管与管板组焊后进行。

(4)上、下部筒体组合件的制造

上部筒体组合件(见图2)和下部筒体组合件(见图3)结构基本相同,主要由筒体、管板、人

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83・CPV T 甲醇合成塔的制造工艺 Vol17.No32000