蒸氨塔的设计制造

蒸氨塔的设计与制作

谪要：本文介绍了钛材蒸氨塔的设计选型与制作过程，并经过运行考核达到了预期

效果。

关键词：蒸氨塔，TA2,垂直筛板，堵塞，氯化镂，设计，制造，焊接

2019年9月我公司承接了一台蒸氨塔的设计制造任务。使用条件非常苛刻，介

质中高氯离子，高有机物，与客户沟通选用钛材制作设备应对腐蚀问题。下面就设

计制造过程进行研究分析。

一、设计条件：

1、入塔物料：

温度:50℃,质量流量:10%,运行负荷60%-120%,吨水蒸汽消耗W200K/T

组分游离氨氯化核水对硝基苯胺对硝基氯化苯

质量外5.0118.9675.370.66微量

对硝基苯胺为一种有机物，常温下为晶体，熔点为148C,溶于热水，微溶于冷水,

高温容易结焦，塔体选型要考虑防堵塞问题。

2、工艺流程简述

50℃的原料氨水经与塔底废水换热至105℃,进入操作压力约0.01MPa(A)的蒸

氨塔.上部，考虑用再沸器加热塔体容易发生堵管现象，遂采用直接蒸汽提供塔底所

需热量，最大限度脱除氨水中的挥发氨，使蒸氨后的废水中游离氨含量降低至设计

指标W500Ppm03、模拟数据及模拟流程表一

塔板水力学计算表(第4块板)

项目单位100会负荷60%负荷120%负荷

汽相流量m3/h2000.001200.002400.00

汽相密度kg/nP2.542.542.54

液相流量m3/h15.529.3118.62

液相密度kg，m3895.54895.54895.54

设塔径nun100010001000

计

参板间距mm400400400

数

出口堰高mm343434

堰长(Lw)nun848848848

降液管底隙nun545454

降液管面积ml0.040.040.04

塔板开孔率%15.2015.2015.20

空塔气速m/s1.200.721.44

数力流据学体

液流强度m3,m2•s0.300.180.36

板孔气速m/s7.534.529.04

板孔动能因子12.007.2014.40

液体停留时间s3.585.962.98

降液管中清液层局度mm120.0072.00144.00

降液管底隙流速m/s0.150.090.18

塔板压降mmH2059.3335.6071.20

液体表面张力52.2752.2752.27

雾沫夹带曾kg/kg0.0100.0060.012

泛点率61.0436.6273.25

负

荷

性

能

图

图一模拟流程图

BOT

105444C

1.250KGCM2

10S*.044KGHR

二、设备选型

I、主塔选型

设计温度180c设计压力O.IMPa,塔径LOnb塔高约16.8m,

设备使用条件中物料含氯化镂18.96%,且操作温度为105C,针对此条件下选择

TA2为设备主材。塔体壁厚8mm。裙座为碳钢，裙座与钛材连接段选用钛材，钛

材裙座与碳钢裙座连接段选用法兰连接。

2、塔板选型

塔内件材质TA2,采用高效防堵型垂直筛板结构。26层塔板，板间距400mm。

塔板如图二

图二塔板示意图

3、设备图

图三设备结构图

I四、设备制造

1、准备工作

钛材需专门划定加工区域，严禁露天存放。工作区域铺设橡胶板，板面清洁无硬

质颗粒物，严禁与其它材质钢材或工具混放。

参与制作设备人员着装干净整洁，手套不能有油污，必须穿软底鞋，避免踩踏钛

材原料，在钛材上工作时钛材表面垫上软质橡胶材料或布料•。查检材料表面质量，局

部不得存在凹陷和划伤情况，表面材质查检合格才可下料操作，如有超标缺陷，需对

超标缺陷作进一步处理，处理合格后方可下料。

2、下料

选用6000*3200*8mmTA2板材为主料最大程度减少焊缝，同时节约材料Q钛材

材质较脆不能用铁器捶打表面或打制钢印。不能用墨汁或油漆做标记，划线时保留

15-25mm加工余量，下料切割后需用抛光机将被污染部位抛光。

采用砂轮机、等离子切割机或剪板机切割落料，采用等离子切割时为防止飞溅损

伤钛板，钛表面彻底清理干净后贴牛皮纸，所用浆糊必须用塑料桶盛装，不许采用铁

制容器盛装Q要求牛皮纸贴后表面平滑无皱褶，与发表面紧密接触，中间无鼓包。下

料时复层面朝上，采用等离子切割，切割前钛复层表面距切割线

300mm范围内涂上一层白垩粉。然后在复层表面铺防火布，防止切割飞溅损伤钛表

面，切割须由复层侧向基层侧切割；切割前，需先进行材料标记移植，用不溶于水

的非金属记号笔标记，下料完成后立即去除毛刺，切割边缘不允许有分层存在。

切割轨道必须放在放火布上，不能直接放在钛材表面。

3、加工坡口

板材必须在刨边机上刨出V型坡口，为了防止板材在刨边时发生卷曲，在板材刨

边侧边缘加20#槽钢增加包J边机对板材的压紧力，板材伸出刨边机长度控制在30mm

为宜。注意刨边过程中中途不能停止进刀。坡口光亮无瑕疵。

4、卷板

检查卷板机根子是否有缺陷，如有少量小缺陷打磨平整后使用。如辐子缺陷严重

难以修复可采用镀锌薄铁皮双面包裹钛板进行滚制。滚圆后立即电焊防止回弹。封头

采用成品热冲压封头。每张板纵焊缝焊接完成后进行校圆后再进行环焊缝的焊接。

5、焊接

焊接前将焊缝处理干净无油污、铁屑，氧化层等污染物。使用TA2焊丝，确保焊

丝干净无污染。采用人工鸨极领弧焊，负极连接焊把线，正极连接在焊件上。电弧引

弧前提前打开保护气，熄弧后方可停保护气。必须采用不接触式高频弓I弧，弧长控

制到1.0至1.5倍电极，角焊缝弧长可以适当延长。焊把向后倾斜（沿焊接逆方向）

约75%

角焊缝和对接焊缝采用多层焊，每一层焊道焊前，必须保证上一层焊缝无氧化，

如有氧化需要清理干净后方可施焊。

6、焊接过程的保护

因为钛材具有很高的化学活性，与大气中氮气和氧气都有很高的亲和力，在比较

低的温度下钛材表面即可形成一层致密的氧化膜，随着温度持续升高氧化膜持续增

厚，钛在大于300c时开始吸氢，当大于600c时钛材开始吸氧，氧会溶解到钛材中。

温度再升高，钛的活性会剧烈增加，钛与氧急剧反应生成钛的氧化物。当达到700C

以上时开始吸氮，氧和氮的化合物使钛材硬度得到增强塑性降低。对焊缝熔池及其背

部300℃以上区域进行严格保护。熔池用焊炬来保护，热影响区域及大于300c区域

用自制保护盒来保护。自制的保护盒为铜材，自制的保护盒如图四，氤气流量控制在

10-15Linin为宜，太小气流保护效果差，太大气流紊乱，容易把空气带入焊接区。

图四气体保护盒示意图

7、开孔

开孔流程：划开孔线一修磨分离槽一检测槽深〜剥离开孔边缘复合层一钛表面保

护一开孔一切割坡口一打磨一酸检一坡口边缘PT+UT检测。

8、塔内件的焊接组装

①所有钛盖板、衬管等钛内件必须预先进行酸洗、铁离子检测试验。铁离子检测试

验合格后，才能进入容器内部进行组装。

②对于在施工中产生的打磨粉尘应及时用真空吸尘器将其清理干净。

③在施工中贴在钛表面的贴面保护薄膜如发生破损应及时更换或贴补好。

④每天施工结束，容器内部清理干净后出入口封闭。

⑤塔盘外圈盘施焊时不得焊接辅助支撑，采用点焊固定且校正垂直度后方可满焊°

⑥塔盘制作好后用钛材螺栓连接在塔盘外圈盘上，连接好后复检垂直度，如垂直度

不合格，拆开修正后重新组装，确保绝对垂直。

8、焊缝检测

焊缝质量检测一般采月外观检查、着色及射线检测三种方式来检验。外观检查重

点观察焊缝表面缺陷及焊缝颜色，并依据焊缝颜色来评价保护气的保护效果，参考

表二评价焊接质量。

表二焊缝颜色与焊接质量评价表

表面颜色保护情况焊缝情况接头质量处理措施

银白色良好良好使用可靠无需处理

金黄色较好无影响能使用砂纸打磨掉表面金黄色

蓝色尚可表面已氧化，表面塑当承受负我较大时不能重焊或用砂纸打磨掉表面蓝色

性略有下降使用，一般部位可以使

用

紫色/花色较差严重氧化，塑性明显使用条件（压力、温重焊或修夏使用

降低度、介质）苛刻时不能

使月

灰色/表面有粉极差已完全氧化，焊接区不合格重新焊接

状物完全脆化，容易产生

裂纹气孔等缺陷

对局部表面不合格部分必须用角磨机全部磨去重新焊接，重焊次数不能超过两

次。按NB/T47013.1-2015《承压力设备无损检测》对焊缝进行100%射线