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【摘 要】介绍了丙烯腈反应器空气分布板的制作安装工艺，提出质量控制要点及注意事项。
【关键词】丙烯腈反应器；空气分布板；制造；安装；工艺
丙烯腈反应器的原料空气自反应器锥体上的空气进口管进入，经空气分布板达到催化剂床层，与丙烯氨进料分布器带来的丙烯氨物料混合，在催化剂的作用下反应生成丙烯腈、乙腈、氢氰酸等。空气分布板作为丙烯腈反应器4大内部关键构件之一，其制造安装质量将直接影响丙烯腈反应器的生产工艺目标。
1.0空气分布板组件的构成
丙烯腈反应器空气分布板组件由底部支撑梁及其支座、空气分布板垫板、空气分布板及导流管组成，某厂8万吨/年丙烯腈装置丙烯腈反应器（φ7470×26715）空气分布板组件的参数见表1。
表1某厂8万吨/年丙烯腈装置丙烯腈反应器空气分布板组件参数
2.0空气分布板组件的制造
2.1支撑梁的制造
空气分布板支撑梁为钢板拼焊的工字钢。下料采用火焰切割，腹板开双面V型坡口，打磨去除热影响层，再将钢板调平。工字钢组装点焊固定后，将两组对应的工字钢梁用卡子夹在一起，并点焊。焊接翼板与腹板的角焊缝应双人双侧对称分段退步焊接。焊后应将梁调直，直线度要求为1㎜/m，全长≤3㎜。将相同长度的梁点焊在一起，加固，装炉，热处理。热处理后应再次调平，调直。梁的焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊。
2.2支座及分布板垫板的制造
支座应按设计图样制作，每个支座应按所在位置进行编号。
空气分布板垫板是空气分布板与设备壳体的连接件，高度一般不足300㎜，为外径与设备壳体内径相同的筒节。考虑到安装的方便，将空气分布板垫板分为3～4片，垫板纵焊缝能够避开壳体纵焊缝为宜。垫板的纵焊缝均应开好坡口，并打磨出金属光泽。垫板仅点焊固定，待锥体与筒体的环焊缝焊接合格后再焊接。
空气分布板垫板的外圆周长允差-7～0㎜，端口高低差±2㎜，分片预制的垫板与样板的间隙应≤3㎜。
焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊。
2.3空气分布板制造
空气分布板是由一块直径很大的圆形钢板组成，板上开有若干小孔，小孔呈正方形排布，每个孔焊1个与孔等径的小管（一端焊管帽），管帽上开孔（见图2）。空气由反应器锥体上的空气入口管进入反应器内，通过管帽上的小孔喷出，与原料气、催化剂混合，形成一种以气泡分散为主的流化态运动。空气分布板上孔的数目、孔径及其排列，短管长度及管端小孔孔径对形成空气泡的大小和流化床床层密度的均匀性影响很大，是流化床分布器的关键所在[1]。因此，严格控制空气分布板的预制安装质量十分必要。
2.3.1空气分布板的下料
为了保证预制安装质量，应将空气分布板预制成若干片，分片的原则为片数最少（即焊缝长度最少），方便运输及现场安装顺利。将空气分布板的拼接焊缝设置在空气分布板的支撑梁上对于其后的安装控制是有利的。为了减少流化床空气分布器催化剂的漏损，避免产生反应死区，特别是减少因死区而发生催化剂烧结[1]，空气分布板上部的孔中心（实际上是导流管中心）应严格对中丙烯氨进料分布器的导流管中心，一般偏差不大于1㎜。由于空气分布板多为钢板拼制，应考虑拼接焊缝的收缩情况。某厂反应器空气分布板直径为φ7132㎜，根据其底部支撑梁的分布情况，将其分为如图3所示的6份。
2.3.2空气分布板孔的加工
呈正方形排布的空气分布板管孔，相邻孔及任意孔孔中心的间距、对角线偏差均应小于1㎜。普通钻床钻孔需要很精准的人工划线，若采用数控钻床钻孔可以避免由于人工划线而造成的误差，能够达到很高的精度，相邻孔及任意孔孔中心的间距、对角线偏差孔中心偏差能够≤0.5㎜。为了提高工作效率图3中的1、5号板，2、6号板，3、4号板可以点焊在一起配钻。
钻孔后应将孔边缘的毛刺、金属屑及铁锈清除干净，孔边缘50㎜范围内应打磨出金属光泽。
2.4导流管制造
如前所述，导流管短管长度及管端小孔孔径对形成空气泡的大小和流化床床层密度的均匀性影响很大，因此应严格控制导流管的加工尺寸，其长度偏差应控制在0.5～1㎜。加工一个以短管长度为切割单元的简易工装，既能保证短管的长度，又能提高工作效率。短管加工后，再逐个复查其长度及端部坡口情况，剔除不合格品。
管端管帽的通孔公差范围为±0.1㎜，为了保证通孔与空气分布板孔的最终同心，应先将管帽焊在导流管上，再钻孔，这样可以避免由于焊接变形引起管帽中心与导流管中心不对中的情况发生。
2.5分布板导流管组装
组焊前应先再核查分布板及分布板的预制质量，导流管管帽中心的孔应逐一核查。
为了便于施工并保证施工质量，可制作如图4、图5的组对工装。
工装（一）的优点是分布板及导流管的角焊缝的焊接位置好，为横焊；手段用料少，结构简单，双面角焊缝可以同时成型，不需要二次吊装倒运。缺点是空气分布板尺寸受限，单片的宽度有限制，否则加固筋板需要加大加密，安全管理难度较大；左侧的加固筋板需要点焊在空气分布板上，拆除后需要打磨，并进行MT检测；侧板的钻孔精度应与空气分布板一致；需要精确找准相同孔的中心（即侧板定位比较困难）；运输及吊装时需要另外制做防变形工装。
工装（二）的优点是可以较精确保证空气分布板的表面平整度，特别是防止管、板焊接变形及运输、热处理变形；管、板定位简单方便；焊接位置好，为平焊；操作工况好，较安全。缺点是手段用料较多，工装制做时间较长；需要二次吊装翻板（焊接背部角焊缝）；操作平台的表面平整度要求很高；加固槽钢需要点焊在空气分布板上，拆除后需要打磨，并进行MT检测。
综合质量控制及安全管理方面考虑，工装（二）较能满足要求。 组装时应特别注意导流管露出分布板的长度，过长则会产生催化剂堆积，影响流化效果，过短则影响角焊缝的焊接质量，导流管露出空气分布板的长度允差控制在0.5㎜为宜。
空气分布板与导流管的角焊缝、导流管与管帽的对接焊缝采用可采用钨级气体保护焊。
2.6空气分布板预组装
所有部件制作完成后，应将梁、空气分布板管等按施工图及排版图进行预组装。检查空气分布板表面平整度及分片处的导流管分布情况，预组装合格后，应在每片分布板拼接处做好拼装线。
3.0空气分布板组件的安装
丙烯腈反应器的整体尺寸较大，一般情况下需要进行现场组焊。空气分布板组件的安装水平度要求高，管孔中心位置要求准确。某厂反应器（φ7470）水平度安装要求为20㎜，相邻孔及任意孔之间的距离及对角线允差为±1㎜。
3.1标高及方位确定
反应器裙座、锥体及第一节直筒体安装合格后，以锥体与直筒体的环焊缝中心作为标高基准，向下划出梁支座的上表面安装线。
方位以设备壳体的分心为基础，复核微调。按图将梁支座位置划出。
3.2支座及梁的安装
按施工图的要求，安装支座，焊后将影响梁安装的角焊缝磨平。工字钢梁就位，用水平管第一次找平梁的上表面。梁全部就位后，在同一标高的几个方位拉紧钢丝或利用红外线标线仪进行测量，精找梁的上表面水平，拧紧螺栓。
3.3空气分布板安装
按排版图的编号将空气分布板就位，此时，应注意应按已经标识的拼装线拼装，不能调换方位及位置。就位后，复查上表面的水平度，合格后点焊固定。安装过渡段。安装空气分布板底部的定位加固筋板。
3.4焊接及无损检测
先焊空气分布板底部的筋板与分布板的角焊缝，焊接空气分布板的对接焊缝，焊接过渡段之间的对接焊缝，焊接过渡段与空气分布板的对接“环焊缝”。
空气分布板之间的对接焊缝为带垫板的单面焊，焊缝上表面应磨平，以防止运行中催化剂堆积，影响反应效果。所有焊缝表面应进行磁粉检测。
由于作业空间狭小，焊接空气分布板下表面的筋板时注意防止焊接人员窒息，应加设排气通风装置。
3.5空气分布板组件的热处理
空气分布板的材质一般与设备壳体一致，需要进行焊后消应力热处理。由于其结构的特殊性，一般采用HN型框式电加热器进行热处理，良好的保温是其热处理效果好坏的关键。工艺、参数及热处理效果应符合设计图样及相关标准的规定。
图6某厂丙烯腈反应器空气分布板组件热处理时的加热片分布及保温简图
注意：热处理前应将支撑梁与支座的连接螺栓松开，热处理后再逐个把紧。
3.6产品防护
热处理后应仔细清理分布板、管的卫生，导流管应分区逐个清理，管中不能有氧化皮，保温棉等杂物，清理干净后，可使用专用的橡皮管帽（此管帽应在设备耐压试验前拆除）塞死，并在其上部铺设石棉板进行防护，防止其余内构件安装时对其二次污染。
另安装上部构件搭设脚手架时，脚手架的生根部位应位于底部有梁的位置，不能直接搭设在分布板悬空的位置，防止空气分布板变形。
4.0结束语
丙烯腈反应器自2003年全部国产化以来[2]，其关键部件空气分布板及丙烯氨进料分布器以其独特的结构一直为国内几家大型设备制造厂垄断制造，制约了丙烯腈反应器的国产化进程。某厂丙烯腈反应器空气分布板按照上述工艺进行了制造，其管帽端管孔孔径检查100%合格，安装后其表面水平度仅为8㎜，优于设计要求（设计要求为20㎜），导流管管中心与丙烯氨进料分布器物料导流管中心对中良好。自2011年6月开车以来，运行平稳，其标定负荷达到设计值的103%（2011.6.24齐鲁石化报第一版）。
参考文献：
[1]洪璋传丙烯腈生产工艺进展及开发对策现代化工1990.4
[2]栗根喜丙烯腈反应器的国产化压力容器2005.12
【关键词】丙烯腈反应器；空气分布板；制造；安装；工艺
丙烯腈反应器的原料空气自反应器锥体上的空气进口管进入，经空气分布板达到催化剂床层，与丙烯氨进料分布器带来的丙烯氨物料混合，在催化剂的作用下反应生成丙烯腈、乙腈、氢氰酸等。空气分布板作为丙烯腈反应器4大内部关键构件之一，其制造安装质量将直接影响丙烯腈反应器的生产工艺目标。
1.0空气分布板组件的构成
丙烯腈反应器空气分布板组件由底部支撑梁及其支座、空气分布板垫板、空气分布板及导流管组成，某厂8万吨/年丙烯腈装置丙烯腈反应器（φ7470×26715）空气分布板组件的参数见表1。
表1某厂8万吨/年丙烯腈装置丙烯腈反应器空气分布板组件参数
2.0空气分布板组件的制造
2.1支撑梁的制造
空气分布板支撑梁为钢板拼焊的工字钢。下料采用火焰切割，腹板开双面V型坡口，打磨去除热影响层，再将钢板调平。工字钢组装点焊固定后，将两组对应的工字钢梁用卡子夹在一起，并点焊。焊接翼板与腹板的角焊缝应双人双侧对称分段退步焊接。焊后应将梁调直，直线度要求为1㎜/m，全长≤3㎜。将相同长度的梁点焊在一起，加固，装炉，热处理。热处理后应再次调平，调直。梁的焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊。
2.2支座及分布板垫板的制造
支座应按设计图样制作，每个支座应按所在位置进行编号。
空气分布板垫板是空气分布板与设备壳体的连接件，高度一般不足300㎜，为外径与设备壳体内径相同的筒节。考虑到安装的方便，将空气分布板垫板分为3～4片，垫板纵焊缝能够避开壳体纵焊缝为宜。垫板的纵焊缝均应开好坡口，并打磨出金属光泽。垫板仅点焊固定，待锥体与筒体的环焊缝焊接合格后再焊接。
空气分布板垫板的外圆周长允差-7～0㎜，端口高低差±2㎜，分片预制的垫板与样板的间隙应≤3㎜。
焊接可采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊。
2.3空气分布板制造
空气分布板是由一块直径很大的圆形钢板组成，板上开有若干小孔，小孔呈正方形排布，每个孔焊1个与孔等径的小管（一端焊管帽），管帽上开孔（见图2）。空气由反应器锥体上的空气入口管进入反应器内，通过管帽上的小孔喷出，与原料气、催化剂混合，形成一种以气泡分散为主的流化态运动。空气分布板上孔的数目、孔径及其排列，短管长度及管端小孔孔径对形成空气泡的大小和流化床床层密度的均匀性影响很大，是流化床分布器的关键所在[1]。因此，严格控制空气分布板的预制安装质量十分必要。
2.3.1空气分布板的下料
为了保证预制安装质量，应将空气分布板预制成若干片，分片的原则为片数最少（即焊缝长度最少），方便运输及现场安装顺利。将空气分布板的拼接焊缝设置在空气分布板的支撑梁上对于其后的安装控制是有利的。为了减少流化床空气分布器催化剂的漏损，避免产生反应死区，特别是减少因死区而发生催化剂烧结[1]，空气分布板上部的孔中心（实际上是导流管中心）应严格对中丙烯氨进料分布器的导流管中心，一般偏差不大于1㎜。由于空气分布板多为钢板拼制，应考虑拼接焊缝的收缩情况。某厂反应器空气分布板直径为φ7132㎜，根据其底部支撑梁的分布情况，将其分为如图3所示的6份。
2.3.2空气分布板孔的加工
呈正方形排布的空气分布板管孔，相邻孔及任意孔孔中心的间距、对角线偏差均应小于1㎜。普通钻床钻孔需要很精准的人工划线，若采用数控钻床钻孔可以避免由于人工划线而造成的误差，能够达到很高的精度，相邻孔及任意孔孔中心的间距、对角线偏差孔中心偏差能够≤0.5㎜。为了提高工作效率图3中的1、5号板，2、6号板，3、4号板可以点焊在一起配钻。
钻孔后应将孔边缘的毛刺、金属屑及铁锈清除干净，孔边缘50㎜范围内应打磨出金属光泽。
2.4导流管制造
如前所述，导流管短管长度及管端小孔孔径对形成空气泡的大小和流化床床层密度的均匀性影响很大，因此应严格控制导流管的加工尺寸，其长度偏差应控制在0.5～1㎜。加工一个以短管长度为切割单元的简易工装，既能保证短管的长度，又能提高工作效率。短管加工后，再逐个复查其长度及端部坡口情况，剔除不合格品。
管端管帽的通孔公差范围为±0.1㎜，为了保证通孔与空气分布板孔的最终同心，应先将管帽焊在导流管上，再钻孔，这样可以避免由于焊接变形引起管帽中心与导流管中心不对中的情况发生。
2.5分布板导流管组装
组焊前应先再核查分布板及分布板的预制质量，导流管管帽中心的孔应逐一核查。
为了便于施工并保证施工质量，可制作如图4、图5的组对工装。
工装（一）的优点是分布板及导流管的角焊缝的焊接位置好，为横焊；手段用料少，结构简单，双面角焊缝可以同时成型，不需要二次吊装倒运。缺点是空气分布板尺寸受限，单片的宽度有限制，否则加固筋板需要加大加密，安全管理难度较大；左侧的加固筋板需要点焊在空气分布板上，拆除后需要打磨，并进行MT检测；侧板的钻孔精度应与空气分布板一致；需要精确找准相同孔的中心（即侧板定位比较困难）；运输及吊装时需要另外制做防变形工装。
工装（二）的优点是可以较精确保证空气分布板的表面平整度，特别是防止管、板焊接变形及运输、热处理变形；管、板定位简单方便；焊接位置好，为平焊；操作工况好，较安全。缺点是手段用料较多，工装制做时间较长；需要二次吊装翻板（焊接背部角焊缝）；操作平台的表面平整度要求很高；加固槽钢需要点焊在空气分布板上，拆除后需要打磨，并进行MT检测。
综合质量控制及安全管理方面考虑，工装（二）较能满足要求。 组装时应特别注意导流管露出分布板的长度，过长则会产生催化剂堆积，影响流化效果，过短则影响角焊缝的焊接质量，导流管露出空气分布板的长度允差控制在0.5㎜为宜。
空气分布板与导流管的角焊缝、导流管与管帽的对接焊缝采用可采用钨级气体保护焊。
2.6空气分布板预组装
所有部件制作完成后，应将梁、空气分布板管等按施工图及排版图进行预组装。检查空气分布板表面平整度及分片处的导流管分布情况，预组装合格后，应在每片分布板拼接处做好拼装线。
3.0空气分布板组件的安装
丙烯腈反应器的整体尺寸较大，一般情况下需要进行现场组焊。空气分布板组件的安装水平度要求高，管孔中心位置要求准确。某厂反应器（φ7470）水平度安装要求为20㎜，相邻孔及任意孔之间的距离及对角线允差为±1㎜。
3.1标高及方位确定
反应器裙座、锥体及第一节直筒体安装合格后，以锥体与直筒体的环焊缝中心作为标高基准，向下划出梁支座的上表面安装线。
方位以设备壳体的分心为基础，复核微调。按图将梁支座位置划出。
3.2支座及梁的安装
按施工图的要求，安装支座，焊后将影响梁安装的角焊缝磨平。工字钢梁就位，用水平管第一次找平梁的上表面。梁全部就位后，在同一标高的几个方位拉紧钢丝或利用红外线标线仪进行测量，精找梁的上表面水平，拧紧螺栓。
3.3空气分布板安装
按排版图的编号将空气分布板就位，此时，应注意应按已经标识的拼装线拼装，不能调换方位及位置。就位后，复查上表面的水平度，合格后点焊固定。安装过渡段。安装空气分布板底部的定位加固筋板。
3.4焊接及无损检测
先焊空气分布板底部的筋板与分布板的角焊缝，焊接空气分布板的对接焊缝，焊接过渡段之间的对接焊缝，焊接过渡段与空气分布板的对接“环焊缝”。
空气分布板之间的对接焊缝为带垫板的单面焊，焊缝上表面应磨平，以防止运行中催化剂堆积，影响反应效果。所有焊缝表面应进行磁粉检测。
由于作业空间狭小，焊接空气分布板下表面的筋板时注意防止焊接人员窒息，应加设排气通风装置。
3.5空气分布板组件的热处理
空气分布板的材质一般与设备壳体一致，需要进行焊后消应力热处理。由于其结构的特殊性，一般采用HN型框式电加热器进行热处理，良好的保温是其热处理效果好坏的关键。工艺、参数及热处理效果应符合设计图样及相关标准的规定。
图6某厂丙烯腈反应器空气分布板组件热处理时的加热片分布及保温简图
注意：热处理前应将支撑梁与支座的连接螺栓松开，热处理后再逐个把紧。
3.6产品防护
热处理后应仔细清理分布板、管的卫生，导流管应分区逐个清理，管中不能有氧化皮，保温棉等杂物，清理干净后，可使用专用的橡皮管帽（此管帽应在设备耐压试验前拆除）塞死，并在其上部铺设石棉板进行防护，防止其余内构件安装时对其二次污染。
另安装上部构件搭设脚手架时，脚手架的生根部位应位于底部有梁的位置，不能直接搭设在分布板悬空的位置，防止空气分布板变形。
4.0结束语
丙烯腈反应器自2003年全部国产化以来[2]，其关键部件空气分布板及丙烯氨进料分布器以其独特的结构一直为国内几家大型设备制造厂垄断制造，制约了丙烯腈反应器的国产化进程。某厂丙烯腈反应器空气分布板按照上述工艺进行了制造，其管帽端管孔孔径检查100%合格，安装后其表面水平度仅为8㎜，优于设计要求（设计要求为20㎜），导流管管中心与丙烯氨进料分布器物料导流管中心对中良好。自2011年6月开车以来，运行平稳，其标定负荷达到设计值的103%（2011.6.24齐鲁石化报第一版）。
参考文献：
[1]洪璋传丙烯腈生产工艺进展及开发对策现代化工1990.4
[2]栗根喜丙烯腈反应器的国产化压力容器2005.12