專利名稱：丙烯腈裝置用反應(yīng)氣體冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及-種化工生產(chǎn)設(shè)備，更具體地說，涉及一種丙烯腈生產(chǎn)裝置用設(shè)備。
背景技術(shù)：
在丙烯腈裝置生產(chǎn)運(yùn)行中，反應(yīng)氣體冷卻器是其重要的核心設(shè)備，它對(duì)裝置是否 能夠正常運(yùn)行，對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、裝置的收益有著重要意義，原有的反應(yīng)氣體冷卻器在生 產(chǎn)過程中，管板與換熱管的焊接接頭出現(xiàn)裂紋，造成介質(zhì)泄漏，原因是設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作 工藝存在問題。由于生產(chǎn)過程中介質(zhì)泄漏，造成丙烯腈裝置的生產(chǎn)周期短，需要定期檢修， 停車時(shí)間長(zhǎng)，影響裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種丙烯腈裝置用反應(yīng)氣體冷卻器.10萬(wàn)噸/年丙烯腈裝置中，反應(yīng)氣體冷卻器的基本參數(shù)公稱直徑2400mm，高 12000mm ；殼程設(shè)計(jì)壓力4. 93MPa，管程設(shè)計(jì)壓力0. 246MPa。殼程設(shè)計(jì)溫度265°C，管程設(shè)計(jì) 溫度482°C。殼程介質(zhì)為鍋爐水，管程介質(zhì)為反應(yīng)氣，極度危害介質(zhì)。因此，對(duì)反應(yīng)氣體冷卻 器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝必須給予充分的重視。一種丙烯腈裝置用反應(yīng)氣體冷卻器.包括反應(yīng)氣體入口，反應(yīng)氣體出口，鍋爐水 入口，鍋爐水出口，其特征在于管板與換熱管間的連接方式采用強(qiáng)度焊加貼脹的結(jié)構(gòu)；管板與換熱管的焊接采用增加管端伸出長(zhǎng)度、加大管板管孔處坡口深度；殼程設(shè)置大波形雙波膨脹節(jié)；在制造工藝上，管板與換熱管的焊接，焊接接頭采用TIG焊接，并作無損檢測(cè)。管板與換熱管的焊接接頭進(jìn)行消氫熱處理。殼程設(shè)置雙波膨脹節(jié)，整體成型.本發(fā)明有益效果在于，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝得以優(yōu)化，優(yōu)化后反應(yīng)氣體冷卻 器的殼程軸向位移量增加近30%，滿足了換熱管與管板間連接的許用拉脫力的要求。原 行反應(yīng)氣體冷卻器的膨脹節(jié)厚度為75mm，優(yōu)化設(shè)計(jì)后降為50mm，其重量由18600kg降至 8160kg，節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用及修理、停車造成的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)開車后生產(chǎn)實(shí)踐證明，很好的解 決了介質(zhì)泄漏問題，保證了丙烯腈裝置的長(zhǎng)周期的正常運(yùn)行，其經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為雙波膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為膨脹節(jié)有限元網(wǎng)絡(luò)劃分示意圖。圖4為在4. 93MPa內(nèi)壓作用下膨脹節(jié)位移分布云圖。圖5為在4. 93MPa內(nèi)壓作用下膨脹節(jié)軸向薄膜應(yīng)力分布云圖。圖6為在4. 93MPa內(nèi)壓作用下膨脹節(jié)徑向薄膜應(yīng)力分布云圖。
圖7為在4. 93MPa內(nèi)壓作用下膨脹節(jié)徑向薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力分布云圖。圖8為在13. Imm位移作用下膨脹節(jié)總體位移分布云圖。圖9為在13. Imm位移作用下膨脹節(jié)徑向薄膜應(yīng)力分布云圖。圖10為在13. Imm位移作用下膨脹節(jié)徑向薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力分布云圖。圖1中管板1、換熱管2、殼程3、雙波膨脹節(jié)4、鍋爐水出口 5、反應(yīng)氣入口 6、鍋爐 水入口 7、反應(yīng)氣出口 8。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步地詳細(xì)描述。以10萬(wàn)噸/年丙烯腈裝置為例，這種大型生產(chǎn)裝置應(yīng)當(dāng)杜絕設(shè)備泄露，頻繁檢修 事小，釀成事故事大，介質(zhì)泄漏，往往是在管板1和換熱管2間出現(xiàn)裂紋造成的，焊接結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)為強(qiáng)度焊加貼脹的結(jié)構(gòu)后，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增高。換熱管2管端伸出長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為3mm，管板1 管孔坡口深度設(shè)計(jì)為3mm，以增加換熱管2與管板1角焊縫軸向剪切面積，其抗拉脫力增強(qiáng)。 為保證換熱管2與管板1角焊縫的焊接質(zhì)量，角焊縫采用TIG兩道，第一道焊接后，作PT-I 無損檢測(cè)，合格后再焊第二道，然后再作PT-I無損檢測(cè)。管程(換熱管與管板)焊后，立即 進(jìn)行消氫熱處理，進(jìn)行消氫熱處理后可以消除換熱管與管板的焊接接頭的熱應(yīng)力，避免熱 裂紋產(chǎn)生。殼程進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。原反應(yīng)氣體冷卻器的膨脹節(jié)為兩半波組焊單波膨脹節(jié)，生產(chǎn)實(shí)踐證明是不合理 的。如何保證反應(yīng)氣體冷卻器的安全使用，適合丙烯腈裝置生產(chǎn)要求，降低膨脹節(jié)4的剛 度，增加其軸向位移量，降低換熱管2與管板1連按處的應(yīng)力水平，滿足生產(chǎn)操作要求，這是 極其重要的。故對(duì)膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，由原來的兩半波組焊單波膨脹節(jié)改為整體 成型大波形雙波膨脹節(jié)，減少膨脹節(jié)的厚度，以滿足軸向應(yīng)力及位移量。波膨脹節(jié)，減少膨 脹節(jié)的厚度，以滿足軸向應(yīng)力及位移量。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的反應(yīng)氣體冷卻器膨脹節(jié)4公稱直徑為2400mm，已經(jīng)超出《壓力容器 波形膨脹節(jié)》GB16749-1997標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，為此，本發(fā)明對(duì)膨脹節(jié)4進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)的同 時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行有限元應(yīng)力分析設(shè)計(jì)。整體成型大波形雙波膨脹節(jié)，如圖2所示。以下是常規(guī)設(shè)計(jì)、有限元應(yīng)力分析設(shè)計(jì)及計(jì)算結(jié)果。1常規(guī)設(shè)計(jì)按照GB16749-1997《壓力容器波形膨脹節(jié)》中的U型膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)公式，計(jì)算膨 脹節(jié)波峰位置所受各項(xiàng)應(yīng)力。(1)內(nèi)壓引起的波紋管直邊段周向薄膜應(yīng)力為
PD0-L4Elkσ7 =-, 0 4 ----
![MSEtbL4D0+SckElcL Dc]
Γ 4.93x2.452 χ0.075x2x10'χ0.14=---MPa
2χ1χ0.05χ2χ105 χ 0.075χ2.45= 120.79 χ 0.14ΜΡα = 16.91 ΜΡβ(2)內(nèi)壓引起的波紋管周向薄膜應(yīng)力為
權(quán)利要求
一種丙烯腈裝置用反應(yīng)氣體冷卻器，包括鍋爐水出口(5)、反應(yīng)氣入口(6)、鍋爐水入口(7)、反應(yīng)氣出口(8，其特征在于，管板(1)與換熱管(2)間的連接方式采用強(qiáng)度焊加貼脹的結(jié)構(gòu)；管板(1)與換熱管(2)的焊接采用增加管端伸出長(zhǎng)度為3mm，加大管板(1)管孔處坡口深度為3mm；殼程(3)設(shè)有大波形雙波膨脹節(jié)(4)。
2.按照權(quán)利要求1所述丙烯腈裝置用反應(yīng)氣體冷卻器的制作工藝，其特征在于，管板 (1)與換熱管⑵焊接，角焊縫采用TIG兩道，第一道焊接后，作PT-I無損檢測(cè)，合格后，再 焊第二道，然后再作PT-I無損檢測(cè)；管板(1)與換熱管(2)的焊接接頭進(jìn)行消氫熱處理；殼 程(3)上設(shè)有大波形雙波膨脹節(jié)(4)，雙波膨脹節(jié)(4)熱壓整體成型。
全文摘要
本發(fā)明公開一種化工生產(chǎn)設(shè)備，丙烯腈裝置用反應(yīng)氣體冷卻器，其特征在于，管板與換熱管間的連接方式采用強(qiáng)度焊加貼脹的結(jié)構(gòu)；管板與換熱管的焊接采用增加管端伸出長(zhǎng)度、加大管板管孔處坡口深度；殼程設(shè)有大波形雙波膨脹節(jié)，整體熱壓成型，管板與換熱管的焊接采用TIG兩道方式，并兩次PT-1無損檢測(cè)；管板與換熱管的焊接接頭進(jìn)行消氫熱處理；其有益效果為冷卻器的殼程軸向位移增加30％，滿足了換熱管與管板間連接的許用拉脫力要求，節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用，開車后的生產(chǎn)實(shí)踐證明，本發(fā)明解決了介質(zhì)泄露問題，保證了丙烯腈裝置的長(zhǎng)周期正常運(yùn)行，其經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。
文檔編號(hào)F28F9/00GK101968324SQ201010299468
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者倪云峰, 孫成志, 王宏, 蒲文殊, 鄂大為 申請(qǐng)人:中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院