350万吨常减压焦化装置操作规程

350万吨常减压焦化装置操作规程

目录

第一章主要塔器设备简介.......................................................

1压力容器.....................................................................

1.1压力容器基础知识........................................................

1.2装置压力容器简介........................................................

1.3压力容器操作规程........................................................

2塔器........................................................................

2.1塔器基础知识............................................................

2.2装置塔器简介.............................................................

2.3塔器操作规程............................................................

3换热器.....................................................................

3.1换热器基础知识..........................................................

3.2装置换热器简介...........................................................

3.3换热器操作规程..........................................................

4加热炉.....................................................................

4.1加热炉基础知识..........................................................

4.2装置加热炉简介..........................................................

4.3加热炉操作规程..........................................................

第二章机械设备部分.........................................................

1离心泵.....................................................................

1.1离心泵基础知识..........................................................

1.2装置离心泵简介..........................................................

1.3离心泵操作规程..........................................................

2蒸汽往复泵.................................................................

2.1蒸汽往复泵基础知识......................................................

2.2装置蒸汽往复泵简介.......................................................

2.3蒸汽往复泵操作规程......................................................

3螺杆泵.....................................................................

3.1螺杆泵基础知识........................................................

3.2装置螺杆泵简介.........................................................

3.3螺杆泵操作规程............................................................

4计量泵.......................................................................

4.1计量泵基础知识.............................................................

4.2装置计量泵简介............................................................

4.3计量泵操作规程............................................................

5齿轮泵.......................................................................

5.1齿轮泵基础知识............................................................

5.2装置齿轮泵简介.........................................................

5.3齿轮泵操作规程........................................................

6真空泵.....................................................................

6.1真空泵基础知识........................................................

6.2装置真空泵筒介.........................................................

6.3真空泵操作规程.......................................................

7除焦系统.....................................................................

7.1除焦设备基础知识.......................................................

7.2装置主要除焦设备简介...................................................

7.3主要除焦设备操作规程...................................................

8液环泵.....................................................................

第三章关键设备...............................................................

1气压机.................................................................

2辐射泵.................................................................

第四章其他...................................................................

1阀门........................................................................

1.1阀门基础知识............................................................

1.2装置阀门简介.............................................................

1.3特阀操作规程.............................................................

2管道........................................................................

2.1管道基础知识.............................................................

2.2装置管道简介.............................................................

3材料........................................................................

3.1材料基础知识.............................................................

3.2装置材料简介.............................................................

第一章主要塔器设备简介

1压力容器

1.1压力容器基础知识

1.1.1压力容器的定义

在石油化工领域，容器是指储存设备和其它各种设各的外壳。按容器所承受压力的高低

又可分为常压容器和压力容器两大类。

国家技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》中规定，只有同时符合以下三个

条件的容器才属r该规程为管辖范围。

(a)最高工作压力(P,)20.IMpa(不包括液体静压力，下同)；

(b)内直径(非圆形截面指其最大尺寸)20.15m,且容积(V)>0.025m3；

(c)介质为气体，液化气体和最高工作温度高于标准沸点的液体。

以上三个条件也正是包括了容器的工作介质，压力和容积三个方面。适用于下列压力容

器：

(a)与移动压缩机一体的非独立的容积小于等于0.15m3的储罐、锅炉房内的分气缸；

(b)容积小于0.02-3的高压容器;

(c)深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、空分设备

中的冷箱；

(d)螺旋板换热器；

(e)水力自动补气气压给水(无塔上水)装置中的气压罐，消防装置中的气体或气压

给水(泡沫)压力耀；

(f)水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱；

(g)电力行业专用的全封闭式组合电器(电容压力容器)；

(h)橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具。

1.1.2压力容器的分类

压力容器型式多样，为了便于对不同类型的容器进行研究、计算、制造或管理，常将容

器按不同方法分类。

为了便于设计计算，常按容器壁厚的不同而分为薄壁容器和厚壁容器，以及按承压方式

的不同而分为内压容器和外压容器。为便于制造，按制造方法的不同，可将压力容器分为焊

接容器、钾接容器、铸造容器及锻造容器等；根据制造容器的材料来分类，又有钢制容器、

有色金属容器和非金属容器。此外，按容器的外形，可分为球形容器、圆柱形容器、锥形容

器和组合形容器等。

1.1.2.1压力等级和种类的划分

按国家技术监督局《压力容器安全技术监察规程》，对压力容器的压力等级和种类的划

分如下：

（1）按容器的压力（P）分为低压、中压、高压、超高压四个等级，具体为：

①低压容器：0.IMPaWP<1.6MPa

②中压容器：1.6MPaWPVlOMPa

③高压容器：ICMPaWPVlOOMPa

④超高压容器：P^lOOMPa

（2）按容器在生产工艺过程中的作用原理，分为反应容器、换热容器、分离容器、

贮存容器四种。其功用为：

①反应容器：主要是用来完成介质的物理、化学反应的容器。如：反应器、反应

釜、分解锅、分解塔、聚合釜、合成塔、蒸煮锅等。

②换热容器：主要是用来完成介质的热量交换的容器。如：余热锅炉、换热器、

冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、硫化锅、消毒锅、蒸煮器、预热器、溶剂预热器、

蒸锅、蒸脱机、电站蒸发器等。

③分离容相；土要是用来完成的流体压力平衡和气体净化、分离等的容器。如；

分离器、过滤器、集油器、缓冲器、贮能器、洗涤器、吸收器、铜洗塔、干燥塔、汽

提塔、分汽缸等。

④贮存容器：主要是用来盛装生产和生活用的原料。如气体、液体、液化气体等。

如各种型式的贮槽等。

1.1.2.2容器的安全技术分类

为了方便安全技术管理和监督检杳，压力容器安全技术监察规程。根据压力的高低、介

质的危害程度以及在生产过程中的重要作用，将压力容器分为一、二、三类，具体为：

下列情况之一的，为第三类压力容器；

（1）高压容器；

（2）中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

（3）中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于lOMPa-m3）;

（4）中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于0.5MPa-m3）;

（5）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2MPa--）;

（6）高压、中压管壳式余热锅炉；

（7）中压搪玻璃压力容器；

（8）使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等「540MPa）的材料制

造的压力容器；

（9）移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车（液化气

体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车）和罐式集装箱（介

质为液化气体、低温液体）等；

（10）球形储罐（容积大于等于50m3）；

（11）低温液体储存容器（容积大于5nl3）。

下列情况之一的2第二类压力容器（本条第1款规定的除外）:

（1）中压容器；

（2）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

（3）低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；

（4）低压管壳式余热锅炉；

（5）低压搪玻璃压力容器。

低压容器为第一类压力容器（本条第1款、第2款规定的除外）o

1.1.3压力容器常用材料

常温强度

在下列温度下的许用应力，MPa

钢号指标MPa

°b°S100150200250300350400425450475500525550575

碳素由冈钢板

Q235A37522511310799918375

20R400235132126116104958679786141

低合金钢钢板

16MnR490325163163159147134125119936643

15CrMoR450295150150150141131125118115112110885837

厚在下列温度下的许用应力，MPa

钢号

度200250300350400425450475500525550575625650675

高合金钢钢板

0Crl32~601201191171121091051008972533826

0Crl8Ni92飞0130122114111107105103101100989179524232

0Crl8Ni92~601301221111111081061051041031018358332518

Ti

1.1.4压力容器的结构

化工压力容器由于其用作各不相同，结构也不一样。但一般均有筒体、封头、支座、法

兰（包括管法兰和设备法兰），有些容器则还有人孔、手孔、夹层、视镜、液面计、内部冷

却（或加热）管、搅拌器等等，此外，容器上还要安装必不可少的安全附件，常见的卧式容

器的主要结构如图2.3.4所示：

图2.3.4常见卧式容器的主要结构

筒体

筒体是压力容器的最主要组成部分，储

存物料或完成化学反应所需要的压力空间，

大部分由它构成。筒体的形状•般为圆柱

形，随工作压力、温度、介质等条件不同而

取不同的壁厚。筒体除整，木锻造式（用于高

压）外，绝大多数都是由纲板卷焊而成。因

此焊接后的温度、气密性及焊缝质量指标要

求十分严格，在制造或焊接修理时均需执行

焊接规定和程序，并进行严格检验，不容许

有任何疏忽大意，以保证筒体质量。

图2.3.5几种常用封头示意图

封头

封头即容器的端盖。限据几何形状的不同，封头可以分为半球形封头、椭圆

形封头、碟形和锥形封头等几种，如图2.3.5所示。

半球形封头是用数块弓形板成型压焊接而成的。它不仅承受能力强，而成同样容积的各

种封头以半球形封头最省材料。但由于半球形封头曲率较大，成型比较困难，故其主要应用

在大型球形贮罐上。

椭圆形封头是压力容器中应用最广的一种。它是由半个椭圆球（多采用长轴为短轴的两

倍的椭圆球）和直边（一个与半椭球联成一整体的短圆简）组成。直边使封头与筒体的联接

形成两个筒体的对接，使焊缝离开边缘应力较大的椭球边缘区域。虽然直径较大的椭圆形封

头也需要用多块拼接，但其成型加工较半球形封头容易。

碟形封头是较椭圆形头趋广扁平似碟状的封头。它是由一个球面过渡圆弧（即折边）和

直边构成。这种封头由于其深度较浅故成型较容易。但用力学分析，这种封头有明显的缺陷，

而且各种材质和规格的椭员1形封头很容易买到或定做，因此目前很少采用碟形封头，绝大部

分已被椭圆形封关代替。

锥形封头应用于化工生产工艺特殊需要的容器上，例如沉降器、分离器等等。锥形封头

锥顶角的大小可以根据需要选取。这种封头有带折边和不带折边之分。前面图中的锥形封头

就是锥顶角为90度的带折边封头，它是由椭圆体、过渡圆弧（即折边）和直边三部分构成。

在实际应用中带折边的锥形封头多于不带折边的。

一般当容器组装后如果不再需要开启时（一般是指容器中无内件或虽有内件而不需要更

换检修的），上下封头应直接和筒体焊在一起，这样做能有效地保证密封，节省材料且减少

加工制造的工作量。对于因检修和更换内件的需要，而必须开启的容器，封头与筒体连接应

造成可拆式的，此时在封头和筒体之间就必须有一个密封结构。

法兰

法兰是容器和管道连接中的重要部件。按法兰所连接的部件分为管法兰和容器法兰。用

于管道连接的叫做管法兰，用于容器顶盖与筒体或管板与容器连接的叫做容器法兰。

容器法兰按其本身结构形式分为：整体法兰、活套法兰、任意形式法兰、法兰通过螺栓

连接并通过预紧螺栓使垫片压紧而保证密封，法兰螺栓连接是压力容器上用得最多的一种连

接结构。如封头和筒体的连接、各种接管的连接以及人孔、手孔盖的连接等。法兰螺栓连接

虽然开启不十分方便，但其结构简单，使用可靠，故在压力容微中得到了广泛的应用。

密封元件

密封元件放在两个法兰的接触面之间，或封头与筒体顶部的接触面之间，借助于蟒栓等

连接件压紧，从而使容器内的液体或气体被封往不致泄漏。

密封元件按所用材料的不同分为非金属密封元件（如石棉垫、橡胶。形环等），金属密

封元件（如紫铜垫、铝垫、软钢垫等）和组合式密封元件（如铁包石棉垫、钢丝缠绕石棉垫

等）。

容器的支座

容器的支座是起支承和固定器作用的。全部是另行制作，然后焊接在容器匕按圆筒形

容器的安装位置不同，可分为立式容器支座和卧式容器支座。常见的立式支座有悬挂式支座、

支承式支座、裙式支座等。卧式容器支库主要有鞍式支座。环形容器常用柱式和裙式两种支

座。

开孔与补强结构

石油化工容器常因工艺要求和检修的需要，在筒体或封头上开设各种孔和安装接管。如

手孔、人孔、视镜孔。物料进出口以及安装压力表、液位计、安全阀等接管开孔。

开孔的结果，不但会削弱容器壁的强度，而且会在开孔附近形成应力集中，因此，在容

器的开孔附近要采取适当的补强措施，以使孔边的应力集中系数降低到材料所允许的数值。

贴板补强接管补强

图2.3.6常见补强型式示意图

贴板补强即在开孔周围贴焊补强圈，其结构简单，制造容易，有一定补强效果（但贴板

补强的应力集中系数大于接管补强和整锻件补强的应力集中系数，而且补强圈与壳壁之间不

可避免地总会存在间隙，形成一薄层有静止空气的空间，对传热不利。而且贴板的搭接焊缝

抗疲劳性能差）。贴板补强的形式常见于静压常温条件下的中、低压容器，而高温高压或压

力波动范围大的容器，则不采用这种补强方法。

接管补强即在容器开孔处焊上一段加厚的接管，结构简单，焊缝少，补强效果也较好，

虽然与器壁焊接质量检查较难，但无贴板补强的其它缺点，故日前已被广泛采用。

整锻件补强是通过机加工制出整体补强锻件，然后的主焊透方法将其焊在壳体上，其补

强效果很好，但由于锻件加工量大，制造较麻烦，因此一般仅用于严格要求的重要设备上。

壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强：

a）设计压力小于或等于2.5MPa；

b）两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两

倍；

c）接管公称外径小于或等于89mm；

d）接管最小壁厚满足表2.3.2要求。

表2.3.2nun

接管公称外径253238454857657689

最小壁厚3.54.05.06.0

注：1钢材的标准抗拉强度下限值。b>540MPa时,接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构

型式。

2接管的腐蚀裕量为Imnio

压力容器的安全附件

为了防止压力容器由于超压而发生.破裂事故，除了避免操作失误及杜绝或减少可能引起

容器产生超压的客观因素之外，还必须在压力容器上安装安全泄压装置。

安全泄压装置是一种拧止容器超压的保护装置。它是具有这样的性能：当容器在正常工

作压力下运行时，保持严密不漏，而一旦容器内压力规定的数值时，它就能自行将容器内气

体迅速泄放，使容器内压力始终保持在最高许用压力范围之内。

安全泄压装置不仅能在超过预定压力下开启排放，从而降低容器的压力，还能起到报警

的作用。因为当其开启放气时，由于气体流速较高，常常发生较大的声音，能提醒操作人员

注意采取适当措施。

压力容器的安全装置使用最广泛的有安全阀和防爆膜等。

a.安全阀

最常用的安全阀是弹簧式安全阀，它利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上的力，因此

它可以通过一个调节螺母改变压缩弹簧的压缩量来校正安全阀的开启压力。这种安全阀具有

结构简单，灵敏度较高，安装位置不受严格限制等优点，且对振动的敏感性低，所以可用在

移动式压力容器上。其缺点是所加的载荷会随着阀的开启而发生变化。因此，随着阀抽的升

高，弹簧的压缩量增大，作用在阀瓣上的力量也跟着增加。这对于安全阀的开启是不利的。

另外安装在高温压力容器上的安全阀，由于长期受高温的作用，其弹簧力减小，使安全阀的

正常工作受到影响。

杠杆式安全阀不采用弹簧装置，而是利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力。这种安

全阀有结构笨重:和因振动而产生泄漏现象等缺点，故口前较少采用。

脉冲式安全阀结构复杂，在化工压力容器上用得很少，一般只适用于泄放量很大的大型

电站的锅炉等。

b.防爆膜

防爆膜（如图2.3.7所示）也称为爆破片，是一种断裂型的安全泄压装置。它是用一块

很薄的平板通过法兰夹紧或直接用螺栓压紧，在容器的短管法兰上，其结构简单，安装方便,

但由于在防爆膜破裂之后，容器将被迫停止运用，所以这种安全装置只适用于在不宜装设

安全阀的压力容器中使用，

c.爆破膜

爆破膜又称为圆拱形瀑破膜（如图2.3.8）,它的爆破元件是预先压制成圆拱形薄片，

它的精度较爆破片高，可用于高压或超高压场合。

d.爆破帽

爆破帽多用于超高压场合，其结构如图2.3.9所示。

图2.3.7防爆膜图2.3.8爆破膜图2.3.9爆破帽

1.1.5压力容器结构上的要求

a.强度：所谓强度是指容器或其零件具有抵抗外力破坏的能力。压力容器在设计时要

考虑到各种条件和因素，例如根据压力、温度、介质的腐蚀性以及容器的结构、体积等经过

严格的制造工艺规范，并认真地进行试压检验。这都是为了保证容器有足够的强度，使其不

会在正常使用情况下发生爆破。

b.刚度：所谓刚度是指容器或其零件在外力作用下，保持原来形状的能力。最常见的

例子是某些受外力使容器出现压瘪或折皱，或某些容器的部件在运输、安装、使用过程中出

现变形，这些都是刚度不足的表现。

c.c.耐久性：容器必须保持一定的使用年限。容器的壁厚除了要保证强度方面的要求

外，还要考虑到对材料的腐蚀速率，有时还要考虑容器的疲劳及振动等条件。另外对容器的

结构及制造工艺也要有一定的要求以保证容器能使用一定期限。

d.密封性：化工压力容器的密封性卜分重要。容器密封的可靠性是保证安全生产的重

要措施之%因为化工生产中所使用的液件、气体有许多都是易燃易爆和有毒的。所以容器

在设计、制造、安装、使用、检修时都不能忽视密封性问题。

化工压力容器除了应满足上述要求外，还应顾及节约材料，便于制造、运输、安装、操

作及维护的方便等等。

1.1.6容器的压力试验

容器在制成以后或者修理（指涉及强度或结构方面的修理，如焊接、热处理等）完毕，

都要进行压力试验，以检验容器的耐压情况和密封性，确定其是否可投入使用。

1.1.6.1液压试验

试验压力取设计压力的1.25倍。

在进行液压试验时，先在容器内灌满液体，然后用试压泵加压。用水做加压介质的压力

试验称为水压试验。

进行水压试验的水温及环境温度，不得低于材料的无塑性转变温度，但最低不应低于5

度。

试压试验开始时，只有待容器的壁温与液体温度相同之后，才可缓慢升压。达到规定的

试验压力之后，需保持10—30分钟，然后降到设计压力并至少保持30分钟，同时，对容器

整体及所有的焊缝及联接部件进行检杳，以无异常响声，压力下降，油漆剥落，无渗漏现象

和可见的变形为合格。

1.1.6.2气压试验

一般气压试验的压力，对低压容器取设计压力的1.2倍,对中压容器取设计压力的1.15

倍。气压试验一般采用干燥洁净的空气、氮气或其它惰性气体，且气体温度不低于15度。

试验时应先缓慢升压至规定压力的10%,保持10分钟，同时对所有的焊缝和联接部件进行

初步检查，合格后继续升压至规定压力的50%,其后按每级为规定压力的10%的级差逐级升

压至试验压力。保持10—30分钟，然后降到设计压力保持30分钟，同时进行各项检查。

相比之下，水压试验要比气压试验危险性小得多。这是因为压缩一定容积的气体至某一

压力所需要的功，要比压缩同样的液体至相同压力时大得多。故规定绝大多数压力容器都使

用液压试验。

为了保证安全，无论是液压还是气压试验，都应装两块经过较验的压力表。对气压试验

的容器，应在试验前对焊缝进行100%的探伤，并全面检查容器质量。试验时，当容器内的

压力超过工作压力之后，试验人员最好不要靠近容器，以免容器爆破伤人。

1.1.7压力容器破坏简介

在实际工程使用中，各类容器的操作条件是复杂多样的，所以失效的形态也是复杂多样

的。常见的失效类型有：高温下的蠕变破坏，低温或有缺陷时的脆性断裂，交变载荷作用下

的疲劳破坏，腐蚀条件下的破坏等。

1.1.7.1韧性破裂

压力容密的韧性破裂是在容器受到一定的内压力作用下，先出现不能恢复其原来形状的

塑性变形，并在继续增大压力的情况下而产生的破裂。也就是说容器承受的压力先是超过材

料的屈服极限，使材料组织发生变化，然后在更大压力下，达到超过材料的强度极限而断裂。

它的断裂先后经过了弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和最后的断裂。这种属于因外力过大而

使材料断裂的情况，往往在水压试验中能明显的看到。

发生韧性破裂的容器，由于在爆破之前发生大量的变形，故容器的直径有明显的增大，

器壁明显减薄。发生破裂时一般无碎片飞出，只是裂开一个口，口的大小与容器爆破时所释

放的能量有关。一般由气压引起的破裂比液压引起的破裂的裂口要宽。

1.1.7.2脆性破裂

压力容器的爆破事故，并不是都属于韧性破裂的范围。有很多压力容器在试验或使用过

程中，并没有达到规定的压力，即在正常压力范围内，在没有发现塑性变形的情况下突然发

生爆炸。这种爆炸的形式n脆性材料的破裂很相似，即出现许多碎片，所以把这种低于材料

的屈服极限，更低于强度极限时发生的爆炸称为脆性破裂。

材料由韧性状态转变为脆性状态并不是绝对均匀和连续的，总难免存在微裂纹（对于其

它缺陷，如夹渣、气孔、未焊造，大块杂物等也作为裂纹来看待），当受到外力作用时，裂

纹尖端附近区域就产生应力应变集中效应。当此区域的应力应变达到一定数值，超过材料的

强度极限时，裂纹就迅速扩展，致使整个物件发生突然断裂。

脆性破裂的特点与韧性破裂恰恰相反。脆性破裂的容器并无塑性变形，器壁也没有减薄，

爆破是在材料还处在弹性阶段中发生的，即出现在容器上常操作或进行水压试验的过程中，

由于微裂纹的失稳扩展是在一瞬间发生的，而容器内的压力又无法通过一个裂口释放，故容

器裂成许多碎片。另外，由于温度材料韧性的影响，容器在低温时发生脆性破裂可能性要大

一些。

压力容器是否会发生施性破裂与材料性能指标、微裂纹尺寸的大小、容器所承受的压力、

容器的结构是否合理等许多因素有美。虽然所有的材料或多或少地存在微裂纹等缺陷，但并

不是说所有容器都会发生施性破裂。

1.1.7.3疲劳破裂

压力容器在频繁的加压、卸压使用过程中，材料受到交变应力的作用，在长期的交变应

力的作用下，容器较高应力的部位会产生细微的裂纹等缺陷，并在裂纹的两端形成高度的应

力集中。由于应力集中存在，使微裂纹逐渐扩大，同时，由于应力继续不断的交变，在裂纹

扩大到一定程度后，如果载荷达到一定数值，或碰到冲击或振动时，容器就会沿着裂纹产生

破裂，这种破裂就是所谓疲劳破裂。

长期处于交变应力下工作的容器，虽然其最大工作应力低于材料的屈服极限，也会出现

突然破裂，造成严重事故.而且即使是使用塑性较好的材料来制造压力容器，在长期交变应

力作用下也会发生破裂。

疲劳破裂的容器不是破裂成碎片，而通常是开裂•个裂口。而其承受的应力在破裂时并

没有超过材料的屈服极限，器壁没有减薄的现象。疲劳破裂的位置往往是在容器存在高度应

集中的部位，例如容器的接管处等等。

要防止疲劳破裂主要是在设计中尽量减少应力集中，采用合理的结构及制造工艺。同时，

在使用中在应昼减少不必要的加压、卸压或超过规定的压力波动及温度波动。

1.1.7.4蠕变破裂

金属材料在长期的高温下受到拉应力的作用，尽管拉应力小于材料的屈服极限，材料也

会产生缓慢的塑性变形，这种变形称为蠕变。不过，要发生蠕变必须同时具备三个条件：高

温长时间与受拉应力作用，发生蠕变的容器体积变大，器壁明显减薄。最后导致容器的破坏。

相对而言，容器的蠕变破裂较为少见，因为工作温度在400-450愎以上的容器所占比

例较少。另外，蠕变破裂一般发生在容器的某个部件，例如接管等部位。为了防止容器蠕变

破裂的发生，除了要正确选材和结构设计外，在制造时，要避免使用降低材料抗蠕变的方法,

在使用过程中要避免超温及局部过热现象。

1.1.7.4腐蚀破坏

(1)晶间腐蚀

晶间腐蚀发生在材料内金属晶粒的边缘上，腐蚀沿晶粒边缘向深度发展，使晶粒间的连

接遭到破坏，材料的强度及塑性几乎完全消失。这样即使在很小的外力作用下，材料也会被

破坏。晶间腐蚀从材料的外表不易被发现，材料的厚度也没有变薄，材料的破坏是突然的，

因此这是最危险的一种腐迎。晶间腐蚀常发生在用不锈钢制造的容器中，发生的位置大都是

在容器的焊缝处。因为不锈钢的晶间锈蚀倾向受加热和加热时间两个因素的影响。焊缝附近

达到400—850度重复加热，并经过长时间停留后，则材料内部晶界处因不能抵抗介质的腐

蚀作用而发生晶间腐蚀。

(2)应力腐蚀

当拉应力与电化学腐波同时存在时，就产生应力腐蚀。它的理论很多，大致是：局部电

化学腐蚀使金属表面沟形微缝，当此微缝向深处发展时，裂纹尖端存在很高的峰值拉应力，

产生塑性区，使晶格歪扭而降低电极电位，钝化膜在拉应力作用下又不易生成，于是此处就

变为阳极而加速腐蚀，裂坟就不断向深处扩展，形成恶性循环，很快导致断裂。另外，若腐

蚀过程中有氢原子形成，由于氢原子扩散涌入，裂纹前缘塑性区更加快犷展，导致氢裂纹和

滞后断裂即氢脆，更为危险。

常见的应力腐蚀有：纲结构在海水中的脆裂，贮存含H2s溶液的容器的脆裂，锅炉汽包

焊缝及钾接处的“碱脆”现象，高温高压氢气中的螺栓脆断等。

(3)腐蚀疲劳

在腐蚀介质中，构件若承受交变载荷，即使较小的应力，裂纹也会慢慢扩展而最后脆断,

称为“腐蚀疲劳”。一般而言，水蒸汽和氢均会加速扩展，而氧则基本无影响。

(4)硫化氢腐蚀

硫化氢对设备和管线的腐蚀是一个非常严重的问题。目前它的腐蚀形态和机理尚无统一

定论，下面仅对几种情况作一简介。

高温硫腐蚀

原油中存在各种硫化物，但只有活性硫化物才有腐蚀作用。高温下(约260—480度)，

非活性硫化物分解成也S,因此，炼油设备高温部位的硫腐蚀较严重。防止高温硫腐蚀的材

料有0Crl3,!Crl3,Cr6AlMo,316L,18-8钢或渗铝钢等。

硫化氢和氯化氢的联合腐蚀

原油在炼制过程中，除会生成112s外，其中的氯化物还会受热水解而生成HCL。它们随

看水分一同从塔顶逸出。在冷凝时就会形成HCL-H2S-H20型腐蚀介质，对金属有严重腐蚀

作用。此时不宜用抗硫腐蚀的钢材。因为氯离子对它们有强烈的腐蚀作用。主要用“一脱四

注”的工艺防护措施，此外，采用蒙乃尔合金作衬里、钛衬里等。

硫化氢水溶液的腐蚀

常温下干燥硫化氢对金属几乎无腐蚀，但硫化氢的水溶液却有明显的腐蚀作用。其腐蚀

机理较复杂，一般可分为硫化氢应力腐蚀开裂及氢诱发开裂两种。前者在外加拉应力作用下

产生，后者是没有外加应力也会产生与钢板表面平行的内部裂纹，产生时可呈阶梯状扩展，

直至贯穿全板厚。

连多硫酸腐蚀

炼制含硅原油的设备在停工检修时，附着FcS的金属表面的湿空气接触，FcS与水及氧

发生化学反应，产生连多硫酸H2SQS(X=3-5),引起奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂。对于铁

素体或马氏体不锈钢的设备则不会出现这类腐蚀。在检修奥氏体不锈钢类设备时，打开前先

用碱液冲洗设备内部，将1LSQ中和掉。在运行前则用氯离子含量小于25PPM的水冲洗设备

使之干燥，以防碱液积聚和浓缩而引起碱脆破裂。

氢腐蚀

炼油厂的加氢装置用设备是在高温高压的氢气氛围下操作的会产生氢对钢材的强烈腐蚀作

用。高温下，氢被钢材吸附，并以原子状态向钢材内部扩散。开始溶解在铁素体内，使钢材

变脆，塑性减小。随后，在晶界上产生渗碳体脱碳反应，产生甲烷气，并形成甲烷气聚集在

晶界，导致局部高压，引起高度应力集中，另外渗碳体还原为铁素体时，体积要减小7%,

又会产生组织应力，更促使裂纹扩展，最终导致钢材脆裂。

1.2装置压力容器简介

1.2.1焦炭塔(T301A-D)

本装置的四台焦炭塔内径为9000mm,简体切线高度24米，全高39.532米。焦碳塔材质：，

上段材质为(封头盖算起)14.523米为14的"1。1?+0113复合钢板，下段材质为14CrlMoR钢，

体积1957m3。规格：中9000*39.532*(22+3)/(24+3)/30/32/34/36,并且根据设计年限和原

料性质选定腐蚀裕量为5mm。因焦炭塔的下部塔壁通常都附着一层牢固而致密的由焦炭形成

的保护层，隔开了腐蚀介质，因此一般腐蚀不明显，选材时考虑采用MCrlMoR钢。焦炭塔上

部泡沫段以上部分，由于没有焦炭层保护，腐蚀介质直接与塔体接触，而且焦炭塔内温度为

5()0℃左右，因此该部分塔体会产生高温硫腐蚀，塔体选用14CrlMoR+0Crl3复合钢板。

焦炭塔是焦化反应的场所。也是焦化反应生成焦炭的暂时储存器。焦炭塔的设计压力为

0.35MPa,操作压力为0.17MPa,设计温度505c工作温度505c介质:油气、焦碳，压力容

器类别为一类。液压立试试验压力为0.8Mpa,保温厚度140mm。

为了掌握生焦高度，避免泡沫带入分储塔，在焦碳塔生焦段，泡沫段分别安装中子料位

计，以监测生焦高度。为了掌握焦炭塔的生产温度变化情况，在焦炭塔分别安装了三支塔壁

表面热电偶。焦碳塔采用无堵焦阀工艺预热新塔。在正常生产中F301AB分别和四座焦炭塔

两两配套生产。加热炉辐射出口的油品经四通阀进入焦炭塔底部，反应产物气相自顶部到分

储塔分离，焦炭则储存在塔内。随着油品的不断通入，焦层也不断升高。根据原料的残炭，

处理量的大小以及对焦炭质量的要求，可采用不同的生焦周期。并且应用了放空余热利用技

术I可收了蒸汽热量，平稳了分储塔的操作。

1.3压力容器操作规程

1.3.1焦炭塔系统概述

A焦炭塔的作用

焦炭塔是焦化装置的核心设备，焦化的裂解和缩合生焦反应在焦炭塔内进行，焦炭塔是焦化

装置的反应器。通常一台加热炉对应两个焦炭塔，一台在生焦操作，另一台则在除焦操作，

一般18~24小时切换一次，

B焦炭塔的生焦

焦炭塔的操作分为生焦和除焦两部分。生焦操作时，焦化原料油在加热炉中被快速加热到

500℃左右进入焦炭塔，在焦炭塔内适宜的温度、压力条件下发生裂解、缩合反应，生成富

气、汽油、柴油、蜡油、循环油组分和焦炭，高温油气进入分福塔，焦炭停留在塔内。该操

作过程主要和加热炉及分溜塔密切相关，加热炉及分馄塔的操作会对焦炭塔产生影响，同样

焦炭塔的操作也会影响到加热炉及分馄塔。

C焦炭塔的冷焦和除焦

除焦操作的工序主要有：①向焦炭塔内少量吹汽；②向焦炭塔内大量吹汽；③向焦炭塔内少

量给水；④向焦炭塔内大量给水；⑤排放焦炭塔内的水；⑥拆卸塔顶、塔底出焦口法兰；⑦

采用高压水切除焦炭塔内的焦炭：⑧安装塔顶、塔底法兰；⑨对焦炭塔进行蒸汽试压：⑩引

另一个焦炭塔的油气对该塔预热。这十个操作工序是焦化装置特有的操作，是需要人工实现

的间断操作。为此焦化装置特别配置了冷焦吹汽放空系统、冷切焦水处理系统、水力除焦系

统和焦炭储运系统，这些系统的设计和操作对焦炭塔的操作都会产生影响。因此针对焦炭

塔，降低循环比、缩短生焦时间提高加工负荷应从整个焦炭塔系统考虑。

D反应过程描述

为防止加热炉管结焦，焦化炉出口的反应转化率一般不大，大部分的反应延迟到焦炭塔

内进行。缩合反应生成的焦炭停留在塔内，并由塔壁向中心扩展，中心形成进料通道，在焦

炭层以上为主要反应区，即泡沫层。泡沫层分油相泡沫和气相泡沫，气相泡沫在上部，其密

度约为3()〜10()kg/m3,油相泡沫在焦层以上，其密度约为100〜700kg/m3,焦化反应主要

在泡沫层，一般为450〜460℃,泡沫层高度和原料性质及操作条件有关，一般约为3飞米。

裂解反应生成的气体、汽油、柴油、蜡油、循环油组分，由焦炭塔顶流出并经过急冷油冷却

后进入分储塔。随着原料的不断进入，产生的焦炭最增加，焦炭层高度增加，泡沫层也随之

升高。塔内反应示意图如

底部进料侧面进料

E焦炭塔直径的确定

焦炭塔的单塔处理量越大，要求的焦炭塔直径和高度越大，焦炭塔直径主要由焦炭塔塔

内的允许气速决定。

焦炭塔塔内的允许气速可以按如下公式计算：

u允许=0.048XCX[(p泡沫-P油气)/P油气]0.5

u允许---塔内的允许气速；m/s

P泡沫----泡沫层的密度；kg/m3

P油气一油气的密度；kg/m3

C------系数。(0.8~1.0)

由此可以看出，焦炭塔塔内的允许气速和泡沫层的密度及油气的密度有关，泡沫层的密

度又和原料性质、反应温度、操作压力及是否注入消泡剂等有关，油气的密度和产品分布、

产品怦质、操作温度及操作压力等有关。

F不同生焦周期具体时间安排推荐以下模式:

24小时生22小时20小时生19小时生

周期小时数18小时生焦16小时生焦

焦生焦八隹、、隹

牛住242220191816

小吹汽1.51.51.51.51.01.0

大吹汽21.51.51.51.51.5

给水溢流冷焦765.5554.5

放水2.52.52221.5

拆卸上下头盖10.750.750.750.750.5

钻孔0.50.50.50.50.50.5

除焦2.52.52222

安装上下头盖10.750.750.75().750.5

试压、预热升温665.554.54

G除焦操作主要步骤的说明

操作步

序号操作目的来源及去向

骤

进料来自加热炉,产品油气夫分馅塔,隹炭

1切换塔进料切换到另一个塔

在塔内

汽提焦炭塔和焦炭中的油蒸汽来自管网，G=l~5t/h汽提蒸汽及油气去

2小吹汽

气，降低焦炭塔和焦炭温度分屈塔，

汽提焦炭中的油气，降低焦

蒸汽来自管网，G=8~20l/h,汽提蒸汽及油气

3大吹汽炭塔和焦炭温度，建立焦炭

去放空塔，冷凝冷却回收污油和水。

孔隙率

冷焦水来自冷焦水罐，G=20~50t/h,水汽化

慢慢冷却焦炭塔和焦炭以降

4小给水产生的蒸汽及少量油气去放空塔，冷凝冷却

低温度

回收污油和水。

快速冷却焦炭塔和焦炭以降冷焦水来在冷焦水罐,G=200~400t/h,塔顶

5大给水

低温度溢流排水至冷焦热水罐。

6排水排放焦炭塔中存水塔底排水至冷焦热水罐。

顶底头盖

7为除焦做准备采用自动顶盖机和自动底盖机

拆卸

高压水来自高压水泵Q=150"300m3/h,P=16

8除焦用高压水清除塔内的焦炭

~35Mpa,水利焦炭自塔底经溜槽去焦池。

顶底头盖

9为下次进料做准备采用自动顶盖机和自动底盖机

安装

检查顶/底盖的密封，驱赶塔蒸汽来自管网，G=5~10t/塔，蒸汽去分储塔，

10试压

内空气水去甩油罐。

加热焦炭塔体到320^400

塔预热升油气来自另一个生焦的塔，凝缩油至甩油罐

11°C,减少切换进料时焦炭塔

温并由甩油泵送走，不凝油气至分储塔。

的热应力

II操作条件及注意事项

序号操作操作条件注意事项

1切换塔加热炉进料量和炉出口温度控制平稳；认真确认四通阀的旋转

待进料塔油气预热达到下部出口温度方向、确认四通阀后隔断阀的

320^400Vo开关状态，严禁切换时炉管憋

待进料塔底部进料线隔断阀打开并预热压。切换后老塔尽快吹扫，防

完成。止高温渣油在管道结焦。

切换完成后关闭另一个塔的油气隔断

阀；及时投用生焦塔急冷油，控制塔顶

温度

2小吹汽通过流量控制调节阀控制小吹汽此时为分锵塔气相负荷最

量。直径5.4~6.8米的焦炭塔吹汽量厂3大，吹汽量尽可能的减少，适

吨/时，直径&0、9.8米的焦炭塔吹汽量当增加时间，避免分储塔超负

3~5吨/时，吹汽时间1.0~2.0小时或塔荷。小吹汽时消泡剂继续注

顶油气出口温度达到410c以下。入，减少焦粉携带。

3大吹汽通过流量控制调节阀控制大吹汽大吹汽和小吹汽不能间

&直径5.4~6.8米的焦炭塔吹汽量510断，防止油焦倒流：吹汽量尽

吨/时，直径8.0、9.8米的焦炭塔吹汽量可能的减少，适当增加时间，

10~20吨/时，吹汽时间1.0~2.0小时或避免放空系统超负荷出现放空

塔顶油气出口温度达到380c以Ko塔晃动或放火炬气体温度超

高；

4小给水通过流量控制调节阀控制小给水量。直冷焦水给水要逐渐增加，

径5.4~6.8米的焦炭塔给水量10~25吨/防止焦炭塔超压和避免放空系

时，直径8.0~9.8米的焦炭塔给水量统超负荷出现放空塔晃动或放

20~50吨/时,给水时间1.0~2.0小时或火炬气体温度超高；放空塔晃

塔顶油气出口温度达到250℃以下。动可以适当提高放空塔的压

力。

5大给水通过流量控制调节阀控制大给水冷焦水给水要逐渐增

量。直径5.4飞.8米的焦炭塔给水量加，防止焦炭塔超压。适当提

150^250吨/时，直径8.0~9.8米的焦炭高冷焦操作压力也可以提高冷

塔给水量300^400吨/时，给水时间焦速度。塔顶溢流时间

3.0、5.D小时或塔顶溢流水出口温度达0.51.0小时。采用泡焦时，

到100c以下。为防止焦块到热水罐或冷时间可控制0.51.0小时，泡

焦水池建议溢流水到焦池。焦时塔顶蒸发放汽口打开，以

提高冷却速度。

6排水打开塔顶出口管道上的呼吸阀，保放水开始可能夹带焦

证顶部和大气相通，慢慢打开塔底放水块，建议开始放慢点。或名开

阀，放水到冷焦水热水罐或冷焦水池。始放到焦池。建议增加冷焦放

在保证管道不被焦炭堵塞和管道水特殊过滤瑞过滤大块焦炭。

不震动的条件下，尽可能加快放水。

7顶底头盖采用人工或自动打开顶底除焦法兰认真确认哪个焦炭塔可

拆卸盖，人工开顶底除焦法兰盖应对称松动以除焦，严禁误开生焦塔的法

法兰螺栓，禁止集中一侧拆卸，受力均兰盖。自动顶底头盖的开关必

匀。须和焦碳塔的温度和压力联

但盖时先泄放塔内压力和存水，然锁同时主控室给定开关信号。

后在全部打开。

8除焦切焦器送入塔口，启动高压泵；高压水泵出口及切焦水

切焦水控制阀打旁路循环；切焦器送入系统压力较高一定注意安全。

塔口下5〜8米，通过三位阀使切焦水系钻孔尽可能的大；

统预充升压；通过控制阀和塔顶高压阀钻杆转速控制不能太快。

控制切焦；先钻孔后切焦。直径5.4~6.8钻距不宜太大；防止卡

米的焦炭塔高压水流量150~2()0吨/时，钻、焦炭塌方。

压力15~25MDa,直径8.0~9.8米的隹炭

塔高压水流审15CT200吨/时，压力28

~35Mpa、

9顶底头盖采用人工或自动安装顶底除焦法兰盖注意上法兰盖前清理焦炭塔

安装人工安装顶底除焦法兰盖应对称法兰螺入口管道内的焦炭。

栓，禁止集中一侧上紧再上另一侧，使

法兰受力均匀。装盖时检杳垫片，清理

法兰槽的焦粉和杂物。

10试压通过大吹汽流量控制调节阀控制蒸汽量注意通过塔底排放II及时排除

向塔内充蒸汽，焦炭塔吹汽量5~10吨/塔内冷凝水，减少甩油(焦炭

塔，时间0.5