برج تقطیر تجهیزات مهمی است که معمولاً در تولید پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد و امکان تماس نزدیک بین فازهای گاز-مایع یا مایع-مایع را فراهم می‌کند و به هدف انتقال جرم و حرارت بین فازها دست می‌یابد. با توسعه صنایع پتروشیمی و پالایش چین، استفاده از رسانه های بسیار خورنده در حال افزایش است و نیاز به مواد بیشتر می شود. مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند فلزات غیر آهنی و تجهیزات ورق مرکب آنها روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. این مقاله یک برج تقطیر در یک پروژه PTA را به عنوان مثال برای توضیح مشکلات پیش آمده در فرآیند طراحی برج تقطیر می‌بیند، به این امید که در آینده مرجعی برای تجهیزات مشابه ارائه شود.
1. پارامترهای اصلی
و انتخاب محیط کار برج تقطیر عبارتند از: اسید استیک، آب و غیره. فشار طراحی 1.4MPa/FV است. دمای طراحی 245 درجه @ 1.4MPa/100 درجه سانتی گراد @ FV. فشار پایه باد 500N/㎡ است. شدت لرزه 7 درجه است. شتاب لرزه ای پایه 0.10 گرم است. راه اندازی کنید
گروه بندی لرزه ای گروه اول است. نوع خاک سایت کلاس IV است و رده زبری زمین A است. نمودار شماتیک ابعاد ساختار تجهیزات در شکل 1 نشان داده شده است. محیط موجود در کارخانه PTA دارای خورندگی قوی است و مواد تیتانیوم می تواند شرایط مقاومت در برابر خوردگی را بهتر برآورده کند. . با توجه به قیمت بالای مواد تیتانیوم و نامناسب بودن آن برای ساخت مخازن تحت فشار بزرگ، استفاده از صفحات کامپوزیت فولاد تیتانیوم برای ساخت مخازن تحت فشار می تواند هزینه تجهیزات را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. TA1 استحکام کمتر، چقرمگی بهتر و تنش پسماند کمتری پس از انفجار دارد. استحکام اتصال صفحه کامپوزیت بیشتر است. بنابراین، هنگام انتخاب TA1+Q345R به عنوان ماده اصلی تراکم و صفحه کامپوزیت فولاد تیتانیوم، روکش فلزی در استحکام گنجانده نشده است و فقط در نظر گرفته شده است
با توجه به استحکام لایه پایه، لازم است الزامات مربوط به کربن معادل، سختی، تست ضربه، تست اولتراسونیک و غیره برای Q345R مورد استفاده در لایه پایه برای اطمینان از خواص مکانیکی صفحه فولادی پایه پیشنهاد شود. برای اطمینان از پیوند محکم بین مواد تیتانیوم پوشش داده شده و صفحه فولادی پایه، صفحه کامپوزیت فولاد تیتانیوم باید مطابق با مقررات NB/T47002 به صورت انفجاری چسبانده شود.3-2019 سطح B1، و در یک تنش‌زدا عرضه شود. حالت بازپخت استحکام برشی صفحه کامپوزیت در هنگام عرضه باید بیشتر یا برابر با 180MPa باشد.
به دلیل فرآیندهای ساخت مانند نورد سیلندر، شکل دهی سر و عملیات حرارتی پس از جوش در طول ساخت تجهیزات، مقاومت برشی صفحات کامپوزیت ممکن است کاهش یابد. برای اطمینان از ایمنی تجهیزات، پس از اتمام ساخت تجهیزات، مقاومت برشی صفحات کامپوزیت نیز باید تضمین شود که کمتر از 140MPa نباشد.
2. طراحی ساختاری اصلی تجهیزات
2.1 ساختار اتصال جوش داده شده T شکل از ورق کامپوزیت فولاد تیتانیوم
ساختار اتصال T شکل در اتصالات جوشی طولی و محیطی صفحه کامپوزیت در شکل 2 نشان داده شده است. معمولاً از یک صفحه روکش T شکل جداگانه با گوشه ای گرد در محل اتصال T شکل استفاده می شود. برای سهولت حفاظت از گاز آرگون در پشت در هنگام جوشکاری و تشخیص نشتی اتصال همپوشانی صفحه پوشش، باید حداقل 2 سوراخ تشخیص نشت 6 Φ 6 بر روی واشر هر اتصال جوشی طولی و محیطی حفاری شود. سوراخ های تشخیص نشت باید تا حد امکان به نقاط بالا و پایین جوش طولی و دو سر اتصال جوشکاری محیطی نزدیک باشد. به منظور تشخیص به موقع نقاط نشتی و کاهش مصرف گاز آرگون برای محافظت از پشت در حین جوشکاری، کانال های تشخیص نشت بین هر سیلندر آستر به هم متصل نیستند. بنابراین، لنت زیر صفحه پوشش T شکل باید با لحیم کاری نقره ای در هنگام اتصال به اتصال طولی جوشکاری قسمت استوانه آستری دیگر آب بندی شود.
2.2 تصاحب فلنج
با توجه به بار زیاد روی دهانه لوله فرآیند، به منظور اطمینان از ایمنی اتصال بین لوله اتصال و پوسته، لوله اتصال از ساختار لوله فورجی با دیواره ضخیم برای تقویت کلی استفاده می کند. دیواره داخلی لوله اتصال دارای ساختار پوشش تیتانیومی است که باید از تناسب محکم بین پوشش تیتانیوم و داخل لوله اتصال اطمینان حاصل کند. با توجه به مواد مختلف پوسته و پوشش، تنش ایجاد شده توسط انبساط حرارتی
به طور مشابه، برهم نهی تنش می تواند به راحتی منجر به آسیب در محل اتصال لوله اتصال و پوشش پوسته شود. بنابراین، ساختار اتصال بین پوشش لوله اتصال و پوشش پوسته باید انعطاف پذیری کافی را در محل اتصال تضمین کند و از تنش قابل توجه در اتصال جوش شده جلوگیری کند. اتصال بین پوسته و لوله اتصال باید یک ساختار فلنجی برای حفظ یک انتقال صاف داشته باشد. برای بررسی نشتی در آستر تیتانیوم در حین کار تجهیزات و به عنوان خروجی گاز بین لوله اتصال و آستر، باید دو سوراخ تشخیص نشت به قطر 6 میلی متر در پشت هر آستر لوله اتصال، واقع در گردن اتصال نصب شود. فلنج لوله و پایین ترین نقطه پوسته مجاور. ساختار فلنجینگ آستر و ساختار سوراخ تشخیص نشت فلنج تصاحب در شکل 3 به تفصیل آمده است.
طراحی سطح آب بندی فلنج عامل کلیدی موثر بر آب بندی فلنج است. برج تقطیر از یک فلنج آهنگری یکپارچه با گردن بلند استفاده می کند و سطح آب بندی فلنج ازصفحه کامپوزیت فولاد تیتانیوم. نوع ساختاری دقیق در شکل 4 نشان داده شده است. لایه پایه صفحه کامپوزیت سطح آب بندی فلنج به طور محکم به فورج فلنج جوش داده شده است و پوشش تیتانیوم داخل لوله اتصال با استفاده از یک گوشه کاملاً جوش داده شده به روکش صفحه کامپوزیت سطح آب بندی جوش داده شده است. اتصال با صفحه پشتی این نوع سطح آب بندی ایمنی آب بندی فلنج را بسیار افزایش می دهد. به دلیل نشتی آسان سطح آب بندی فلنج، سوراخ های پیچ فلنج نیز باید با ساختار تیتانیوم پوشانده شوند تا از خوردگی سریع قسمت فولاد کربنی فلنج جلوگیری شود و از استفاده ایمن از تجهیزات اطمینان حاصل شود.
