122-镇海炼化-高压螺纹锁紧环换热器结构分析及泄漏处理-卜敬伟-820-823
螺纹锁紧环换热器检修中遇到的主要问题及对策

’52’石油化工设备技术6结论(1)螺纹锁紧环换热器由于结构复杂、零部件多、装配要求高等原因,检修难度较大,必须引起足够的重视。
特别是螺纹锁紧环的拆装,如果中途卡死,将会引起严重后果。
所以在螺纹锁紧环安装过程中应十分重视对中精度,稍有卡住的迹象应及时检查调整,如卡住现象有严重的趋势,应果断退出,检查和修整后再重新安装。
(2)必须配置合适的专用工机具。
由于换热器的零部件都有一定的重量,尤其是螺纹锁紧环,必须在专用工具的配合下才能正确定位,否则容易产生螺纹锁紧环的偏心,影响大螺纹的啮合及密封垫片的定位;在管束的拆装过程中,要使用专门的工具以保护好管箱大螺纹。
(3)螺纹锁紧环换热器安装时,要确保各零部件都能正确安装到位,并确保各零部件的安装尺寸与拆卸时各尺寸一一对应。
所以,安装过程中最好是以控制各零部件与基准面的相对尺寸为主,而把螺栓上紧扭矩作为参考值。
如果安装到位的话,其相对尺寸和扭矩应该是大致对应的。
(4)螺纹锁紧环换热器的检修,关键在于管、壳程垫片的安装。
每圈螺栓必须对称上紧,并且按上紧扭矩的50%、80%、100%上紧,以确保垫片受力均匀。
(5)在设备运行中,发现壳程密封泄漏时,一般将内圈压紧螺栓的上紧力按比内法兰螺栓的压紧力大10%、20%、…的比例递增,直到消除内漏为止。
但要注意,该压紧力递增的幅度不应过大,以免压紧力过大将垫片压至与槽一样高。
【致谢】本文在写作过程中得到了炼油三部朱江高级工程师的指导,在此表示感谢!(上接第41页)长,排烟温度逐渐增加,到2004年排烟温度已增长为195℃,热效率与开工初期相比降低了l%以上,这与该炉在设计时没有吹灰系统有关。
因此,建议该炉在今后运行中增设吹灰系统。
尽管如此,该转化炉与其他转化炉相比,氧含量低3%左右,热效率高2%左右,这与设计时取消了下尾管直接相关。
6运行中的问题及其处理6.1转化炉余热锅炉蒸发段手孔外漏转化炉余热锅炉蒸发段手孔设计为内紧式密封。
高低压型螺纹锁紧环换热器管束爆管后安全泄压分析

Analysis of Safety Relief of H - L Threaded Locking Ring Heat Exchanger after Pipe Cracking
3 计算模型
(1) 实际的管束爆管的几何形状较为复杂 , 也 无法预测 ;
(2) 管束中的介质为反应流出物 , 组成为 H2O 、 H2S、NH3 、CH4 、CN + 、H2 , 其中 H2 占了 76 % ( 分子数 百分比) ,组成复杂有各种组份的气相和液相 , 这给 计算爆管口的流量带来了不少困难 ;
时的排量 。
412 正已烷的泄压核算
选正已烷计算 ,是因为在 230 ℃,17 MPa 操作条
件下 , C5 + 以下临界温度均小于 230 ℃为气相 , C6 +
以上馏分为液相 , 而正已烷比 C7 + 以上的馏分密度 小 ,进入塔体 ,在约 300 ℃气化体积量最大 。计算出
正已烷在 230 ℃,1710 MPa (绝压) 的相对密度 。
阀为 016~017 ,经过背压系数修正 , 本 案中背压低 , 查得修正系数为 1 , K 取
为 016 ;
A ———安全阀最小排气截面积 ,mm2 ; A = πd12/ 4 = 7853198 mm2
M ———气体摩尔质量 ,氢气 M = 2
Z ———气体操作温度下的压缩系数 , 氢气在
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螺纹锁紧环式换热器内漏失效及检验措施

- 73 -第10期螺纹锁紧环式换热器内漏失效及检验措施赵洵(南京三方化工设备监理有限公司, 江苏 南京 210033)[摘 要] 详细介绍了螺纹锁紧环式换热器的构造和主要结构特点,重点分析了螺纹锁紧环式换热器发生内漏失效的原因,针对内漏失效原因总结了相应的检修措施,提出了检修中应注意的事项。
[关键词] 螺纹锁紧环换热器;结构特点;内漏失效;检验措施作者简介:赵洵(1990—),男,黑龙江齐齐哈尔人,大学本科,助理工程师。
南京三方化工设备监理有限公司,部长助理。
为了有效地降低能量损耗,提高能源利用率,高压换热器在诸多领域得到广泛应用,然而,换热器的故障会直接引起生产过程中的许多问题,例如造成加热炉工作温度过高,更严重的甚至导致生产系统停工。
因此,做好高压换热器的维护是保证安全生产顺利进行的关键。
传统的换热器结构复杂,不便于装卸维修,并且存在明显的泄漏问题,目前,对于高温高压工况下的热交换设备,国内广泛采用螺纹锁紧环换热器,这种换热器在具备耐高温、耐高压的同时,还具有漏点少、占地面积小、节省加工材料等特点,此外,这种换热器最突出的优势是能够在设备运行过程中解决泄漏问题,有效地避免了由于设备问题停工带来的经济损失。
1 螺纹锁紧环换热器简介1.1 螺纹锁紧环换热器的典型结构由美国Chevron 公司与日本Chiyoda 公司联合研究生产的螺纹锁紧环换热器,由于其结构上具有明显的优势,目前被广泛地应用在高温高压生产行业。
我国最早引入螺纹锁紧环式换热器要追溯到上世纪80年代,石油石化行业逐渐引进万吨级加氢裂化装置,90年代初,洛阳石油化工工程公司与兰州石油化工机器总厂对加氢裂化装置共同进行研发,最终实现了螺纹锁紧环换热器的国产化,目前已被广泛地应用在各大炼油厂[1]。
螺纹锁紧环换热器主要分为整体式与分体式两种,如图1所示,为整体式螺纹锁紧环式换热器的结构图,这种类型的换热器管板置于换热器内部,管箱的盖板采用螺纹锁紧环的方式与换热器管箱一端相连接,整体式换热器管壳程筒体固定成为一体,并且两侧的筒体均为高压端;分体式换热器管板与管箱为一体,管壳程采用螺栓连接的方式,这样壳程仅能承受较低的压力,而管程依然要承受较高压力。
螺纹锁紧环换热器内漏问题探讨

( S I N O P E C, L u o y a n g P e t r o c h e mi c a l E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n L t d . , L u o y a n g 4 7 1 0 0 3 , C h i n a )
Abs t r a c t: Th e c a u s e o f i nt e na r l l e a k a g e o f t h e c ur r e n t t h r e a d l o c k i ng r i n g h e a t e x c h a n g e r wa s a n a l y z e d
换热 器 的 结 构 , 通常管程、 壳 程 压 力 为 6 —2 5
MP a , 管程 、 壳 程 压力 差 为 1 . 5~ 4 . 0 MP a , 一 般 壳 程压 力 高于 管程 压力 。
根 据螺 纹锁 紧 环 换 热器 结 构 ( 见图 1 ) , 由于
介质 腐蚀 性 特点 , 通 常要 求管 束 、 内套筒 等 内件 采
Ke y wo r d s : g a s k e t ; s e a l ; d i f f e r e n t i l a p r e s s u r e t e s t ; p r e s s u r e d i f f e r e n c e o f t h e t e s t
a n d t h e a d v a n t a g e s o f v a r i o u s k i n d s o f i n n e r g a s k e t s we r e p o i n t e d o u t . I t S ou f n d o u t t h a t r e d u c i n g t h e
炼厂螺纹锁紧环换热器检修施工方案

炼厂螺纹锁紧环换热器检修施工方案一、工程概况及特点1、设备概况及立项理由AA安装四公司承担了XX 35万吨/年柴油加氢精制装置E102A/B、E103A/B四台高压螺纹锁紧环换热器的在线检修任务。
其中E102A/B 属于高低压型(H-L),E103A/B属于高高压型(H-H)。
2、高高压设备结构特点图1高高压锁紧环换热器结构简图图2高低压锁紧环换热器结构简图3、工程特点3.1检修设备从开工投用运行已经两年时间,多处密封点存在粘接可能性很大,部分连接件由于长期高温高压运行出现疲劳咬死现象,锁紧环有无法旋出的可能。
3.2整个施工过程与催化剂装卸剂同步实施,作业车辆集中,交叉作业较多,对工序衔接有一定影响。
3.3因为设备高温高压,检修过程中,对各部件的标准、精度、质量要求较高,为保证检修质量,需要钳工、检测等多工种进行作业。
3.4此设备检修工序和作业方法在结算时没有现行的定额依据,需要按协议价格结算。
二、编制依据1、《承压设备无损检测》 JB/T4730-20052、《钢制压力容器》 GB150-19983、《管壳程换热器》 GB151-19994、《石油化工施工安全技术规程》 SH3505-19995、《管壳程换热器维修检修规程》 SHS01009-20046、E-3101A/B设备制造图纸三、施工组织机构四、人力、机械、材料使用计划1、人力需求计划(表1)2、工机具需求计划(表2)图3工装结构简图3、吊车使用计划(表3)4、材料需求计划(表4)五、重点吊装参数表根据实测现场地理位置、设备各部件图纸重量及吊车性能表,并有我方技术人员测算,芯子抽装和锁紧环拆装需使用80吨吊车进行作业,其中芯子抽装吊装总重为3.7吨,80吨吊车为南北向站车,车辆中心距设备中心8米。
吊装具体参数如下表所示:设备吊装技术参数表(表5)吊物总重量合计为8.5吨,其中钩头重量0.4吨,抽芯机重量4.4吨,芯子重量为3.7吨,此条件下,吊车可吊重量为9.3吨>8.5吨,满足作业要求。
高_高压螺纹锁紧环热交换器间歇性内漏分析及处理

螺纹锁紧环换热器内漏分析及处理

螺纹锁紧环换热器内漏分析及处理LIAO Bai-ming;CHEN Min-jie【摘要】以惠州石化汽柴油加氢装置中的螺纹锁紧环式高压换热器为研究对象,并结合该类换热器的结构特点,从换热器的垫片类型及材质、工艺条件、换热效率等多方面综合分析了汽油加氢装置螺纹紧环高压换热器发生内漏的原因.最终分析表明,换热器E101换热效率低,壳程入口温度大幅下降,密封压紧垫片松回弹能力不足,是导致内漏的主要原因,并针对此提出相应解决方案.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2019(047)012【总页数】3页(P120-121,165)【关键词】螺纹锁紧环;入口温度低;内漏【作者】LIAO Bai-ming;CHEN Min-jie【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】TE965螺纹锁独特紧环换热器作为加氢装置一种结构形式,具有密封性能好、耐高温高压、换热效率高以及可带压排除泄漏等优点[1]。
惠州石化汽柴油加氢装置螺纹锁紧环换热器自2009年底运行至今未进行过大检修,换热器换热效率不断下降,在正常生产期间E101A突然出现了2次内漏,因此分析该换热器发生内漏的原因及提出相应的解决方案具有重大意义。
1 螺纹锁紧环换热器基本情况汽柴油加氢处理装置采用固定床加氢脱硫工艺技术,处理焦化汽柴油、催化柴油的混合原料,经过加氢反应,脱除硫、氮、氧、金属等杂质。
反应产物自反应器出来经换热器E101A/B与原料油换热。
若该换热器发生内漏,将导致加氢原料油泄漏到加氢反应油,从而导致产品不合格。
反应流出物与原料油换热流程如图1所示。
换热流程和换热器的设计参数见表1。
图1 反应流出物换热流程Fig.1 Reaction effluent heat transfer process表1 E101主要技术参数Table 1 Main technical parameters of E101项目壳程管程工作压力/MPa 8.63 7.84工作温度(入/出)/℃ 85/258 375/220设计压力/MPa 9.97 9.30设计温度/℃ 310 420介质氢气、焦化汽柴油加氢反应产物液压试验压力/MPa 13.06 13.39主要受压元件材料壳体12Cr2MolR+堆焊管板0Crl8Nil0Ti管束0Crl8Nil0Ti管箱12Cr2Mol锻+堆焊2 螺纹锁紧环换热器结构特点本文所述的换热器是用于反应产物/原料油的换热器单系列分A/B两台。
螺纹锁紧环换热器的结构分析及检修步骤

南哲 ( 神华 鄂 尔 多斯 煤制 油分 公 司催化 重 整装 置 , 内蒙 古 乌兰 木伦镇
出的可靠的解决方法。 详细阐述 了本次榭 爹步骤, 对行业内同类检修的处理 , 具有一定的借鉴意 义。 关键词 : 螺纹锁 紧环换 热器;结构分析 ; 检 修步骤
( 8 ) 拆卸密封盘使用头部带螺纹的 专业杆 , 在吊车配合下拆 卸后将其放在橡胶垫上 , 以防碰坏 。 小心取 出外密封垫圈, 拆卸后 的外密封垫 圈认真检查密封面是否有损伤 , 并用棉布包裹存放 。
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螺栓 上和对应螺 孔边上做 好记号 , 外压 紧螺 栓和螺孔的 编号从 Al 开始, 顺 时针 排 列 , 起 点在 上 ; 内压 紧螺 栓的 编号 从B1 开 始顺时 针排列 , 起点也在 上。 拆卸后 的螺 栓进 行煤油 清洗 , 抹上 黄油保 管好 , 目的是 为 了防腐蚀 和生锈 , 并且减少螺 栓摩擦 力。 ( 6 ) 通过 管程 简体 上部的 注油孔 注入润 滑油 , 以便 润滑 油 渗进螺纹 承压环的螺纹 部分 , 减少旋动摩擦 力。 ( 7 ) 拆卸螺纹 承压环 。 螺纹承压 环采用啮 合度高 , 抗 剪抗 弯 能力 强的短齿梯形 螺纹结 构 , 这种 结构设计 可以承受较 大的管
( 3 ) 拆除管 、 壳程 出入 口法兰连接 。 ( 4 ) 沿管程 简体 圆周 均分八等分 , 做好 角度值方向标记 , 最 上 一点设 定 为0 。, 顺时针 方 向每 隔4 5 。为一 点标记 定位 角度 值, 并在每 个测点 用深度游标 卡尺测量螺纹 承压环端面 到管程
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高压螺纹锁紧环换热器结构分析及泄漏处理
卜敬伟
(中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司浙江宁波 315000)
摘要:本文介绍了加氢裂化装置高压螺纹锁紧环换热器的结构和工作原理,分析了气密阶段换热器泄漏的原因,并对改进后的安装方案做了详细介绍。
关键词:高压螺纹锁紧环换热器泄漏密封原理处理方法
高压螺纹锁紧环换热器因其可靠的密封性能被广泛用于石油化工行业。
加氢裂化换热器E304为典型的H-H型螺纹锁紧环换热器。
2013年8月加氢裂化装置检修结束,进入开工氮气气密阶段,当压力升至0.4MPa时,该换热器附近发出刺耳的气流声,经现场排查发现换热器检漏孔处氮气大量泄漏,气密被迫停止,系统泄压,换热器打开检修。
1 E304内部结构及主要技术参数
加氢裂化换热器E304为H-H型螺纹锁紧环换热器,其内部结构和密封原理见图1。
1-管板;2-壳程垫片;3-管板;4-外壳;5-分程箱;6-垫环;7-内法兰;8-三合环;9-内法兰螺栓;10-支撑圈;11-管程垫片;12-密封盘;13-外压环;14-内压环;15、16-顶销;17-外圈压紧螺栓;18-内圈压紧螺栓;
19-螺纹锁紧环;20-检漏孔;21-内套筒;22-隔板箱;23-填料函;24-分程箱盖板
表1 E304技术参数表
设备位号设备名称
介质设计压力/MPa 设计温度/℃
壳程管程壳程管程壳程管程
E304 反应流出物/冷原料油换热器原料油反应流出物19.6617.90215 240 2 H-H型高压螺纹锁紧环换热器的密封原理
(1)管壳程之间密封
图1 E304换热器头部结构图
管箱的密封是通过壳程垫片2、管板3、隔板箱22、内法兰7、三合环8、内法兰螺栓9来实现的。
内法兰7上有许多丝孔,每个丝孔都有一颗单头螺栓。
当把螺栓向里拧紧时,顶在隔板箱22上,当继续拧紧螺栓时,内法兰7会产生一个向后退的趋势。
但后退趋势被三合环8顶住,由于三合环8被卡在槽内不能后退,便会给内法兰螺栓9一个向前的力。
这样在拧紧内法兰螺栓9时,只会产生一个向前的推力,把隔板箱22和管板3向前推进,使壳程垫片2得到一定的比压,从而起到密封的作用。
E304管程介质为反应流出物,壳程介质为原料油,壳程压力高于管程,因此管板3两侧存在由压差引起的轴向力,其轴向力的传递过程为:
管板3→隔板箱22→内法兰螺栓9→内法兰7→三合环8→外壳4
由于管板两侧的压差不大,故用直径较小的螺栓就能通过隔板箱22和管板3均匀的压在壳程垫片2上,从而避免管程和壳程之间的窜漏。
(2)管箱的密封
管箱的密封是通过管程垫片11、密封盘12、外压环13、顶销15、外圈压紧螺栓17、螺纹锁紧环19来实现的。
当拧紧外圈压紧螺栓17时,顶销15就会往里推进,顶在外压环13上,这时会产生一个反作用力使螺纹锁紧环19有向后退的趋势。
由于螺纹锁紧环19是用螺纹固定在外壳4上的,外壳就会给螺纹锁紧环一个向前的作用力,所以在拧紧外圈螺栓19时,只会产生一个向前的作用力,紧紧的压在密封盘12和管程垫片11上。
由于管程垫片11的接触面积较小,产生的比压较大,因此能起到较好的密封作用。
由于管箱内压力很高,内外两侧的压差很大,会产生指向外侧的轴向力,管箱轴向力的传递过程为:
分程箱5→内套筒21→密封盘12→管箱盖板25→螺纹锁紧环19→外壳4 可见,在高温环境下,内压力产生的轴向力最终由螺纹锁紧环19和外壳4来承受。
拧紧外圈压紧螺栓17仅仅是为了保证垫片有足够的密封比压。
此外,外圈压紧螺栓17的压力又可以通过外压环13和密封盘12均匀地压在管程垫片11上,因此,用直径较小的螺栓即可得到很大的密封比压,从而获得理想的密封效果。
3 螺纹锁紧环换热器优点
(1)密封性能可靠,压紧螺栓直径较小
无论是管壳程之间压差产生的轴向力,还是管箱内流体对管线盖板的静压力产生的轴向力,最终都由换热器外壳和螺纹锁紧环来承受,压紧螺栓只是提供垫片密封所需的比压,因此使压紧螺栓的直径大大减小。
(2)操作过程中发现泄漏不必停车,可带压紧漏。
当管程和壳程之间发生窜漏时,只需拧紧内圈压紧螺栓即可,力的传递过程如下:内圈压紧螺栓18→顶销16→内压环14→支撑圈10→内套筒21→
隔板箱22→管板3→壳程垫片2
当管箱泄漏时,只需拧紧外圈压紧螺栓即可,力的传递过程如下:
外圈压紧螺栓17→顶销15→外压环→密封盘→管程垫片11
(3)泄漏面少
因为管箱与壳体是锻成或焊为一体的,加之换热器开口接管直接与管线焊接,从而杜绝了这些部位可能产生的泄漏。
(4)检修方便
由于其压紧螺栓小,所以容易拆卸。
同时,利用设备制造时配套的专用工具,便可以很容易地对螺纹锁紧环、管箱内件和管束进行拆装[1]。
4 大修气密阶段检漏孔泄漏分析
E304在开工气密阶段检漏孔发生泄漏,根据其结构不难判断是管箱发生泄漏。
经讨论决定,均匀地拧紧外圈压紧螺栓,增大管程垫片的比压,观察紧漏效果是否明显。
但拧紧一圈后,发现泄漏情况并无好转,于是判断可能是换热器内部件回装时,密封盘和管程垫片压偏。
这样,再继续拧紧外圈螺栓也不起作用。
经研究决定,打开换热器检查内部情况。
换热器拆开后发现密封盘有偏移型压痕和凸起,最底部无压痕和凸起,从中下部至顶部压痕逐渐变窄,凸起逐渐变宽,可以判断是由于密封盘从管箱密封槽中脱落造成的。
密封盘情况见图2。
图2 拆下的密封盘
对拆下的密封盘和换热器进行测量发现:管箱密封槽的深度为5mm,密封垫片的厚度有3mm,而密封盘密封面的高度有12mm,计算下来密封盘插入槽内的深度只有2mm,加上密封槽、垫片及密封盘不平度的影响,实际插入深度只有1mm多。
由于密封盘插入深度较浅,而密封盘高度较大,安装过程中,如果密封盘未插入密封槽中,也难以发现。
即使密封盘已插入密封槽,在安装外压环及外圈压紧螺栓的过程中,也较易发生脱落,并且密封盘脱落现象不易被发现。
密封盘脱落后,密封面已无法起到密封作用。
因此发生泄漏后,继续拧紧外圈压紧螺栓不仅不会减少泄漏,还可能造成密封盘和垫片的损坏。
5 泄漏处理对策
经以上分析,要避免换热器再次出现类似泄
漏,一定要严格控制好内件,尤其是管程垫片和
密封盘的安装过程。
保证密封盘插入到密封槽
内,压牢垫片。
为此,在重新安装之前更换了密
封盘和垫片,并车削了外压环的压痕,在外压环
径向外侧增加了3个紧固螺钉对密封盘进行固
定。
如图3所示。
图3 径向紧固螺钉示意图
为了进一步保证安装质量,密封盘安装好后,测量其到管箱的径向间隙和密封盘的轴向高度,保证各轴向间隙均匀,径向高度同原高度与插入深度的差值基本一致。
确认密封盘安装到位后,用固定在管箱口的2个专用螺杆顶紧密封盘,固定好。
安装外压环时,用安装在外压环上的径向紧定螺钉(25)顶紧管箱,并用靠外侧固定在管箱上的紧定螺钉防止外压环向外偏移。
以上两种螺钉紧固好后可以保证外压环不向外移动,并防止密封盘脱落。
撤掉专用紧固螺杆,将螺纹锁紧环回装复位。
按照此次方案安装后,再次升压气密时未发现信号孔泄漏现象,气密顺利通过。
由此可见,高压螺纹锁紧环换热器在安装内部件时,一定要严格把关,做好测量、记录,以保证换热器运行时密封安全、可靠、无泄漏。
6 结论
(1)高压螺纹锁紧环换热器结构精密、复杂,为保证其可靠的密封性能,一定要对其安装过程严格把关。
要先对每个内圈压紧螺栓进行编号、标识,并对内圈压紧螺栓顶到锁紧环的距离进行了测量、记录,每次将内圈压紧螺栓的预紧力按10%的比例递增,每上紧一次后对螺栓的位置进行记录,以保证管、壳程垫片预紧力的均衡。
(2)操作工况变化,如温度、压力的大幅波动引起壳程垫片比压不足,进而导致换热器泄漏。
因此,在气密过程中,要按照合理升压速度,稳步提高压力,装置运行中工况变化时,要平稳操作,才能保证换热器密封良好。
参考文献
[1]徐钢,麦郁穗,钱颂文,等.石油化工厂设备检修手册/第八分册/换热器[M].北京:中国石化出版社,2013:238-241。