加氢反应器简介

加氢反应器简介第 4 讲前言 加氢装置的临氢设备操作条件相当苛刻。从损伤角度说，可能会发生一些其它装置设备不会有或不容易有的腐蚀或损伤现象。另外，由于有氢气存在，一旦泄露易引起爆炸及发生二次灾害。 制造条件要求高，造价昂贵，一般动、静高压设备费用约占整个装置建设投资的 30%40%或更高。前言 所以对这些设备的设计和制造都很重视，特别是加氢反应器，提出至少要满足以下几点要求：1. 满足工艺过程各种运行方案的需要； 2. 使用可靠性高 ； 3. 维护检修方便，所需时间短； 4. 投资费用较低。 前言加氢反应器是加氢装置的核心设备。操作条件苛刻，技术难度大。所以，反应器的设计和制造成功，在某种意义上说体现一个国家总体技术水平的重要标志之一。随着加氢工艺技术的广泛应用，加氢工艺设备特别是反应器技术相应得到很快的发展与显著的进步。 主要表现： (a) 可靠性； (b) 大型化。加氢反应器进步* 材料制造技术的发展，质量明显提高n 体现在冶炼技术、热处理技术、分析技术等等方面。最终反映在材料的内质特性 (纯洁性、致密性、均质性 )非常优越。* 制造技术的进步n 如制造装备、制造工艺、焊接技术 (含堆焊技术 )、热处理技术、检测技术等等都有很大进步。加氢反应器大型化为了获得较佳的经济效益，装置日趋大型化，也带来了反应设备的大型化。例如：国外加氢反应器大型化进展例国内加氢反应器大型化进展例加氢反应器本体结构特征 单层结构n 钢板卷焊结构n 锻焊结构 多层结构n 绕带式n 热套式反应器本体结构特征 结构形式的选择一般是依据使用条件、反应器尺寸、经济性和制造周期等诸因素来确定。 单层结构中的钢板卷焊结构和锻焊结构的选择，主要取决于制造厂的加工能力、经验与条件以及经济上的合理性和用户的需要。选用锻焊结构，一般有如下优点：n 锻件的内质特性 (纯洁性、致密性、均质性 )好；n 焊缝少，特别是没有纵焊缝，从而提高了反应器耐周向应力的可靠性；n 制造装配易保证，可生产锻件的制造厂，制造周期较短；n 可设计和制造成对于防止某些脆性损伤很有好处的结构。反应器本体结构特征n 使用过程中对焊缝检查维护的工作量少，无损检测容易n 锻造结构的材料利用率比板焊结构低，当壁厚较薄时，其制造费用相对较高。一般，厚度大于 160mm时采用较合适，壁厚越厚，锻造结构的经济性更显优越。反应器细部结构的改进 * 支持圈结构的改进反应器细部结构的改进* 法兰密封槽的改进反应器细部结构的改进* 裙座结构 的改进反应器细部结构的改进 * 裙座结构 的改进反应器细部结构的改进* 增设热箱反应器内件型式及作用 反应器内件设计性能的优劣将与催化剂性能一道体现出所采用加氢工艺的先进性。 对于气液并流下流式反应器的内件，通常都设有入口扩散器、气液分配器、积垢篮、冷氢箱、热电偶和出口收集器等。 反应器内构件内件名称 设 置目的及有关 说 明 典型结 构型式 注意要点 入口扩散器或称预分配器 防止高速流体直接冲 击 液体分配 盘 ，影响分配效果，从而起到 预 分配的作用。对 于 图 示的 (b)型， 还 可起到 积 存 进 料中的一些 锈垢的作用。 见图 5(a)(b) (a)型：进 料方向 应 垂直于入口 扩散器上的两条开孔；两 层 水平档板上的开孔 应对 中；水平 挡 板上的开孔 应 垂直于板面。(b)型：根据液体及沉 积 物量确定长 槽孔的大小、数量和位置 入口扩散器内件名称 设 置目的及有关 说 明 典型结 构型式 注意要点 气液分配盘 使 进 入反 应 器的物料均匀分散，与催化 剂颗 粒有效地接触，充分 发挥 催化 剂的作用。目前国内外所用的分配器按其作用机理大致可分 为溢流型和 (抽吸 )喷 射型两类 或二者机理兼有的 综 合型。 见图 6(a)(b) 应 保 证 分配 盘 上不漏夜 ,可采用有关填料 垫 密。安装后充水100mm高，在 5分 钟 内液位降低小于 25mm为 合格；控制安装水平度。 对 于 喷 射型，包括制造公差和梁在荷 载 作用下的 挠 度在内可按5mm6mm控制， 对 于溢流型，要求 还应 稍 严 ；分配 盘 的 设计 荷 载 ， 应 包括通过 分配 盘 的 压 力降 P、 盘 上的液量及分配 盘 自重 (按最大的操作温度考 虑 )。此外， 还 要考 虑 到 检 修的工况，其支承件至少同 时 要 满 足常温下承受 120kg集中荷 载 的要求。 汽液分配器内件名称 设 置目的及有关 说 明 典型结 构型式 注意要点 积垢篮积 垢 篮 置于催化 剂 床 层 的顶 部，系由各种 规 格不 锈钢金属 丝 网与骨架构成的 篮 框。它 为 反 应 器 进 入物料提供更多的流通面 积 ，使催化 剂床 层 可聚集更多的 锈 垢和沉积 物而不致引起床 层压 降 过分地增加。现 已不太采用。 见图 7积 垢 篮 在装入反 应 器内 时，其 篮 内 应 是空的。在装填催化 剂时 一定要注意 这 一点；积 垢 篮 按三角形排列，安装时 用 链 条将其 连 在一起，并栓到上面的分配器支承梁上，其栓 紧链 条要有足 够 的 长度裕量以适 应 催化 剂 床 层 的下沉 (按下沉 5考 虑 )。 积 垢篮内件名称 设 置目的及有关 说 明 典型结 构型式 注意要点 冷氢箱用以控制加 氢 放 热 反 应 引起的催化 剂 床 层 温升， 图 示的冷 氢 箱 结 构由冷 氢 管、冷氢盘 、再分配 盘组 成，可使来自上面床 层 的反 应 物料和起冷却作用的冷 氢 充分混合，而又将具有均匀温度的气液混合物再均匀分配到下部的催化 剂 床 层 上。 见图 8冷 氢 管内 设 置的隔档板 应使从两个开孔中 喷 出的 氢 气量是相当的；为发挥 冷 氢 的作用效果，冷 氢盘 和冷 氢 箱部分 应 用填料填密，以保 证 不漏液，可按气液分配 盘 的 试 漏 标 准 验收；冷 氢盘 和 喷 射 盘 的安装水平度，包括制造公差、荷 载作用下的 挠 度等在内，可按6mm控制。再分配 盘 的要求与气液分配 盘 同。 加氢装置反应过程会放出大量的热量。冷氢箱内件名称 设 置目的及有关 说 明 典型结 构型式 注意要点 热电偶 为监视 加 氢 放 热 反 应 引起床 层 温度升高及床 层 截面温度分布状况等而 对 操作温度进 行管理。 热电 偶的安装有从筒体上径向插入和从反 应器 顶 封 头 上垂直方向插入。径向水平插入的有横跨整个截面的和 仅 插入一定 长 度的。 见图 9(a)(b)(c) 对 径向水平插入的 热电 偶套管要注意由于操作 过 程催化 剂 下沉和 检 修卸出催化 剂时 可能引起被 压 弯的 问题 ；顶 部垂直插入的 热电 偶套管，当 长 度 较长时 ，要适当设 置 导 向 结 构，以利操作受热时 伸