Применение брагоректификационных установок

3. Монтаж и ремонт бражной колонны

3.1 Монтаж бражной колонны. Испытание и пуск брагоректификационной установки

Способ подращивания. При этом способе монтаж ведется, начиная с верхней части аппарата или механизма. Смонтированную часть поднимают на высоту, достаточную для установки под ней нижележащей части, после чего обе части стыкуют, производят снова подъем смонтированной части оборудования на необходимую высоту и так до полной сборки всего аппарата или механизма. Способ этот обладает тем преимуществом, что все работы производятся внизу и нет необходимости устраивать леса и подмости. Для своего осуществления способ требует наличия механизмов, грузоподъемность которых не меньше веса полностью собранного аппарата или механизма.

Способ установки поворотом. Этот способ может быть осуществлен не только при помощи мачт и порталов, но и при помощи стреловых кранов и трубоукладчиков и часто применяется, наряду с другими способами, при монтаже вертикальных аппаратов в полностью собранном виде.

Потребная грузоподъемность механизмов при этом способе может оказаться значительно меньше веса аппарата, особенно если центр тяжести аппарата расположен близко к основанию.

Способ установки подъемом с подтаскиванием нижней части аппарата к фундаменту в процессе подъема. При этом способе аппарат поднимают за верхний конец, а нижний конец, уложенный на салазки, подтягивают в процессе подъема при помощи трактора или лебедки так, чтобы грузовые полиспасты все время располагались вертикально. Этот способ применяется при монтаже полностью собранных аппаратов.

Способ установки подъемом в горизонтальном или наклонном положении с последующим поворотом аппарата. При этом способе строповка аппарата производится за цапфы или ложные штуцера, расположенные чуть выше центра тяжести аппарата. При подъеме аппарат удерживают в горизонтальном положении при помощи оттяжки и вспомогательной лебедки. После подъема аппарата на необходимую высоту оттяжки ослабляется, аппарат занимает вертикальное положение и опускается на фундамент в проектное положение. Область применения этого способа монтажа оборудования та же, что и предыдущего способа.

Способ установки подъемом с последующим переводом аппарата к месту установки путем поворота или изменения вылета стрелы крана, перемещением крана, либо наклоном мачты или портала. Этот метод является основным при использовании стреловых кранов и часто применяется при использовании мачт и порталов. Хотя установка качающихся мачт и порталов более сложна и трудоемка, чем неподвижных, но при этом отпадает необходимость затаскивания аппарата на фундамент и производить подготовительные работы можно в стороне от фундамента на ровном месте, что полностью оправдывает дополнительные работы по установке качающихся мачт и порталов. Этот способ применим как для горизонтальных, так и для вертикальных аппаратов.

Способ установки натаскиванием на фундамент тракторами или лебедками по наклонным плоскостям. Применяется при монтаже горизонтальных аппаратов, монтируемых на невысоких фундаментах и является основным способом при монтаже цилиндрических горизонтальных аппаратов и вспомогательным при подготовке к установке на фундамент вертикальных цилиндрических; аппаратов.

Способ установки оборудования с подъемом при помощи домкратов на шпальные клетки с последующей надвижкой на фундамент. Этот способ применяется при монтаже горизонтальных аппаратов и механизмов на невысокие фундаменты в случае отсутствия иных возможностей.

Этим перечислением не исчерпываются все возможные способы монтажа и установки оборудования на фундамент. С совершенствованием техники появляются принципиально новые методы монтажа, как например, способ монтажа с применением вертолетов.

Для бражной колонны применим метод монтажа укрупненными блоками и способ наращивания с помощью мостового крана расположенного в цехе. В цех царги подаются автотранспортом, собираются на месте в укрупненные блоки а дальнейшая сборка идет на высоте.

Регулирование вертикальности оси колонны, состоящей из отдельных царг на прокладках, в некоторых пределах можно производить подтяжкой болтов на выпученной стороне в пределах упругости прокладок.

При горизонтальном положении аппарата тарелки устанавливают строго вертикально; их положение проверяют по отвесу. Значительно легче обеспечить строгое горизонтальное положение тарелок в уже установленном, выверенном и закрепленном на фундаменте корпусе аппарата; в этом случае до-статочной точности добиваются либо с помощью уровня, либо заливая на поверхность тарелки воду.

Порядок монтажа тарелок снизу вверх; такой порядок обеспечивает больший простор работающим внутри колонны рабочим, позволяет сократить число временных подмостей и производить проверку тарелок на барботаж при последовательном креплении люков также снизу вверх.

Технология регулирования барботажа тарелок заключается в следующем.

Колпачки обычно регулируют по высоте так, чтобы верхний край их прорезей был погружен в жидкость на глубину 20-50 мм, в зависимости от режима работы.

Колонны испытываются гидравлическим или пневматическим способом. Вели-чина испытательного давления при гидравлическом способе при¬нимается равной 1,5 рабочего, но не ниже 2 ат для колонн, работающих при давлении до 5 ат. Для колонн, работающих при давлении более 5 ат, испытательное давление должно превышать рабочее на 25%, но не менее чем на 3 ат. Колонны, работающие под вакуумом, испытываются избыточным давлением 2 ат. Колонны, работающие при температурах свыше 400°С, испытываются давлением, равным 1,5 рабочего.

После монтажа и гидравлического или пневматического испытания про-водится подготовка установки к пуску. Помещение цеха тщательно убирают, из цеха удаляют посторонние предметы и все оборудование для гидравлического и пневматического испытания, кроме инструментов; проводят маркировку запорной арматуры на коллекторе пара и воды, пробных холодильников, контрольно-измерительных приборов, фонарей. Контрольно-измерительные приборы (в том числе и контрольные снаряды для спирта) проверяют и тарируют.

Все оборудование тщательно промывают, остатки воды выпускают через дренажные устройства (спускные краны).

Проверяют правильность установки сливных стаканов в бражных колоннах с одноколпачковыми тарелками, плотность закрытия всех люков и лазов на колоннах и вспомогательном оборудовании, уплотнения крышек дефлегматоров, конденсаторов и другого теплообменного оборудования. Проверяют исправность и легкость открытия запорной арматуры. Еще раз проверяют соответствие трубопроводов монтажной схеме; обращают внимание на то, чтобы не было местных понижений трубопроводов, образующих «мешки» па горизонтальных участках.

Вначале установку пускают на воде и паре (пароводяное испытание).

После проверки работы колонн на паре и моде и устранения замеченных недостатков переходят на обогрев колонн через испарители при их наличии.

Работа установки в процессе испытании на парс и воде должна длиться (>8 ч при условии полного устранении всех дефектов). В ходе испытаний выявляют и устраняют все дефекты монтажа, а внутреннюю поверхность всех элементом установки и коммуникаций пропаривают и промывают.

Работа установки на воде и паре считается нормальной, если нет течи, установка работает спокойно, давление в колоннах удерживается устойчиво, жидкость во все фонари и пробные холодильники поступает плавно и легко поддается регулировке, уровень жидкости в кубовой части колонн поддерживается постоянным.

После испытания установки на паре и воде, не останавливая ее работы, переключают насос на подачу бражки из расчета по¬ловинной нагрузки установки, подключают контрольные снаряды для учета спирта. В конденсаторы колонн увеличивают подачу во¬ды, чтобы они были полностью охлажденными.

При условии нормальной работы всех элементов установки постепенно увеличивают подачу бражки в бражную колонну, систематически следя за содержанием спирта в барде и лютерной воде, за температурой в кубах колонн, за загрузкой спиртовой колонны по термометру на тарелке питания и за температурой конденсаторов. По мере увеличения подачи бражки при необходимости увеличивается подача пара в колонны и отбор ректификованного спирта (по мере загрузки спиртовой колонны). С увеличением подачи пара пропорционально увеличивается и подача воды на дефлегматоры колонны (в начале пуска рекомендуется все конденсаторы держать переохлажденными вплоть до окончательной отработки режима работы всех колонн). Включение в работу дополнительных колонн производится после выведения на оптимальный режим работы основных колонн.

Во время работы ректификационной установки необходимо следить за выходом барды и лютерной воды из колонн, подачей бражки, воды и пара, за давлением и температурным режимом в колоннах, за концентрацией и количеством отбираемого спирта, за показателями контрольно-измерительных приборов. Работу ректификационной установки необходимо вести, строго придерживаясь утвержденного технологического регламента. При регулировании работы установки нельзя допускать перерывов в подаче пара и воды, снижения концентрации ректификованного спирта ниже допустимой стандартом.

Ректификационная установка может, работать без остановки продолжительное время. Остановка ректификационной установки может быть плановой (профилактическая) или аварийной, причем плановая остановка может быть кратковременной (без стяжки спирта из колонн) или длительной (с полной стяжкой спирта из колонн).

Аварийная остановка, как правило, бывает внезапной из-за непредвиденной причины (отсутствие пара, воды, электроэнергии и т. д.). При аварийной остановке всей установки из-за отсутствия пара прекращают подачу бражки в бражную колонну, закрывают задвижки для отвода барды и лютерной воды из ко¬лонн, кран на трубопроводе подачи эпюрата в спиртовую колон¬ну (в том числе и краны на уравнительных трубах), краны отбо¬ра пастеризованного спирта из спиртовой колонны, краны для от¬бора сивушного спирта и сивушной фракции, кран отбора спирта *из холодильника на фонарь ректификованного спирта (при наличии колонны окончательной очистки). Прекращается подача воды в эпюрационную колонну (в случае применения гидроселекции) ц в экстрактор сивушного масла. Спустя 15 мин после снижения избыточного давления в нижней части колонны до нуля прекращают подачу воды в конденсаторы, дефлегматоры, ловушки и холодильники.

Для облегчения пуска колонн желательно кубовую жидкость перед пуском выпускать из спиртовой и сивушной колонн в сборник лютерной воды, туда же желательно сбросить жидкость и из эпюрационной колонны (но не через спиртовую колонну); из бражкой колонны жидкость выкачивается в сборник бражки. Спускают жидкость до установления нормального рабочего уровня жидкости по водомерному стеклу.

При кратковременной остановке из-за отсутствия бражки или остановки бражной колонны эпюрационную и спиртовую колонны оставляют под паром. При этом слегка стягивают спирт из спиртовой колонны, затем прекращают отбор непастеризованного спирта. Охлаждают конденсаторы колонн с таким расчетом, чтобы не было погона в их фонарях, снижают подачу пара в колонны (температура в нижней части эпюрационной, спиртовой, сивушной колонн и колонны разгонки ГФ должна быть не ниже, чем при нормальном режиме работы), прекращают отбор сивушного спирта и сивушного масла, закрывают подачу воды на гидроселекцию и экстрактор сивушного масла.

При возобновлении подачи; бражки предварительно прогревают бражную колонну, и по мере насыщения эпюрационной и спиртовой колонн спиртом восстанавливается нормальный режим работы установки. Ректификационная часть установки может находиться под паром до 4--6 ч.

При остановке на длительное время или для проведения ремонтных работ, связанных со сваркой, проводят полную стяжку спирта из всех колонн и всего вспомогательного оборудования. Предварительно прекращают подачу бражки на бражной насос. Вместо бражки на насос подают воду, которой вытесняется бражка из всех коммуникаций и подогревателей бражки. С повышением температуры на тарелке питания бражной колонны до 100°С через 10 мин прекращают подачу пара и воды в бражную колонну.

Накипь с поверхности теплопередачи в дефлегматорах может быть удалена механическим или химическим способом. При механической очистке пользуются шарошками, а затем металлическими щетками -- ершами. Химическую очистку проводят сначала щелочным раствором (смесь карбоната натрия и гидроксида натрия), а затем, после 5--10-минутной промывки водой,-- раствором соляной кислоты.

На некоторых заводах удаляют накипь путем прокачивания через теплообменник в течение 1,5--2 ч лютерной воды.

Для предотвращения или уменьшения накипеобразования в теплообменной аппаратуре на заводах пользуются различными приемами.

На ряде заводов практикуют подачу диоксида углерода (непрерывно из бродильной батареи) в ток воды перед дефлегматором или непосредственно в коллектор воды с целью уменьшения накипеобразования.

На некоторых заводах воду, идущую на дефлегматоры, предварительно умягчают на химводоочистке, а затем используют дефлегматорную воду для питания паровых котлов. При получении пара со стороны или питания котлов конденсатом водяного пара иногда применяют замкнутую систему дефлегматор -- градирня -- дефлегматор с подпиткой системы умягченной водой от химводоочистки. тся межтрубное пространство. Для очистки рекомендуется промывка межтрубного пространства раствором синтетических моющих средств в течение часа методом круговой циркуляции.

Для предотвращения накипи в испарителях (кипятильниках) целесообразно организовать их работу по режиму выпарной ус¬тановки, питая их лютерной водой.

3.2 Ремонт проектируемого аппарата

Техническое обслуживание. Осмотр состояния всех соединений корпуса, арматуры, люков, тарелок, контрольно-измерительных приборов; очистка внутренних поверхностей тарелок, барботёра, куба; проверка состояния и, при необходимости, замена изношенных деталей, уплотнений; сборка, проверка герметичности.

Ремонт текущий второй. Выполняются все работы Т, и, кроме того, производятся разборка и демонтаж всей колонны; проверка толщины стенок методом неразрушающей дефектоскопии; полная замена теплоизоляции. Дефлегматоры, конденсаторы, холодильники

Техническое обслуживание. Очистка и промывка внутренних поверхностей аппарата и трубных пучков от накипи и грязи; проверка состояния всех соединений корпуса, арматуры; подтяжка креплений; набивка сальников; осмотр крепления корпуса на опорах.

Характер износа. Большинство колонных аппаратов работает при высокой температуре под давлением или в вакууме и содержит огне- и взрывоопасные среды. Корпуса колонных аппаратов и их внутренние устройства могут изнашиваться в результате коррозионного, эрозионного и термического воздействия среды. Скорость износа зависит от многих факторов, и в первую очередь -- от физико-химических свойств среды, условий ведения процесса, конструктивного исполнения и качества металла корпуса, применения соответствующих ингибиторов коррозии.

Стоимость колонн обычно очень высока, демонтаж и монтаж их -- кропотливый, трудоемкий и продолжительный процесс. Смена колонных аппаратов производится в подавляющем большинстве случаев вследствие износа корпусов. Поэтому при эксплуатации необходимо принять надежные меры для предохранения корпусов от преждевременного износа. Коррозионная стойкость корпусов ректификационных колонн должна быть не выше семи баллов при оценке по десятибалльной шкале, а в случае колонн больших диаметра и высоты -- не выше пяти баллов, т. е. скорость коррозии не должна превышать 0,1 мм/год.

Колонные аппараты подвержены коррозии различных видов. Она охватывает всю поверхность корпуса или отдельные ее участки. Так, в ректификационных колоннах нефтеперерабатывающих заводов химической коррозии подвергаются в основном участки, работающие в условиях повышенных температур. Агрессивными составляющими сред в колоннах являются сернистые соединения и продукты их разложения, содержащиеся в нефтях нафтеновые кислоты, а также соли буровых вод, не отстоявшихся в дегидраторах.

Подготовка колонных аппаратов к ремонту. Колонные аппараты ремонтируют при планово-предупредительных ремонтах технологической установки. Порядок подготовки аппарата к ремонту и проведения ремонтных работ зависит от особенностей установки.

В большинстве случаев колонные аппараты готовят к ремонту следующим образом. Доводят давление в колонне до атмосферного, из аппарата удаляют рабочую среду, после чего его пропаривают водяным паром, который вытесняет оставшиеся в колонне пары и газы. После пропарки колонну промывают водой. В некоторых случаях пропарку и промывку чередуют несколько раз. Время операций оговаривается в производственной инструкции (технологическом регламенте) каждой технологической установки или технологического блока.

Технология ремонта. Ремонт аппарата начинают с его вскрытия, которое необходимо производить, строго соблюдая следующие правила. Вначале открывают верхний люк, причем перед этим в аппарат в течение некоторого времени подают водяной пар, чтобы избежать возможного подсоса воздуха, в результате которого может образоваться взрывоопасная смесь. Далее последовательно (сверху вниз) открывают остальные люки. Категорически запрещается одновременно открывать верхний и нижний люки. Нельзя также открывать сначала нижний, а затем верхний люк, так как вследствие разности температур происходит сильный приток воздуха в колонну, что может привести к образованию взрывоопасной смеси. С целью сокращения продолжительности ремонтных работ еще при промывке колонны водой отворачивают частьтичности.

После открывания люков колонна некоторое время проветривается в результате естественной конвекции воздуха. Возможность ремонтных работ в болтов на тех люках, которые будут вскрываться, не нарушая при этом герме колонне устанавливают исходя из результатов лабораторного анализа пробы воздуха, взятого из нее. Доступ людей в колонну возможен, если концентрация углеводородов в пробе не превышает 300 мг/м3, а содержание сероводорода--10 мг/м3. Предельно допустимые концентрации других веществ указываются в технологической карте (технологическом регламенте) каждой установки, блока или отделения. При работе внутри колонны необходимо тщательно соблюдать правила техники безопасности. Рабочий должен надевать предохранительный пояс с веревкой, конец которой выводится наружу и надежно закрепляется; за работой находящегося внутри колонны рабочего постоянно наблюдает специально выделенный для этой цели рабочий. Продолжительность непрерывной работы в колонне должна быть не более 15 мин. После этого необходим такой же по продолжительности отдых вне колонны (обычно рабочий и наблюдатель меняются местами). При первых же признаках появления внутри ремонтируемого аппарата взрывоопасных, горючих или токсичных жидкостей, паров и газов всякую работу следует немедленно прекратить. подготовке колонны предъявляют особенно высокие требования в том случае, если в ней должны производиться огневые (сварочные) работы. Участок колонны, на котором производится сварка, отделяется металлическими или пропитанными водой деревянными настилами, накрытыми кошмой. Для освещения внутри колонны применяют лампы напряжением не более 12 В. Переносное освещение должно быть взрывобезопасным. Корпус колонны, а также ее внутренние устройства подвергают тщательному осмотру. При необходимости осмотра всей поверхности корпуса разбирают внутренние устройства или их часть. Например, в ректификационных колоннах для доступа к тарелкам, на уровне которых люки отсутствуют, разбирают проходы на тарелках, лежащих выше. Выявление дефектов корпуса, требующее высокой квалификации, включает визуальный осмотр для определения общего состояния корпуса и участков, подверженных наибольшему износу; измерение остаточной толщины корпуса с помощью ультразвуковых дефектоскопов, путем микрометрирования и контрольного просверливания отверстий; проверку на плотность сварных швов и разъемных соединений и т. д.

Изношенные штуцера и люки вырезают и заменяют новыми с обязательной установкой укрепляющих колец. Желательно, чтобы укрепляющие кольца новых штуцеров имели несколько больший диаметр, чем старые: это позволяет приваривать их в новом месте. Ремонту подвергают все штуцера, сигнальные отверстия на укрепляющих кольцах которых во время эксплуатации были заглушены пробками.

При каждом ремонте измеряют фактическую толщину стенки корпуса эксплуатируемого колонного аппарата. Наиболее изношенные участки корпуса колонны вырезают, а на их место ставят новый участок, заранее свальцованный по радиусу колонны. Сварку производят встык. Вырезание больших участков корпуса может привести к ослаблению сечения и нарушению устойчивости. Поэтому до вырезания дефектного участка его укрепляют стойками, проставляемыми внутри или снаружи (рисунок 4.1). Число и сечение стоек и размеры опорных лап рассчитывают исходя из условия равенства их сопротивлений сопротивлению вырезанного сечения.

Промежуточные обечайки легко заменяют следующим образом. Устанавливают подъемные мачты, удерживающие верхнюю неповрежденную часть колонны, отделяют эту часть от поврежденного участка газорезкой и опускают на землю. Поврежденную часть колонны стропят и с помощью тех же мачт опускают на землю. Заранее подготовленную новую часть колонны поднимают и стыкуют с нижней частью колонны, затем поднимают верхнюю ее часть.

а -- внутренними стойками; б -- наружными стойками; в -- схема крепления стойки; 1 -- лапа; 2 -- стойка.

Довольно трудоемкими являются операции, связанные с разборкой закоксованных тарелок и отбойников. Сначала их освобождают от кокса механической чисткой (скребками), затем с помощью цепных талей, подвешиваемых внутри колонны за надежные конструкции (например, опорные балки), отдирают каждый элемент от места посадки. Для этой операции нельзя применять трос с лебедкой: за счет силы упругости троса вырванный элемент сильно отскакивает и может повредить колонну или причинить травму находящимся в колонне рабочим.

Рис. 4.2 - Кран-укосина на корпусе аппарата:

1 -- стойка; 2-- кронштейн; 3 -- блок; 4--ролик.

10. Врагов А.П., Михайловский Я.Э. Оптимизационное проектирование рек-тификационных колонн с использованием ПЭВМ: Учебное пособие. - Сумы: Изд-во СумГУ, 2000. - 65 с.

11. Ковалевский К.А., Технология бродильных производств. - Киев: Фирма