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关键词:合成氨轴径向塔 操作优化
The Analysis of Optimizing the Operation Conditions in Ammonia Synthesis Converter
Abstract:Ammonia synthesis converter is the most important equipment among the ammonia plant,the structure of the tower decides its performance.The paper aims at optimizing the operating conditions to increase production without changing the device’s condition.
Keywords:ammonia synthesis conventer;operating optimization
一、合成氨工艺原理及流程
1.工艺原理
N2+3H2 2NH3+Q
由方程式可知,氨合成反应为体积缩小的可逆放热反应,在铁系催化剂的作用下,氢气氮气发生反应,低温、高压有利于反应的进行。
2.流程
本装置为5万吨合成氨装置,由来自变压吸附单元的氢气和来空分装置的氮气混合后,加压后进入合成气压缩机与来自合成回路冷交换器的循环气混合压缩后送入合成回路。出循环气压缩机的合成气进入热交换器E5113,与出塔气换热后,进入氨合成塔。氨合成塔为轴径向换热立式塔,工艺气体沿径向和轴向发生反应,反应后的气体由合成塔底部离开合成塔。
二、影响合成塔生产运行的因素及优化
1. 压力
本装置的合成塔设计压力为12.9 Mpa,在其他生产条件相同的情况下,观察塔压对合成氨瞬时产量的影响。
图1 压力对瞬时产量的影响
由图1可知,在合成塔平稳生产情况下,提高压力有利于合成反应的进行。但考虑到压缩机的功耗、催化剂的使用寿命及本装置担任着为炼化输送氢气的任务,合成压力维持在11.35 Mpa下运行。
2. 温度
氨合成反应只有在催化剂达到活性温度范围内才能开始反应。本装置采用Amomax-10H氨合成催化剂,铁系催化剂的活性温度范围大体在400――525℃。
图2 温度对氨瞬时产量的影响
由图2可以看出,随着合成塔一层入口温度的升高,合成氨瞬时产量也随之增高。温度是保证催化剂活性的前提,但温度过高会导致催化剂粉碎、老化失去活性,所以适当提高一层入口温度有利于反应的进行。但是,考虑到催化剂的使用年限和使用情况,一层入口温度过高,会导致一层出口温度的升高,不利于催化的长期使用,一般操作中,适宜将一层入口温度控制在376℃。
3. 空速
合成塔的进料气是新鲜气与循环气之和,进塔气量的变化直接影响合成气与催化剂的接触时间,从而影响转化率和氨瞬时产量。
其他条件不变,只改变空速,这里改变入塔气体量。
图3 空速对氨瞬时产量的影响
由图3可以看出,在相同的合成压力下,随着进塔气量增大,合成气与催化剂接触时间变短,氨产量提高。但同时由于入塔气量增大,压缩机功耗上升,床层阻力升高,压降增大。因此,应合理选择空速。
4. 气体成分
4.1 氢氮比
氢氮比失调会直接影响合成反应的进行。在其他生产条件相同的情况下,改变合成塔入口氢氮比。
图4 入口氢氮比对瞬时产量的影响
由图4可以看出,合成塔入口氢氮比在2.75左右时,合成产量最高。
4.2 惰性气体
因合成气来源为本装置PSA生产的纯度为99.99%的氢气和空分装置的氮气。惰性气体为氮气中夹带的惰性气体(Ar)和氢气中夹带的甲烷,惰性气体的含量会影响合成反应。虽然惰性气体并不会参与反应,也不会毒害催化剂,但惰性气体在合成回路中不断累积会降低合成气中氢氮的分压,不利于化学速度和平衡,导致压缩机做虚功。另外,惰性气体还会带走热量,导致催化剂床层温度的降低。
其他条件不变的情况下,改变合成塔入口氢氮比,观察其对瞬时产量的影响。
图5 惰性气体含量对瞬时产量的影响
由图5可以看出,随着合成气中惰性气体含量的增加,瞬时产量成下降趋势。为了控制惰性气体的含量,应根据化验数据和合成塔反应情况进行适当的塔后放空。
4.3 入口氨含量
由氨合成反应的方程式可以看出,氨合成反应为可逆反应,入口氨含量过高,影响着反应的正方向进行。其他条件条件不变,只考虑合成塔入口氨含量对瞬时产量的影响。
图6 合成塔入口氨含量对瞬时产量的影响
由图6可知,随着入口氨含量的增加,瞬时产量呈下降趋势。入口氨含量越低,越有利于合成反应的进行。但入口氨含量过低,会加大冷冻系统做功。
三、总结
根据装置的实际运行情况,改变单一变量,观察其对瞬时产量的影响并作图,可以得到以下结论:
对于本装置来说,合成回路压力在11.35MPa,合成塔一层入口温度控制在376℃,氢氮比在2.75空速大,较低的入口氨含量和惰性气体,有利于合成反应的进行。
参考文献:
[1]向德辉,刘惠云.化肥催化剂实用手册.化学工业出版社,1992
1.安全生产方面:
牢固实力安全第一的主导思想,坚持事前策划,周密部署,严格对方案进行评审,注意细节,确保工艺设备的安全稳定运行,在实际生产运行中对工艺进行不断改进,杜绝工艺安全事故的发生。
2.工艺管理方面:
年在一系试烧粒度煤,成功为集团的造气炉用煤摸索出了一条新的途径,同时也降低了消耗和合成氨生产成本,但是的煤耗基本控制在1350公斤左右,由于试烧粒度煤的成功,消耗有明显降低,基本控制早1270公斤左右,后来在全集团推广掺烧粒度煤,至今一直在掺烧运行。
随着成本控制理念的逐步深入,为了更好地降低合成氨生产成本,造气的入炉煤原料成本尤为重要,所以在原料煤商要有一个新的突破,我们在集团和厂领导的带领下,逐渐摸索型煤掺烧的工艺运行条件,工艺调整的思路主要是根据入炉煤质进行,结合风压、电流的变化,对入炉蒸汽和风机风挡进行及时调整,在煤球掺烧时间过程中逐渐形成了“小负荷、大蒸汽”的工艺调整思想。在确保炉况稳定的基础上掺烧量逐步增加,煤球掺烧技术有了很大程度的提高,有原来的1|4到现在的3|4,炉况的稳定程度得到了控制,掺烧的工艺条件日益成熟,使合成氨生产成本得到了进一步的降低。
为使工艺设备的配套和匹配,根据摸索的条件变化和设备影响因素;针对煤球掺烧后上点偏高,带出热量较多的客观实际情况对布料筒进行了改造,由过去的1.2m改为现在的1m提高了有效碳层,降低了上点温度,增加的造气的蓄热能力减少了热损失,对提高单炉发气量和炉况的稳定起到了很好的作用。
为深挖内部潜力,寻找节能降耗的有效途径,针对水夹套壁温外环区温度低的不利因素,为有效的进行改善根据集团的指示配合技改对1—3#炉成功进行了改造,通过管道流程的修改以及学习熔盐的特性积极摸索工艺运行条件,造气炉盐夹套工艺管理技术日益成熟,并不断改善,确保了熔盐炉一次性开车成功,借鉴1—3#炉的运行经验,又成功的对16—18炉进行了改造和投运。俩套盐夹套造气炉的成功改造及工艺管理技术的不断探索为新造气炉的顺利开车奠定的基础、积累了经验,确保新造气熔盐炉一次性安全投入运行,并且为其工艺调整,创造和积累了条件。
在炉况管理上,始终坚持“炉况长周期安全稳定运行”及“技能降耗”这一主题开展工作。针对入炉煤的特点,积极摸索工艺最佳运行条件,并制定符合实际的工艺指标。加大炉温考核监督力度,从分挖掘内部潜力,调动员工的积极性,确保了炉况长周期安全稳定运行,使白煤小号得到了有效的控制,多次刷新历史最好水平。
3.存在的不足:
对某些危险源的辨识,特别是盐夹套造气炉的危险源辨识不到位,存在一定的缺陷。还需在这方面很下功夫。在实践的过程中,不断积累和完善应急事故预案的编写及演练……由于自身文化水平的限制对一些新技术、新工艺不能及时有效的全面掌握和有效利用,对节能降耗工作不够到位,还需要进一步的努力。
4.今后的打算:
在今后的工艺管理中,在确保安全的前提下,力求有所创新:在造气用煤方面不断学习新技术摸索新工艺,为集团合成氨的有效降低最好服务,完善各类应急预案的编写、演练。
关键词:脱碳 MDEA 应用
脱CO2方法大致分成三类。物理吸收法:适用于CO2分压较高,净化度要求低一些的情况,再生时不用加热,只需降压或气提予以再生,总能耗比化学吸收法低。但CO2回收率低一些,一般情况脱CO2前需将硫化物去除。物理化学吸收法:净化度较高,总能耗介于物理吸收法和化学吸收法之间。化学吸收法:适合于CO2分压较低,净化度要求较高的情况下,但再生时需要靠加热,热能耗大。
一、物理吸收法
物理吸收法由于投资少,能耗低,再生容易,工艺流程简单,倍受人们青睐。
1.Selexol法
Selexol法被认为是目前能耗最低的脱碳工艺之一,最初由Alled Chemical公司开发的,现属Norfon Company所有。该工艺使用的溶剂为聚乙二醇甲醚的混合物,对设备无腐蚀,稳定性好,无毒,不降解,不挥发,还能同时脱除CO2和硫化物。目前,全世界已建有40多套Selexol装置。南化公司研究院开发的NHD脱碳溶剂及脱碳工艺与Selexol相近。NHD法已成功应用于鲁南化肥厂的合成甲醇装置中。试车表明NHD具有能耗低,运行稳定,操作费用低等优点。
2.Flour法
用碳酸丙烯酯脱CO2是Flour公司在1960年取得的专利,至今已建有10套装置,其中用于合成气净化的只有3套。Flour法的缺点是溶剂不稳定,蒸汽压力高,因此,用此法的厂家很少。[2]
3.低温甲醇法(Rel Sol)
Rel Sol法最初由德国Linde公司和Lu公司合作并开发的第一套工业化装置,建在南非的Susolburg,用于净化加压鲁奇炉煤气。目前,已在全世界建立70多套装置。我国引进了4套,均为大型氨厂。该法多用于煤或重油部分氧化后的气体脱硫和CO2,很少见到单独用来脱CO2。该法具有一次性脱除H2S和CO2,溶剂便宜易得,能耗低,适用范围广泛等特点,缺点是投资很大。
4.其他物理吸收法
属于物理吸收法脱碳的还有:N-甲基吡咯烷酮法(PUHSOL),由鲁奇公司开发的,目前共建设有6套装置,齐鲁石化第二化肥厂既是其中一套,该法溶剂昂贵,已很少采用。而加压水洗法只在国内一些小型氨厂使用,属于淘汰技术。
二、物理-化学吸收法
属于物理-化学吸收法只有环丁砜和常温甲醇法。环丁砜法的溶剂是环丁砜、一乙醇胺和水组成的,该法现在全国各氨厂已都停止使用。Amisol法在甲醇中加入了二异醇胺,当CO2分压较高时,以CO2在甲醇溶解的物理吸收为主,而CO2分压较低时,以CO2与二异醇胺其化学反应的化学吸收为主。
三、化学吸收法
化学吸收法是以碳酸钾和有机胺等碱性溶液为吸收剂,利用CO2呈酸性的特性进行反应将其吸收,化学吸收法具有吸收选择性高,净化度好,CO2纯度和回收率均高的优点。
1.热钾碱法
热钾碱法就是用碳酸氢钾缓冲溶液在高温下脱除酸性气体的方法,为加快吸收速率,往往在碳酸钾缓冲溶液中添加各种活化剂。最早工业化是以三氧化二砷为活化剂的改良砷碱法(G-V法)。后因活化剂有剧毒,该法被逐渐淘汰。目前,工业上应用的有以氨基乙酸为活化剂的氨基乙酸法(我国称无毒脱碳法):以乙二醇氨为活化剂的改良热钾碱法(BenReld法);以乙二醇氨和硼酸的无机盐为活化剂的催化热钾碱法(Catacarb);以及二乙撑三胺为活化剂的二乙撑三胺法等。他们所用的缓蚀剂均为无氧化二钒。
2.醇胺法
用醇胺作为酸性气体的吸收剂,其发展当归功于R·R安特汤姆斯。一乙醇胺(MEA)与二乙醇胺(DEA)是早期气体净化工业中最重要的胺类吸收剂[3]。由于MEA的价格低廉,反应能力强,一度广泛应用于脱除天然气和合成气中的CO2和H2S,DEA法多年来用于炼油气的处理。
3.MDEA脱碳法
MDEA是最近开发的新颖吸收剂,MDEA 为叔胺,再水溶液中呈弱碱性,能有效的脱除原料气中的CO2和H2S等酸性气体,MDEA在水溶液中与CO2反应仅生产亚稳定的碳酸氢盐,而不向伯胺和仲胺,能与CO2生成稳定的胺基甲酸盐。因此对同样的原料气流量所需溶液循环量极少,而且碳氢化合物在吸收剂中的溶解度损失也较少。[4,5]
为了进一步提高吸收和解析速率,在MDEA吸收剂中往往加活化剂。西德BASF公司开发的活化MDEA脱碳技术早在1971年就开车成功,长期运行表明,溶液不发泡,结构稳定,不易热降解和化学降解,且无腐蚀性。在西德BPS下活化MDEA过程中的运行中,平均11年溶液才更换一次。[6,7]
四、结束语
我国现有的大中型合成氨厂采用的脱碳方法主要是热钾碱法,一些小厂则较多采用碳丙吸收法。在七十年代引进的十三套大型装置中,十套采用传统的苯菲尔法脱碳,三套采用无毒G-U脱碳工艺,随着合成氨技术的发展,八十年代各厂纷纷进行技术革新,将这些传统的高能耗的脱碳工艺改为较先进的蒸汽喷射等工艺,缩小了与国外先进水平的差距。八十年代中期我国注重了国内新型工艺的开发,对国际领先水平的活化MDEA脱碳工艺也进行了广泛的理论研究,较为成功地将该项技术运用于生产实践。[8]
参考文献
[1] 苑元、张成芳等,《MDEA脱碳溶液工业活化剂性能的研究》,华东理工大学(1996-6).
[2] 周学良、詹方瑜等《碳酸丙烯酯脱除CO2技术》.
[3] 张学,《高效低能耗改良甲基二乙醇胺法脱除二氧化碳和硫化氢》。
[4] 丁和平,《改良MDEA法脱碳生产总结》,化肥工业.
[5] 徐朔等,《一种新的低能耗脱碳工艺-活化MDEA脱碳法》,1988 .
[6] 张成芳,《改良MDEA法脱碳》,小氮肥,94、(3).
1.目的
达到有序组织生产,稳定生产的目的。
2.适用范围
适用于公司本部生产计划的制定和执行,生产过程的组织、调度管理。
3.生产组织
3.1计划(总结)管理
3.1.1各车间根据当前装置运行情况及设备运行周期,于每月15日前上报本单位生产计划。
3.1.2生产计划包含月度整体运行安排、检修计划、产量消耗计划、工艺指标执行情况、化工辅材消耗情况、主要设备运行情况、系统现在存在问题、质量目标、安全环保目标及完成计划目标的措施。
生产管理部每月18日召开生产计划会,参会人员:各业务部门,生产领导,各车间正职。
3.1.3生产管理部每月20日前编制公司本部生产计划,经主管领导审核后报人力资源与综合管理部,作为下月生产任务依据。
3.1.4公司本部生产计划包含生产运行总体安排、氨及尿素产量消耗任务安排、辅材消耗、安全环保、产品质量。
3.1.5各级生产计划必须与检修计划相衔接,避免盲目性。
3.1.6各车间要按生产计划组织生产检修,所列措施逐一落实,生产管理部进行督查并考核。
3.1.7每月28日前生产车间对上月生产总结上报至生产管理部,总结要体现生产计划完成情况及措施落实情况。
3.1.8 生产管理部每月5日前完成上月生产总结。每月第二周周二组织月度生产例会,对上月生产情况进行总结、考核。
3.2生产台时管理
术语
3.2.1工艺台时指在生产过程中由于操作不当、违反劳动纪律、违章指挥、违章操作、违犯工艺指标、超压、超温、误操作等使工艺恶化、指标超标或影响当班合成氨或尿素产量所产生的影响台时。
3.2.2设备台时指在生产过程中,未认真执行设备的大、中、小修计划,由于检修质量不好出现返工、返修;运行设备和机泵因维护不到位或因备品配件不到位、质量问题造成设备检修时间推迟影响生产,仪表、电气故障导致设备损坏工艺恶化,影响合成氨或尿素产量所产生的影响台时。
3.2.3自然因素台时指在生产过程中由于天气因素如高温天气、大风雷雨天气、地震、电网故障等客观的因素导致生产系统中断或系统波动,影响当班合成氨或尿素产量所产生的影响台时。
3.2.4事故台时指因人为因素,违章指挥、违章作业、违反劳动纪律、推诿扯皮,导致工艺指标严重超标,工况恶化;设备损坏、备机不备或因外界自然灾害等因素造成系统切气、停车,影响系统合成氨或尿素产量所产生的影响台时。
3.2.5当班调度根据当班生产任务,对当班影响生产台时进行计算、责任划分,然后记录在当班调度交接班本上。
3.2.6夜班调度负责台时的统计,并记录在生产日报表每天进行公布,生产管理部月终汇总考核。
3.2.7各单位只有计划台时,无限额影响台时。计划外影响台时纳入月度考核。计划检修台时只包括月计划台时。
3.2.8台时计算方法
3.2.8.1合成氨系统以日产量计算,每影响合成氨6吨计台时1个。
3.2.8.2日产尿素任务计算,每影响尿素10吨计台时1个。
3.2.8.3原料与供水车间、动力车间、造气车间、压缩车间、净化车间、合成车间、电气车间、仪表车间影响台时以影响合成氨和尿素产量计算。
3.2.8.4尿素车间每影响少产尿素10吨计尿素台时1个。
3.2.8.5各车间、相关部室、外施工单位因安排不当,检修未按时完成,备品配件影响设备未按时投运而形成的影响台时,计算方法按3.3.3计算。
3.2.8.6由于开车进度慢或检修未按时完成则以每推迟20分钟考核台时1个,各单位均无限额影响台时。
3.2.9台时考核职责及责任划分
3.2.9.1当班台时考核由当班调度长对责任单位据实考核,考核台时记录要有理有据,依据充分,考核合理,调度长对自己的考核结果负责,并记录在当班调度交接班记录本上。
3.2.9.2调度室负责台时的核准并在每日生产调度会上通报前一日台时考核结果,对有异议的台时责任车间主任以书面的形式当日内向生产管理部、生产副总汇报,经研究认为确实存在偏差的台时,生产副总签字确认后可予以更正。
3.2.9.3因操作不当而产生的工艺设备问题而形成的减量和切气构成的影响台时,由构成车间全部承担台时。
3.2.9.4因工艺控制不当,影响后工序无法维持满负荷生产而构成的影响台时,由构成车间全部承担台时。
3.2.9.5因指挥失误造成的影响台时,由生产部门相关责任人承担台时。
3.2.9.6当系统停电或检修后,开车时延误开车时间和开车进度,应算为车间影响台时。
3.2.9.7涉及多车间、多岗位构成的影响台时,由产生影响的车间岗位按影响的责任不同程度分担相应台时,由生产副总裁决。
3.2.9.8检修不当,形成机械故障产生的影响台时,计入检修单位。
3.2.9.9设备未及时修理构成的影响台时由所在车间负担。
3.2.9.10在用设备跳闸后,经检查电仪、机械均无明显问题,仍能正常开启使用,由设备所在车间、电仪车间各承担一半。(联锁引起跳闸工艺故障,所在车间承担,电仪故障、误动作电仪承担)
3.2.9.11因设备故障跳闸所构成的影响台时,确认是电气车间、仪表车间故障的由电气车间、仪表车间承担,确认为设备车间设备问题的由设备所在车间承担。确认方法为十分钟内启动跳闸设备且连续运转48小时未出现机械问题的为电气仪表故障。此裁决权为生产副总。
3.2.9.12因外界影响造成的设备损坏,未能在规定时间内修复、构成的影响台时,由修复车间承担。
3.2.9.13机械设备引起的生产条件恶化,致使生产负荷大幅度波动而形成的影响台时,由设备所在车间承担。
3.2.9.14在用设备故障,备用设备不能使用,造成影响台时,由所在车间承担。
3.2.9.15静止设备及阀门、管路由于管理、维修不善造成的减量,台时由设备所在车间承担。
3.2.9.16因操作失误,构成断电或局部断电形成的影响台时;因电气故障跳闸形成的影响台时由电气车间承担台时。
3.2.9.17仪表信号失误、失灵、自调阀卡死、DCS系统死机等形成的影响台时由仪表车间承担台时。
3.2.9.18设备影响台时,主要运行、静止设备在运行周期内的由所在单位承担,超运行周期、安排检查检修的由生产管理部、生产副总研究后,生产副总批准后,可不考核责任单位,列入其它台时。
3.2.9.19事故影响台时,按规定追究责任人或责任单位外,台时正常考核责任单位。
4生产调度管理
4.1生产调度管理规定
4.1.1生产调度对公司生产实行全面管理,调度人员必须深入现场协调解决生产中出现的有关问题。
4.1.2生产调度负责生产管理及协调各车间的水、电、气(仪表空气)、汽平衡;
4.1.3调度指令具有权威性,生产车间和相关部门必须贯彻执行,有不同意见,可一面贯彻执行,一面向上一级主管领导汇报及请示。
4.1.4出现生产紧急情况或有必要时,生产调度有权调度公司范围内的人力、物力、车辆等进行生产急救,受令单位必须无条件地执行,以确保生产安全稳定。
4.1.5生产调度负责计划性开停车方案的具体实施,负责突况下系统的第一处置。
4.1.6需要改变生产方案,调整生产负荷、运行方案时,生产调度可直接下达指令到各车间当班班长,当班班长接到指令后,必须严格遵照执行。
4.1.7各当班班长应每班定时向生产调度汇报生产情况和有关数据,生产调度及时做好记录。
4.1.8生产中出现的技术问题(如长时间操作不正常、产品质量不合格、消耗过高等),生产调度组织进行分析并及时记录,掌握情况,给予协调解决。
4.1.9机泵、仪表等动静设备出现问题不能正常运行,严重威胁生产时,当班班长(车间值班干部)直接与机电仪维修车间联系进行维护和维修,并及时向生产调度汇报,生产调度应深入现场,组织协调有关单位进行抢修。。
4.1.10系统发生故障,生产管理部调度、各生产车间依照《生产安全事故应急救援预案》进行处理;
4.1.11当系统发生重大事故时,生产调度接到有关部门的紧急报警电话后,立即通知生产管理部领导和分管副总经理(总经理助理),按照公司《应急救援预案》执行,并迅速联系有关部门或其他车间进行相应的处理.生产调度必须在最短的时间到达现场协助处理。
4.1.12生产调度组织各班长召开班前班后会,执行《班前班后会规定》
4.1.13生产调度负责当班生产数据的汇总及
4.1.14生产调度人员每月对所在横大班岗位人员劳动纪律进行考核;
4.1.15生产调度人员每月对横大班工艺操作事故以及人为引发的事故进行考核;
4.1.16生产调度人员每月对各岗位产量完成情况、消耗指标进行考核;
4.1.17生产调度人员每月对班长执行调度指令情况进行考核;
4.1.18生产调度根据横大班劳动竞赛方案每月对各班组结合以上条款进行考核。
4.2调度指令管理
4.2.1生产管理部当班调度负责调度指令的下达、协调、督办和考核工作。
4.2.2各生产单位及部门负责调度指令的具体落实工作。
4.2.3调度指令的分类
4.2.3.1调度指令按形式可分为口头指令和书面指令。
a.口头指令是指当班调度以口头电话形式传达的调度指令。
b.书面指令是指以书面形式下发的调度通知。
4.2.3.2调度指令按性质可分为一般调度指令、重要调度指令和紧急调度指令。
a.一般调度指令包括
影响生产工序环节需日常协调解决的生产事宜。
原材料或中间品库存下降,质量偏离工艺要求。
生产系统中某个相对独立的小系统的开停车。
公司领导或部门领导临机指示安排。
一般调度指令用口头指令形式传达。
b.重要调度指令包括
生产重要环节出现矛盾导致系统失衡。
原料、燃料煤种的调整。
产品种类的调整。
重大安全生产抢修活动。
公司调度会上安排重点督办的问题。
公司领导重要指示安排。
重要调度指令一般以书面指令形式下达。
c.紧急调度指令包括
某一工序运行异常时系统负荷的紧急调整。
系统发现较大安全或环保隐患时系统负荷的紧急调整。
系统发生较大安全或环保事故时系统的紧急停运。
局部或全厂断电系统紧急停运。
公司领导紧急指示。
紧急调度指令由调度指挥中心通过电话传达指挥,传达时内容前加“紧急调度指令”,如“紧急调度指令压缩A系统停运一台压缩机”。
5.相关文件
5.1《生产异常应急预案》
5.2《生产安全事故应急救援预案》
5.3《班前班后会规定》
6.相关记录
6.1《产量消耗记录本》
6.2《调度指令、台时考核、值班汇报考核表》
6.3《开停车确认表》
6.3《调度交接班本》
6.4《岗位记录报表》
6.5《调度汇报记录报本》
附件
班前班后会规定
1、目的
为保证公司生产调度系统快捷、高效运转,使生产调度统一组织、指挥、协调作用得到充分的发挥,保障各生产经营单元安全、稳定、低耗高效运行。
2、范围
生产管理部、化工车间(含电气、原料)、仪表车间。
3、管理规定
3.1调度班组班前班后会
3.1.1时间:
3.1.1.1班前会:大夜班23:30,白班07:30,小夜班15:30;
3.1.1.2班后会:大夜班08:30,白班16:30,小夜班00:30;
3.1.2地点及参加人员
3.1.2.1生产管理部办公楼一楼总调度室;
3.1.2.2交接班调度、化工及运行班班长(含原料)、仪表值班干部(主任值班时白班班前会及大夜班班后会由主任指定车间管理干部代替)、生产管理部部长、副部长、副主任工程师。
3.1.3内容:
3.1.3.1班前会:
3.1.3.1.1参会人员签到。
3.1.3.1.2由交班调度长介绍系统运行情况、存在的问题、注意事项、传达上级文件精神或领导指示等。
3.1.3.1.3由接班调度长安排当班重点工作及要求。
3.1.3.1.4由参会人员对生产运行情况进行沟通协调,并提出解决措施。
3.1.3.1.5调度履行交接班程序;接班各班长回车间进行交接班并组织当班生产。
3.1.3.2班后会:
3.1.3.2.1参会人员签到。
3.1.3.2.2由各交班班长汇报当班存在的问题及改进措施。
3.1.3.2.3由交班调度长点评当班生产,指出当班生产组织中存在的问题或不足,总结处理问题的处理情况,并提出应改进的措施。传达班中接收的上级文件精神及领导指示。
3.2车间化工班组班前班后会
3.2.1时间:
3.2.1.1班前会:大夜班23:50,白班07:50,小夜班15:50;
3.2.1.2班后会:根据交接班情况召开。
3.2.2地点及参加人员:
3.2.2.1各车间班前班后会议室;
3.2.2.2化工班组全体人员及车间值班干部。
3.2.3内容:
3.2.3.1班前会:
3.2.3.1.1参会人员签到。
3.2.3.1.2由交班班长介绍系统运行情况、存在的问题、注意事项及上级文件或领导指示等。
3.2.3.1.3由接班班长安排当班重点工作及要求。值班干部进行补充。
3.2.3.1.4由参会人员对生产运行情况进行沟通协调,并提出解决措施。
3.2.3.1.5履行交接班程序。
3.2.3.2班后会:
3.2.3.2.1参会人员签到。
3.2.3.2.2由班组成员汇报当班存在的问题及处理措施。
3.2.3.2.3由交班班长点评当班生产,指出当班生产操作中存在的问题或不足,总结处理问题的处理情况,并提出应改进的措施。传达班中接收的公司文件精神及领导指示。
3.2.3.2.4车间值班干部进行点评。
注:如当班生产中出现各类事故,由当班调度长进行组织,事故主要班组责任人(包括车间值班干部、主操、副操、电仪人员)参加调度班组班后会,对事故经过及原因进行初步了解分析。
4要求:
4.1调度班组会议由调度长主持,车间班组会议由班长主持。
4.2由生产管理部统一印制及发放班前班后会记录本,每个班组各一本。
4.3参会人员于班前班后会记录本签到。
4.4会议记录由当班调度进行记录,会议内容如实进行记录。
[关键词]尿素 能源 节能减排 影响因素
中图分类号:TQ441.41 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)27-0111-01
前言
黑龙江北大荒农业股份有限公司浩良河化肥分公司是建厂46年老企业,先后进行了多次生产技术改造。现生产能力已经由建厂初期的年产5万吨合成氨8万吨尿素增加到年产18万吨合成氨30万吨尿素,采用水溶液全循环法生产尿素,现已经形成了多肽尿素、硫包衣尿素、大颗粒尿素等多个品种。节能减排一直是企业生产管理重要组成部分之一,曾上马了尿素深度水解工程。这些措施均对企业节能减排发挥了重要作用。本文根据生产实际,对尿素生产装置基本原理及节能减排措施加以分析。
一、尿素生产中的影响因素及操作优化
1、水溶液全循环法尿素生产过程及基本机理
浩化分公司生产尿素采用的是水溶液全循环法。其生产过程一般可分为:二氧化碳的压缩、氨的输送、尿素的合成、未反应物的分解循环、蒸发、造粒和包装、吸收与水解。
尿素工业生产是由氨和二氧化碳直接合成尿素,其总反应式为:
这是一个可逆放热反应。实际上尿素生成是分两步进行:
第一步:液氨与溶解的二氧化碳在高温高压下反应,生成氨基甲酸铵(简称甲铵)熔融液:
这是一个强放热反应,反应速度很快,容易达到化学平衡,甲铵的生成率很高。
第二步:甲铵脱水生成尿素
这是一个微吸热反应,反应速度较慢,需较长时间才能过到化学平衡,且只能在液态时才有较明显的反应速度,因此,甲铵脱水是尿素合成过程中的控制反应。在合成尿素时需控制压力19.8~20.0 MPa、温度约为186~188℃条件下进行,为了移走合成系统多余的反应热,工艺上采用百分之百的过剩氨来实现系统自热平衡。
2、尿素生产操作优化
(1)选择最佳操作温度:温度是影响尿素平衡转化率的重要因素,尿素合成的平衡转化率随温度的升高而升高,但当其他条件不变时,温度超过一定值后,转化率又会下降,因此,存在一个最佳的操作温度。要得到最大的转化率,尿素合成塔应尽可能控制在最佳操作温度下运行。
(2)提高氨碳比:提高原料氨碳比,在进行尿素合成时,可以提高尿素合成的转化率。当有过剩氨存在时,不仅有利于提高转化率,还可以抑制某些副反应。氮碳比可以通过进料调节机构进行调节,不过高氨碳比虽然能够提高尿素合成转化率,但太多过剩氨也会造成系统利用效率下降,并使能耗升高,增大后续设备的负荷,同时也将提高系统的平衡压力,因此实际操作时氨碳比也有一个合理的最优选择范围。
(3)降低水碳比:研究表明降低水碳比,可以大幅度提高尿素转化率,水碳比每降低0.1,转化率就可提高1%以上,因此应当尽可能地降低水碳比。要控制系统的水碳比,只能通过低压甲铵液的含水量来控制,而控制低压甲铵液的含水量又要通过对低压循环吸收系统、0.7MPa系统和水解系统进行综合调整来实现。
(4)延长反应时间:反应时间的长短与反应是否达到或接近化学平衡有关。反应越接近化学平衡,转化率就越高。尿素合成反应最少需要40^50分钟的反应时间,才能达到接近化学平衡状态的转化率。如果反应时间少于40分钟,则转化率明显降低。但过长的时间也是不利的,因为一般来说,虽然得到较高的转化率,但整个合成塔的生产强度却降低了,故操作中可选取1小时左右的反应时间。
二、尿素装置节能减排潜力
节能核心是采用技术上可行、经济上合理、环境和社会可以接受的方法,来有效利用能源。所以,节能并非是在生生产中简单地少用能源,其实质是充分有效地发挥能源的作用,使同样数量的能源可以提供更多的有效能,从而生产出更多、更好的产品,创造出更多的产值和利润。尿素工业自上世纪七十年代从国外引进,经过三十余年发展工艺已经相当成熟。大庆石化公司化肥厂等多家大氮肥装置都经历了扩能改造,虽然改造的方式有所不同,但是都大幅度的提高了产量,能耗和物耗也有所下降。
三、尿素装置节能减排措施
经过分析尿素装置的热力学系统和物料平衡的原则,尿素装置节能减排通过以下几个途径实现:
1、提高生产装置的长周期、满负荷运行能力,降低产品的单耗。装置大型化,集约化是未来化工装置降低能耗的基础,对现有装置的扩容改造也有降低产品单耗的能力,但是这会增加设备投资费用,要合理把握装置投资费用和生产费用的平衡。而长周期稳定的生产工况降低的能源和材料的浪费,保证了能源利用和经济效益的最大化。
2、工艺的持续改进,优化操作,不断优化参数,提高主产物收率,减少低价甚至无用的副产物产量。生产过程中各种参数的波动时不可避免的,如原料的成分、温度、产量、蒸汽需求量等,如果生产优化条件能随着这些参数的变化相应的变化,将能取得很大的节能效果。为了产品生产的合格率,我们装置内一些设备留有颇大的设计裕度,这些设计裕度如果控制不准确会大大增加能耗。
3、提高能源利用率,分三方面:
(1)提高动力蒸汽能的利用效率;(2)提高换热介质的利用率;(3)对生产电力系统进行整体节能改造,如采用安装变频器的方式给压缩机组或大型电机提高效率。
4、提高水资源的二次利用率。尽可能回收利用废水,将之转化为可利用物质。水解系统处理出的水解水可以循环利用,尽量实现“零排放”严格管理标准。
5、加强巡检。细心检查装置的运行状况,检查到一处“跑、冒、滴、漏”处理一处,一切事故都是有先兆的,都是可以控制的,要在事故发生前及时排除。加强巡检保障装置平稳运行,降低了设备和原料的损耗,对节能减排有重要意义。
6、与同类型的厂交流学习,学习其他厂的先进管理经验和节能减排措施,并结合自身装置的实际情况合理的进行改进。
关键词设备 腐蚀 尿素
中图分类号: TQ441.41 文献标识码: A 文章编号:
一、尿素设备腐蚀的原因
(一)介质温度
介质温度对设备腐蚀的影响是十分显著的。高温高压下尿素对设备的腐蚀是由于尿素异构化产生氰酸铵,氰酸铵又分解成游离氰酸引起的;高温高压下甲铵对设备的腐蚀是由于电化学腐蚀和水解产生的游离碳酸引起的。温度的升高可以增加金属在其活化态和钝化态的腐蚀速率,使不锈钢的钝化区范围变窄,加速了材质的活化――即加速了阴极、阳极的氧化、还原过程,从而提高了设备的腐蚀速率。
电化学腐蚀随温度升高而加剧,化学反应速度加快;温度升高引起氧在尿素-甲铵液中的溶解度降低,金属表面的的钝化膜不易维持,导致腐蚀加剧。尿素工程中对主要材料的使用温度有如下规定:钛的设计温度为210℃,生产中一般控制在207℃以下;00Crl7Nil4Mo2、00Crl7Nil4Mo2N、00Crl7Nil4Mo3等材质使用温度不得超过195℃;银和铅的使用温度一般不超过175~180℃。另外,对CO2汽提工艺来说,高压系统的温度不能高于185℃,否则腐蚀速度将成倍增加。操作温度对设备腐蚀的影响很大,当操作温皮超过设计温度时,即使仅超过1―2℃,设备腐蚀速率增加得也非常明显。
对于设备的腐蚀程度,我们可以根据尿素成品中镍含量的高低来判断,指标为0.3×10-6,高于0.3×10-6则说明设备的腐蚀异常,应及时查找原因并处理。
(二)甲铵液浓度
甲铵液浓度愈高,对设备的腐蚀性愈强。这是由于甲铵液浓度较高时,介质中COONH2―数量相对增多,COONH2―具有强还原性,使金属表面钝化膜不断地被破坏,从而增加了设备的腐蚀程度。在尿素的生产过程中,其装置中的高、中、低压系统设备材质的选用等级都是由高到低排序的,这除了受各系统操作温度的影响外,也与各系统甲铵液的浓度变化有直接关系。高压系统使用的不锈钢材料主要是316LMOD,高压甲胺冷凝器为GrNiMo25-22-2材料、汽提塔为钛材;低压系统使用的不锈钢材料主要是316L,水解解吸和蒸发系统使用的不锈钢材料则为304L;蒸发系统中所用分离器材质为304不锈钢。
(三)系统氨碳比
系统氨碳比升高,有利于减缓设备的腐蚀。在氨碳比较高时,系统的pH升高,酸性逐渐降低,从而也抑制了具有强烈腐蚀作用的氰酸和氰酸铵的生成。关于高氨碳比可以减缓设备腐蚀这一观点,在氨汽提和CO2汽提2种不同的工艺对比中也可以得到证实。氨汽提工艺设计氨碳比比较高,为3.56;而CO2汽提工艺设计的氨碳比为2.89,这两种工艺的操作温度相同,塔顶温度都不超过188℃。正常运行时,CO2汽提工艺设备的腐蚀速率一般比氨汽提工艺的腐蚀速率高。停车封塔时,CO2汽提工艺封塔时间一般要求不超过24h,而氨汽提工艺一般可封塔48h以上。
(四)氧含量
金属钝化膜形成的关键就是系统的氧含量,系统中氧的浓度低于形成钝化膜所需的最低浓度时,氧化膜将被破坏,设备表面金属就进入活化加速腐蚀阶段。应用CO2汽提工艺的一些生产厂中,也有一些厂向系统中加入一定量的双氧水(H2O2),以减少CO2压缩机的生产负荷,提高生产能力。双氧水中所释放出来的原子氧,可以直接参加电极反应,这样也有利于钝化膜的形成。由于双氧水稳定性较差,在加入双氧水时应该加钝化空气,否则其进入设备后很快就会分解,使介质中的氧不能均匀地和设备表面接触,就达不到预期的目的。
(五)硫含量
由于硫具有很强的还原性,所以原料CO2气体或空气中的硫,无论以有机硫(主要是COS)还是无机硫(H2S)的形式进入尿素合成系统,在高温、高压下进行水解和一系列氧化还原反应后,最终的结果都是将金属氧化膜破坏,从而使金属表面产生严重的活化腐蚀。
在硫含量超过一定浓度后,因硫具有还原性,所以金属表面的氧化膜就无法形成。大型的尿素生产装置,设计原料CO2气中的硫质量浓度≤5 mg/m3,若将指标控制在2mg/m3以下,如果使用得当,装置一般可以运行15年左右,尿素合成塔的内衬不会有太大问题。但是在一些以煤为原料的中、小型合成氨、尿素生产厂中,对CO2气中硫含量的控制有一定难度,其质量浓度指标≤15 mg/m3,实际生产中会经常超标,出现带色尿素。尿素合成塔一般在10年之内将会出现不同的故障,严重者要3―5年即报废。
二、尿素生产中设备腐蚀的防范措施
(一)严格控制操作温度
超温对设备的加速腐蚀是比较明显的,超温幅度愈大,设备腐蚀速率增加愈快;超温时间愈长,设备腐蚀愈严重。因此,在正常生产中,必须严格控制设备的运行温度。一般情况下,尿素合成塔的最高温度不宜超过188t,钛材尿素汽提塔的温度不宜超过207℃。若发现系统在运行时出现超温,要及时进行调整,将温度控制在正常的指标范围。
(二)选用金属材料
尿素设备用材普遍所采用的是不锈钢,但是钛在尿素甲铵溶液中的耐蚀性很好,尽管钛设备比不锈钢设备一次投资费用高,但是它的使用寿命长。随着对钛设备设计制造技术和质量的提高,钛制尿素设备会有更广的应用。总之尿素用材不锈钢的发展趋势为:其中的含碳量趋于下降,含铬量趋于提高,含镍量趋于下降,并发展复相钢提高抗局部腐蚀的能力。
(三)严格控制系统的加氧量
系统加氧量不足时,就会导致钝化膜防腐效果不好,出现缺氧腐蚀;系统加氧量过大时,尾气放空量增多,系统的氨损失增加。所以,正常生产中以控制正常指标的中等偏上为宜。在设备的运行初期,系统加氧量以控制指标的上限为宜,待设备运行几个小时以后,再逐渐适当降低系统的加氧量。在系统在运行过程中如果出现钝化空气中断,而且在短时间内(一般不超过10 min)不能恢复时,应做紧急停车处理。
(四)系统氨碳比、水碳比的控制
系统在高氨碳比、低水碳比的状况下运行,有利于减缓设备的腐蚀,所以,从保护设备的角度而言,在生产控制中,系统的氨碳比应尽可能控制在指标的上限运行,系统的水碳比尽可能控制在指标的下线运行。
三、结束语
尿素生产中设备腐蚀问题需要我们不断探索、不断总结,以便将尿素设备的腐蚀降到最低,延长使用寿命。
关键词:高低变 催化剂 更换 使用寿命
1 高低变催化剂更换的判断
从技术上讲,高低变催化剂的使用寿命取决于催化剂的活性和床层的压力降。当催化剂的活性降低到出口CO含量接近甚至超过设计值,或压力降增加到影响系统高负荷运行时,通常应考虑更换。
1.1 高变催化剂需更换判断依据
本系统高变炉为轴径向式结构,进气切面积为纯轴流式结构的3倍多,同样工况下由上游工段带来的固体小颗粒等沉积物进入高变炉,造成的阻力上涨不明显,催化剂使用五年后压差仅仅增长0.02MPa。基于高变炉轴径向式的特殊结构,而高变床层在同一水平切面只有一个测温点,所以不能根据温度变化来判断触媒活性变化情况,分析其出口CO含量在投用初期为1.8%,到12年6月也仅为2.0%,距离设计值3.12%还相差较远,说明触媒活性仍然较好,而类似的改造装置高变催化剂在使用5年后也作了更换,因此从装置安、稳、长、满、优的角度出发,为防止催化剂出现活性突然表现下降而造成低变进口CO含量上升,床层温度上升,进而影响低变催化剂的寿命和系统能耗,综合经济效益而考虑决定借大修机会予以更换。
1.2 低变催化剂需更换的判断
上炉低变催化剂至此已使用7年,对于低变催化剂,由于高变对上游气流夹带物阻挡和过滤作用,床层压力降增加并不明显,压力降保持在0.04MPa。低变催化剂投用初期活性温度主要集中在床层上部,随着使用时间的增加床层热点温度不断下移,至12年5月分析低变炉出口CO达到设计值0.2%,变换反应已主要集中在催化剂床层的下部,虽然热点温度热偶以下还有1260 mm高的催化剂,但考虑到长时间处于热点温度下的催化剂活性已严重下降,为保证系统安全防止突然出现触媒烧穿现象发生,且因低变出口CO含量增加也就增加了后段工序甲烷化的耗氢量,通过计算低出口CO每增加0.05%因甲烷化耗氢、普里森非渗气带走氢使每小时的氢耗增加300NM3,相应每天减少了氨产量3.6T,因减产带来的年损失为200万左右,这已经是更换一炉催化剂近一半的费用;同时驰放气量增加,驰放气回收为高低压氢的能耗也随着增加。综合考虑低变催化剂在大修必须进行更换。
2高低变催化剂使用寿命影响因素分析
影响高低变催化剂使用寿命的主要因素有两点:一是催化剂失活,导致CO变换率降低,从而不能满足工艺要求;二是催化剂床层阻力上涨,致使变换工段压力降增大达到所允许的最大压力降。
2.1催化剂失活的因素分析
高低变催化剂活性逐渐丧失也就是催化剂变换率的下降,表现为在相同操作条件下高低变炉出口CO含量异常升高。一种是催化剂本身活性成分受到影响而发生变化,引起活性下降:另一种是由上游工序带来的种种杂质附着于催化剂表面使催化剂“结皮”,从而减少了气体与活性成分的接触面积而引起的失活。
催化剂活性成分本身的失活与催化剂升温还原及操作时的温度密切相关,温度升高促使活性成分(金属晶粒)成长增大,也就是所谓的催化剂老化。防止低变催化剂在还原过程中以及还原结束串入系统时发生超温是避免活性降低的关键。另外,毒物的影响也是巨大的,硫化物、卤素元素等毒物对高低变催化剂的伤害是不可恢复的,不仅使其活性下降还会使催化剂强度变弱而破碎。由于开停车的原因催化剂多次的还原与氧化,也使活性降低。
“结皮”导致活性降低主要体现在高变催化剂上,上游转化工序带入硅、钾、镍等杂质粉尘(触媒灰,管道锈蚀物,耐火材料脱落,蒸气杂质等等),随工艺气进入高变床层附着在催化剂表面。尤其是在开停车操作及系统负荷大幅波动,会很容易带入杂质粉尘。
2.2 催化剂床层阻力降增大的原因分析
装填质量的影响:装填以前没有严格筛分除灰,装填过程中人员踩踏、落差太大致使催化剂破碎,装填不均匀,都会影响床层的间隙率,通气后阻力高。杂质的堵塞:上述的催化剂“结皮”,同样堵塞了床层间隙减小了气体通道致使阻力增大。不当操作后的触媒泡水、烧结等影响。
3 如何延长高低变催化剂使用寿命
针对上述影响因素,在实际生产操作中要精心维护、点滴做起,尽可能的避免不利因素出现使催化剂寿命减短,降低生产成本提高经济效益。现将要点归纳如下:
(1)严格按照装填方案进行:装填之前先筛分去除破碎的小颗粒和触媒灰,均匀装填,过程中避免人为导致的破碎,保证装填量得到要求,升温还原之前要进行彻底的吹灰工作
(2)升温还原防超温
(3)开车导气防泡水
(4)前段转化工序的稳定运行保证了进高低变炉的工艺气质量,控制S含量,减少夹带的各种杂质,水碳比稳定蒸气品质高。
(5)合理控制高低变操作温度。使用初期温度尽可能低一些,高于催化剂起始活性温度即可,在满足出口CO要求的情况下尽可能少的进行提温操作,并减少炉内温度的波动。
(6)稳定操作负荷,尽可能减少系统波动次数,各岗位默契配合避免频繁开停车。
(7)停车保护。短时间停车高低变炉切除保温保压,防止空气进入而氧化。长时间停车,需充氮保护,分析氮气纯度应满足要求,间断充氮,压力不超过0.1MPa以减少随氮气带入的杂质,并作好氮气中断的应急准备。
4 小结
通过本次更换高低变催化剂的实际操作,理论联系实际得出了以上延长催化剂使用寿命的方法,为以后的生产工作提供了相应的技术参考。
参考文献:
关键词:底板焊接防变形过程控制
中图分类号:TG4文献标识码: A
在石化工程建设中,随着装置规模的大型化,储罐的建造越来越多,而且像150m3、300m3这样的储罐在一个单元中成批次的建造很多,这样的小型储罐一般采用倒装法进行施工,本文根据内蒙古东北阜丰工程合成氨二期及技改工程项目150m3储罐施工进行分析。
一、焊接顺序及防变形
底板的排版布置:焊接顺序如下图1-1
图1-1
底板焊接要求:按照图1-1焊接顺序和方向采用分段退焊法或分段跳焊法对称施焊,这种焊接可缩小焊接区与结构整体之间的温差,减少构件受热和冷却不均匀,能有效地消除应力、减少变形。采用分段退焊时,每一段长度约200mm,不宜过长,因每段焊缝是头尾相接,前一段焊缝还没完全冷却下来,后一段焊缝的热量又补充到前一段,给前一段退火的机会,消除应力、提高焊接质量。先焊短焊缝,后焊长焊缝,在焊接短焊焊缝时,要把这两块钢板与周围的所有固焊点去除再焊;长焊缝焊接时,不要把所有的焊缝全部拼接后再焊,而采拼一段焊一段完后再拼一段。先焊短焊缝,使中幅板短焊缝在自由状态下进行,由内向外焊接后,使罐底板变成若干可以自由收缩、基本无应力的中幅长条,再将各长条由内向外焊接起来,也属于在无约束的自由收缩状态下成型,这样引起的焊接波浪变形和焊接应力都较小;小电流多层多道焊,同一组内的焊缝同时焊接,电焊要均匀分布,分段长度要一致,焊接层数相同,焊接电流和焊接速度一致,层与层之间的焊接接头要错开;焊接应由内向外、由中心向四周方向进行,使内部焊缝的纵向和横向变形不受到外部焊缝的约束而降低变形。
二、焊接卡具使用
1、焊接之前要选择合适的防变形卡具,焊接变形是不可能避免的,采取有效的卡具使其有序较小变形,避免出现应力集中。
防变形卡具如下图1-2
图1-2
2、壁板焊接顺序及防变形
纵缝组对完之后焊接之前要点焊图2-1的纵缝防变形板,每道纵缝使用3块,纵缝在里外全部焊接完毕后再拆除防变形板。
壁板先焊接立缝,后焊接环缝,立缝焊接要求:电焊均布对称,焊完一条缝,电焊按同一方向旋转,焊接电流一致,焊接速度一致,焊接层数一致,每条立缝从下向上焊接。
壁板环缝焊接要求:电焊均布对称,划分出每个电焊焊接的范围,电焊按同一方向旋转焊接,焊接电流一致,焊接速度一致,焊接层数一致
图2-1
3、壁板与边缘板的大角焊缝的工艺措施
大角焊缝是储罐受力最不利的地方,是储罐最薄弱的环节,为保证强度,采用双面多层角缝,焊缝载面尺寸大,焊接收缩变形量大。为减少变形,应采用如下方法。
1)大角缝按圆周均分N 区,每区均分M 段,由N 名焊工同时同向对称施焊,各区域内的焊缝采用分段退焊法或分段跳焊法施焊。
2)先焊内侧环形角焊道,再焊完外侧环形角焊缝,以防止边缘板外侧翘起。
3)在罐体内部,沿圆周N 等分,等分间距1~2m,在等分点上用12#槽钢以与底板成对45°夹角焊在壁板与边缘板之间,使壁板与边缘板成垂直刚性固定,限定底板翘起变形,从而减少大角焊缝的角变形。
4)反变形用的槽钢待大角焊缝冷却后再拆除,且在拆除前用大锤敲打一圈大角焊缝,以释放收缩应力、消除变形。
4、顶板焊接顺序
包边角钢焊接如图3-1
图3-1
焊接顺序:先焊接1号缝,后花焊2号缝,再焊接3号缝,3号焊接完毕,全满焊2号缝。
1号缝焊接:电焊对称均布,按同一方向旋转分段跳焊,要求焊接电流一致,焊接速度一致,焊接层数一致。
2号缝焊接 :首先电焊对称均布分段花焊,等焊完3号缝再全焊。
3号缝焊接:焊完顶板焊缝后,焊接3号缝,焊接要求同1号缝。
顶板焊接:先焊接瓜皮板焊缝,焊接从包边角钢向中心,电焊对称均布,分段跳焊,然后按同一方向旋转,焊接电流一致,小电流多层多道焊,焊接速度一致,焊接层数一致;瓜皮板焊接完毕,再焊接包边角钢3号缝,焊接要求同1号缝;3号缝焊接完毕,焊接中心顶板焊缝。
5、其它的焊接工艺措施
1)用CO2 气体保护焊来代替手工电弧焊,坡口角度小,焊缝载面尺寸小,焊速快,焊缝线能量小,焊接受热面小,变形和应力也相应减小,同时提高工效,缩短工期。
2)在保证焊接质量的前提下,尽量采用较低的焊接电流,较小的坡口间隙和角度,较快的焊接速度。减少焊接截面积,降低焊接线能量,从而减少变形和应力。
3)焊接后采用缓慢的冷却速度,使组织较均匀且细化,焊缝及热影响区产生较多塑性和韧性较好的组织,而减少淬硬组织,降低脆性,提高焊缝的机械性能,同时减少焊接应力和变形。
4)施工环境温度要高,不宜在低温下操作,这样,组对和焊接时构件温差小,冷却速度慢,变形和应力也小。
5)所有的焊工都要持证上岗。在同一种焊接工艺和施工条件下,其焊接速度要差不多,以便同速焊。
结束语:
总上所述,是本人在内蒙古东北阜丰合成氨工程项目中对小型储罐安装焊接的总结及分析,掌握储罐罐底的焊接变形和防止变形的机理,制定出合理的设计方案,运用合理的焊接工艺,可有效地控制储罐罐底的焊接变形,在保质、保量、保安全的前提下,大幅度的提高施工质量,在验收中主体质量和施工方法及施工组织得到了业主的好评,以上分析对今后类似或同样的储罐施工从前期准备、到储罐安装起到有效的指导作用。
参考文献:
所谓“绿色化学理念”就是人们在社会生产、生活和实践中,就环境日趋恶化防治关键是减少乃至杜绝化学污染源而逐步形成的绿色化学重要性的认识,其基本内涵包括:(1)树立可持续发展观。它是指人口、经济、社会、资源和环境协调发展。(2)树立绿色化学价值观。人类对环境价值的认识或者说观念、看法、观点可以称之为环境价值观。(3)树立化学科学发展观。以人为本,全面、协调、可持续的发展观,促进经济社会和人的全面发展。(4)树立生态和谐道德观。生态道德观念是人类传统社会道德观念的继承和发展,是在现代工业文明引发的人与环境关系日益尖锐的情况下产生和发展起来的,一种人类与环境和谐相处的新道德观念,是人类有史以来环境意识发展的最高阶段。
2.绿色化学理念在高中化学教学中渗透的现状
绿色化学旨在研究化学实验的同时要考虑对环境的影响因素,是对当代的化学研究者和化学教师提出的新任务。对于大多化学研究者来说都是一个全新的概念,但新课改的要求下,化学教师必须高度重视绿色化学的理念,并将其渗透到高中化学教学课程中十分重要。现阶段,许多从事环境保护和微型化学实验的实际工作计划已经做到了与绿色化学相一致的要求,包括化学教材中得内容也充分体现了绿色化学理念。
2.1在化学概念上建立与绿色化学一致的概念
化学教师在教学过程中已经开始重视绿色化学的概念,并结合了化学教材的许多内容的相关概念进行化学教学,他们大多从环境保护角度包括:环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应等概念,从减量、减废的角度介绍了循环操作、交换剂再生、催化剂中毒等概念中渗透绿色化学的理念,将这些能见、易懂的高学化学教材中的概念体现在绿色化学的概念中,已经为中学阶段开展绿色化学教学奠定了良好基础。
2.2在物质工业生产制造的介绍中渗透了绿色化学的观点
如工艺流程中都采取了循环操作,这样可以节省资源、提高原料的利用率。如:在合成氨工业、氨氧化法制取硝酸等工艺流程中。如防止或减少污染物排放的过程中设置了尾气处理装置或回收再利用装置。
3.在化学实验中渗透绿色化学理念的有效措施
3.1尽量避免使用有毒害的反应物和催化剂
例如,在教授高中化学实验的过程中,关于制乙烯这个实验,教师就可以教学生用氧化铝代替浓硫酸来完成这个实验,这样能减少硫酸的污染。教师也可以借鉴化工生产中不断出现新的新工艺方法和新型的催化剂,为高中化学实验绿色化提供技术支撑。化学教师应该注意把工业成果应用于实际教学,既加强理论与实际的结合,同时也使化学实验更加绿色化。
3.2改变实验装置,使产生毒害性物质的实验也能变成绿色化的实验
如二氧化硫和硫化氢反应的实验装置,传统的方法先分别制取二氧化硫和硫化氢,然后混合二氧化硫和硫化氢,必然造成气体的泄漏。为减少气体的泄漏污染,用一个小的空塑料矿泉水瓶,在其中放入小试管,塑料瓶、小试管中分别装入Na2SO3和FeS,然后迅速在其中分别加入盐酸,最后加入氢氧化钠,吸收过量气体或者中和未反应的盐酸。化学教师不能仅仅局限与课本和传统的知识观念,必须在实验中不断发现问题,总结教训和大胆探索新方法,才能真正将化学实验变成绿色,才能更好的为学生提供绿色化学的理念教学实验。
3.3进行微型化实验,减少排放,实现绿色化学
在实验中可以借助小试管、点滴板、多用滴管、井穴板等微型化的的仪器,控制学生滴加药品的用量,减少药品的使用;在保证现象的前提下尽量降低反应溶液浓度;组合实验,通过实验的试纸化,减少反应物的使用及有害物的排放。
4.4师生规范实验操作也有利于促进绿色化学实验室的建设