Авторы: Г.В. Катышева, И.Н. Косячков, И.Н. Феликидис, О.Е. Алексеев, С.В. Дьяконов (ПАО «НОРЭ»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №1/2016
Лабораторией технического контроля проводилось техническое диагностирование абсорбционной колонны, эксплуатируемой в производстве неконцентрированной азотной кислоты. Предназначение колонны – получение азотной кислоты путем абсорбции нитрозных газов.
Современный способ производства азотной кислоты основан на каталитическом окислении синтетического аммиака NH3 на платино-родиевых катализаторах до смеси оксидов азота (нитрозных газов) с дальнейшим поглощением их водой: 4NH3 + 5O2(Pt) → 4NO + 6H2O; 2NO + O2 → 2NO2; 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3.
Настоящее диагностирование было выполнено в рамках экспертизы промышленной безопасности в связи с окончанием срока действия ранее выданного заключения экспертизы.
Колонна, изготовленная по проекту 1.1230-23.01-00Сб, представляет собой вертикальный аппарат с цилиндрической обечайкой и приварными полусферическими днищами. Внутри корпуса расположено 47 ситчатых массообменных тарелок (47), змеевики для воды. Колонна оснащена технологическими штуцерами и люками. Вместимость колонны – 345 м3.
Параметры, при которых эксплуатируется колонна:
Корпус
Давление, Мпа: расчетное 0,8
рабочее До 0,63
Среда Нитрозные газы, НNО3 – 58% Температура, °С:
рабочая На входе 60 На выходе 35
расчетная 65
Змеевики
Давление, Мпа: расчетное 0,63
рабочее 0,63
Среда Вода
Температура, °С:
рабочая 28…30
На выходе 35
расчетная 30
Основные элементы колонны изготовлены из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632) с применением автоматической и ручной электродуговой сварки.
Высота колонны равна ~47м, внутренний диаметр колонны 3,2 м.
Колонна эксплуатируется в условиях статического нагружения, установлена на цилиндрическую юбочную опору (рис. 1) из стали Ст3сп (ГОСТ 380).
В обечайке опорного узла имеются два лаза. Для крепления к фундаменту опора снабжена «лапами», состоящими из основания, ребер жесткости и анкерных болтов (шпилек), которые в свою очередь приварены к опорному кольцу. Диаметр отверстия под анкерные болты в основании крепления делают или в 1,5 раза больше диаметра шпилек, или в виде пазов.
Опорный узел колонны испытывает нагрузку от массы колонны со штуцерами и внутренними устройствами, которая вызывает вертикальную сжимающую силу. Общая масса колонны составляет ~99 320 кг. Весовая нагрузка на опору Р = mg = 974329,2 Н.
В процессе эксплуатации проводился ремонт абсорбционной колонны: замена змеевиков, тарелок, крепежа и др., вследствие чего при вскрытии колонны происходили выбросы паров азотной кислоты и утечки кислоты наружу. Кроме того, в процессе эксплуатации наблюдались выбросы парового конденсата и утечки нитрозных газов (состоят из оксидов азота) из других аппаратов агрегата. Оксиды азота, взаимодействуя с воздухом и влагой, образуют частички азотной кислоты, что приводит к образованию кислой влажной атмосферной среды, окружающей установленные на площадке аппараты. Под действием всех перечисленных факторов в течение длительного времени происходило разрушение антикоррозионного покрытия, коррозионное изнашивание углеродистой стали, из которой изготовлен опорный узел абсорбционной колонны, а также разрушение фундамента.
При проведении визуально-измерительного контроля было установлено, что опорный узел колонны находится в неудовлетворительном техническом состоянии, связанном с недопустимым сквозным коррозионным износом металла опорной обечайки. Кроме того, из-за разрушения и отслоения кислотоустойчивой облицовки, железобетонный фундамент колонны долгое время подвергался воздействию кислой атмосферной влаги и проливам кислоты, что повлекло за собой разрушение фундамента и снижение его несущей способности, коррозию и уменьшение сечения фундаментных болтов, разрушение ребер жесткости в узлах крепления (рис. 2–6).
При дальнейшем уменьшении нагруженного сечения опорной обечайки вследствие коррозионного износа, а также в случае изменении условий нагрузки на опорный узел (осадка грунта, увеличение ветровой нагрузки на колонну и др.) вероятна потеря устойчивости опорной обечайки и обрушение колонны.
жесткости (отсутствие) в узле крепления
На основании проведения экспертизы было рекомендовано:
- вывести колонну из эксплуатации;
- в короткие сроки произвести ремонт (усиление) опорной обечайки колонны с восстановлением проектной несущей способности;
- провести обследование технического состояния железобетонных конструкций фундамента;
- выполнить ремонт фундамента с восстановлением кислотостойкой облицовки;
- заменить элементы крепления и фундаментные болты, подверженные коррозионному износу;
- нанести антикоррозионное покрытие на наружную поверхность опорного узла.
