炼油厂加氢联合装置设备培训教案

208/209扬子石化股份有限公司炼油厂加氢联合装置100万吨/年中压加氢裂化装置120万吨/年柴油加氢精制装置设备培训讲义编写：谭金龙戴国军2004年2月18日§1概述联合加氢装置由100万吨/年中压加氢裂化、120万吨/年柴油加氢精制两套装置组成，总投资5.1亿元，由中石化北京设计院(BDI)设计。装置设备选型采纳国产和进口相结合，选用技术先进、质量可靠、性能价格等比较好的产品，节约投资并考虑今后技术上的进一步改造与进展。装置中采纳进口的设备有：加氢裂化新氢压缩机K-53101A/B、循环氢压缩机K-53102的干气密封系统、8台高压多级泵（4台反应进料泵，4台贫胺液升压泵）、注氨泵、硫化剂泵、部分工艺阀门、关键仪表等。设备具体情况介绍如下。设备概况表1－1装置设备数量100万吨/年中压加氢裂化装置120万吨/年柴油加氢精制装置总计反应器(R)2台1台3台塔器(C)6台2台8台容器(D)25台20台45台加热炉(F)2座1座3座换热器(E)22台10台32台空冷器(A)271643台过滤器(FI)3列3列6列泵(P)42台(含液力透平)24台66台压缩机(K)3台3台6台风机2台2台4台其它工艺设备26台套12台套38台套总计160台套94台套254台套设备位号简介设备代号：设备名称设备代号反应器R压缩机K加热炉F塔类C冷换设备E空冷器A容器D泵P过滤器SR喷射器、抽空器EJ消音器SIL安全阀SV取样点SC流量孔板RO设备位号：设备位号由设备代号后缀5位数字组成：设备代号－XYZab代号的含义X：装置种类1常减压装置，2催化裂化装置，3延迟焦化装置，4蒸汽裂解装置，5加氢装置，6硫磺回收装置，7公用工程系统，8油品储运系统Y：装置代号1一套常减压装置，2二套常减压装置1一套延迟焦化，2二套延迟焦化1二加氢装置，2一加氢装置，3加氢裂化，4加氢精制1硫磺回收，2酸水汽提Z：装置内部划分的单元号反应系统为100＃，分馏部分为200＃，胺液再生系统300＃，公用工程系统400＃。要紧设备情况简介加氢反应器加氢联合装置共有3台加氢反应器，其中加氢裂化装置2台，反应器位号分不为精制反应器R-53101、裂化反应器R-53102；柴油加氢精制装置1台反应器，位号为R-54101，设计和操作参数见附表。由于介质含有H2、H2S及油气，为了抗氢及抗H2S的需要，反应器的材料选用21/4Cr1Mo，内表面双层堆焊E-309L+E-347。其中R-53101、R-53102壁厚较大，采纳锻焊结构；R-54101壁厚较小，采纳板焊结构。反应器入口设液体分配器，中间设有催化剂支持盘，分配盘及冷氢盘，底部设有出口收集器，所有内件材料均采纳奥氏体不锈钢。高压换热器加氢联合装置有8台高压换热器：其中裂化装置4台，位号分不为E-53101、E-53102、E-53103A/B、柴油加氢精制装置4台，位号分不为E-54101、E-54102、E-54103A/B，8台高压换热器都采纳Ω密封环型高压换热器。这种结构换热器具有传热效率高，密封可靠，操作周期长，即使在操作过程中发生压力和温度波动的情况下也不易发生泄漏；但其结构较复杂，加工精度高，制造难度较大。由于E-53101、E-54101两台高压换热器在高温、高压、临氢及硫化氢介质的条件下操作，壳体材料采纳21/4Cr1Mo，内部堆焊TP309L+TP347双层不锈钢防腐层，管束采纳0Cr18Ni10Ti不锈钢。其余几台换热器相应操作条件要缓和一些。3)高压容器加氢联合装置共有45台容器，其中加氢裂化装置25台，柴油加氢精制装置20台。45台中有6台容器(即2台冷高压分离器D-53103、D-54102；2台循环氢压缩机入口分液罐D-53105、D-54105；和2台凝聚器D-53108、D-54106)在高压低温湿硫化氢条件下操作，在这种工况下会产生湿硫化氢应力腐蚀，因此D-53103采纳了SA516-70(HIC)、另外5台设备采纳了16MnR（HIC）,这两种钢材质相近，均为抗H2S应力腐蚀材料，S、P含量特不低，综合机械性能比较好。为了节约投资，D-54105利旧原二加氢旧高分V-102。塔器加氢联合装置共有8台塔设备，其中加氢裂化装置6台，加氢精制装置2台。在这8台塔中有2台循环氢脱硫塔，其操作条件及选材同冷高压分离器。高压空冷器加氢联合装置共有16片高压空冷器，其中加氢裂化装置8台，位号A-53101A～H；柴油加氢精制装置8台，位号A-54101A～H。其操作介质中含有油气、H2、H2S及NH3，且在高压低温湿硫化氢条件下操作，因此管箱选用16MnR（HIC）抗H2S应力腐蚀材料。装置高压空冷器采纳丝堵式管箱结构形式。加氢裂化装置的A-53101A～H有4台采纳变频调速电机来操纵冷后温度。管束入口内衬600mm长度的钛管以防止腐蚀。新氢压缩机加氢联合装置中共有4台往复式新氢压缩机，其中加氢裂化装置2台，位号为K-53101A/B、加氢精制装置2台，位号为K-54101A/B，一开一备。K-53101A/B采纳3级压缩，活塞力为70吨级，采纳英国PBL公司产品；K-54101A/B采纳2级压缩，活塞力为50吨级，国产。新氢压缩机输送介质含氢量96vol%（设计值），入口压力2.0MPa（G），采纳6000V增安型无刷励磁同步电机驱动，K-53101AB单台额定气量为32000Nm3/h，K-54101AB单台额定气量18500Nm3/h。4台机组气缸和填料采纳一台公用封闭式软化水站强制冷却。机组中间冷却器、润滑油冷却器及电机冷却采纳循环水冷却。K-53101A/B机组所需辅机设备及一次仪表、二次仪表随机采购，采纳PLC+CRT操纵显示；K-54101A/B机组所需辅机设备及一次仪表由国内制造厂供货，二次仪表全部引入ITCC综合操纵系统。离心式压缩机和汽轮机机组离心式循环氢压缩机是加氢装置的关键设备，直接阻碍装置的平稳连续运行。本装置共有2台循环氢压缩机，加氢裂化装置循环氢压缩机位号为K-53102、柴油加氢精制装置循环氢压缩机位号为K-54102，两台机组均用背压式汽轮机驱动。由于离心式压缩机操纵点及操纵回路较多较复杂，机组操纵系统采纳目前最先进的透平－压缩机综合操纵系统ITCC，每个机组1套。将其它关键设备的联锁因素和装置的ESD集成在一起，取消了传统的PLC+CRT操纵显示。循环氢压缩机的轴封选用干气密封。干气密封技术先进、运行可靠、运行费用低。正常操作时，直接用压缩机出口气体做缓冲气，开停工时，或紧急停机时可通过干气密封系统配置的增压装置将出口气体增压后做缓冲气。考虑到对压缩机的爱护，机组设有防喘振操纵系统。该系统增加了机组的操作弹性，有利于压缩机的开停车及试运。多级高压泵加氢联合装置中共有8台泵如加氢裂化装置中的反应进料泵P-53102A/B、贫胺液升压泵P-53104A/B，柴油加氢精制装置中的反应进料泵P-54105A/B、贫胺液升压泵P-54107A/B，流量大、扬程高、工作条件苛刻。这8台泵在装置中也是特不关键的设备。出于节能考虑，加氢裂化装置中的反应进料泵P-53102A采纳液力透平和电机双驱动，并作为主泵，另一台泵P-53102B为备泵。该透平约11级，效率约73％，工质为高分油，可回收功率327KW，可回收总功率的36％。由于贫胺液泵的工作介质中含有腐蚀性介质胺液和湿H2S，因此关于材质要求比较高，除了要紧部件采纳合金钢外，主轴采纳沉淀硬化不锈钢17-4PH。另外，由于对密封的要求较高，机械密封系统采纳了增压型双封结构，也增加了开停机的难度。加热炉加氢裂化装置共设2座：即反应进料加热炉F-53101、分馏塔进料加热炉F-53201；柴油加氢精制装置设1座加热炉，即反应进料加热炉F-54101。2座反应进料加热炉采纳双室水平管箱式炉，F-53101加热炉热负荷为10.6MW，F-54101加热炉热负荷为11.63MW。炉底设有32台附墙式扁平焰气体燃烧器，工艺介质先经对流室两排遮蔽管再进入辐射室加热至工艺所需温度。辐射盘管采纳单排水平管双面辐射布置，其目的在于保证管内两相流淌能达到理想的流型，同时使得管外热强度和管壁温度较为均匀，提高管材利用率。对流盘管除二排遮蔽管采纳光管外，其余对流管均为翅片管。由于管内被加热介质为H2+油，且含H2S，操作温度、压力较高，因此加氢裂化装置的F-53101辐射炉管采纳ASTMA312TP347，2管程，国外采购；加氢精制装置的F-54101辐射炉管采纳ASTMA312TP321，2管程，国内采购。为了有效利用加热炉热量，F-53101对流室安排翅片管预热分馏塔进料介质，该部分翅片管的材质为20#钢，翅片材质为碳钢。分馏塔进料加热炉F-53201为辐射—对流型圆筒炉，炉底采纳8台圆柱形火焰气体燃烧器，加热炉热负荷为13.4MW。炉管材质选用20号钢，4管程。每座加热炉分不设有加热炉余热回收系统，均采纳下置式热管空气预热器回收烟气余热，并设有鼓风机和引风机。§2加氢反应器反应器是加氢反应进行脱硫、脱氮、脱氧、脱金属，对油品加氢的场所，是装置的关键设备，工作条件苛刻，制造困难，价格昂贵。加氢反应器的特点为：多层绝热、中间氢冷、挥发组分携热和大量氢气循环的三相反应器。依照介质的流淌性质划分，它属于滴流床反应器，依照介质是否直接接触金属器壁，分为冷壁式反应器和热壁反应器两种结构。加氢联合装置的3台反应器为热壁式结构。加氢反应器应具备条件：有良好的反应性能。液固两相有充分良好的接触，保持催化剂内外表面有足够的润湿效率，以使催化剂活性得到充分发挥，系统反应热能及时有效地导出反应区。尽量降低温升幅度与保持反应器径向床层温度的均匀。反应器内部的压力降不致过大，以减少循环氢压缩机的负荷，节约能源。§2.1反应器结构反应器内构件反应器内部构件的要紧目的是达到气液均匀分布。R-53101、R-53102、R-54101三台反应器内构件包括：入口扩散器、气液分配盘、催化剂支持盘、急冷氢箱及再分配盘、出口集合器等。入口扩散器它置于反应器顶部，起到初步分配和缓冲进料的作用。气液分配盘气液分配盘有两种结构，即溢流管分配盘和和泡帽分配盘，泡帽分配盘较常用。使用泡帽分配盘时，由于液体被气流携带通过泡帽的降液管，操纵适当的气液流速可使泡帽降液管出口气液流处于喷射流型。泡帽齿缝的高度和宽度对液体的均匀分布都至关重要。这种分配盘使整个床面液相分配，不论气相、液相负荷如何变化，分配盘上的液面会自动调节，可不能出现断流、液泛而阻碍操作。泡帽式分配结构能够获得床层界面温差≯1℃的效果。催化剂支持盘催化剂支承盘由T形梁、格栅、金属网组成。T形梁及筒体支持圈凸台的强度设计载荷，除考虑构件本身重量外，还要考虑流体净阻力降、床层上部结垢之后增加的阻力降、催化剂及其内储液体的质量、反向急冷增加的压降和紧急放空时流速增加产生的阻力降。在格栅上面焊接几层不同网目数的不锈钢丝网（依照催化剂颗粒大小而定），起到支承催化剂的作用。格栅上还开有催化剂连通管。冷氢箱、飞溅盘与再分配盘冷氢箱与再分配盘置于两个固定床层之间。在冷氢箱中打入急冷氢，是为了导出加氢反应放出的反应热，操纵反应物温度不超过规定值。冷氢管喷出的氢气流与上床层来的反应物初步混合后进入冷氢箱，在此进行均匀混合。冷氢箱底部是均布开孔的喷液塔盘，气液两相均匀喷射到下层的再分配盘上，再分配盘与顶分配盘结构一样，起到对下床层截面均匀分配的作用。有些设计自催化剂支持盘到再分配盘之间设置几个连通管，内填充瓷球，卸催化剂只要打开底封头上的卸料口，就能够卸出全部催化剂。底部出口收集器底部出口收集器的作用是支承催化剂，疏导反应物料，使催化剂颗粒不流入下游。热电偶套管采纳套管热电偶，即铠装热电偶。在测量截面上间隔120°布置3根。反应器筒体反应器筒体是由带大法兰的上头盖、筒体和下封头组成，上头盖兼作人孔，密封采纳八角垫密封。筒体制造分板焊结构与锻焊结构，大型和厚壁的反应器进展趋于锻焊结构。§2.2加氢高压设备材质选择与爱护由于反应系统条件苛刻，加氢反应系统的材质选择要满足高温、高压、临氢及含有H2S等要求。材质选用除满足强度条件外，还需考虑氢脆、氢腐蚀、硫化氢腐蚀、铬钼钢的回火脆化、硫化物应力腐蚀开裂和奥氏体不锈钢堆焊层剥离现象等因素。高温高压临氢反应器在使用条件下，金属筒体材料会汲取大量的氢，每当停工时，随着温度降低，溶解氢逐渐析出，少量在有缺陷的部位聚积。因此停工时冷却速度不能太快，使钢中吸藏的氢尽可能释放出来。从安全的角度考虑，仍要对操作过程加以限制，采纳热态型的开停工方案，即开工时先升温后升压，停工时先降压后降温。当设备壁温在121℃以下时（如用低温韧性较好的材料，此数值可降低），限制设备内压，使产生的膜应力不超过材料屈服强度的20％。为幸免升温速度过快，使反应器主体与其它构件温度不均匀而引起较大的热应力，升降温度最大不能超过25℃／h。操作中严格遵守操作规程，幸免异常升和气紧急停车，在正常停工时要采取释氢措施。加氢裂化和加氢精制装置的反应器材料均选择了抗氢性能专门好的2.25Cr－1Mo钢。它具有良好的抗氢腐蚀性和较高的蠕变强度，内表面双层堆焊奥氏体不锈钢，过渡层309L、表层347。3台反应器的参数和设备简图见图2-1、2-2、2-3。§3加热炉热量传递的差不多方式有三种：导热、对流和热辐射。它们往往同时发生，但在不同的场合又占有不同的地位，热辐射的规律与导热和对流有着全然的区不。加热炉确实是一种通过对流和辐射把热量传导给工艺介质的设备。加热炉是管式加热炉的简称，是一种火力加热设备。利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源，加热在炉管中高速流淌的介质，使其达到工艺规定的温度，以供给介质在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，保证生产正常进行，是石油化工装置的要紧设备之一。管式加热炉中消耗的燃料量，其费用约占操作费用的60－70％。因此，炉子热效率的高低与节约燃料，降低成本有极紧密的关系。管式加热炉的分类和要紧工艺指标加热炉的进展有一个从简单到复杂，从热效率低走向热效率高，从不安全到安全的逐步完善的漫长历程。通过人们的不断探究，总结经验，在原来的要紧部件如燃烧器，炉管，炉体及烟囱的基础上，增加了炉体保温，防爆门，空气预热器系统等部件以提高炉子热效率和安全操作的可靠性。管式加热炉的类型专门多。如按用途分有纯加热炉和加热－发应炉。前者如常压炉、减压炉，原料在管内只起到加热（包括汽化）的作用；后者如裂解炉、焦化炉，原料在炉内不仅被加热，同时还应保证有一定的停留时刻进行裂解或焦化反应。按炉内进行传热的要紧方式分类，管式炉有纯对流式、辐射－对流式和辐射式。依照炉型结构的不同，管式炉又分为箱式炉、立式炉和圆筒炉等。常见的几种炉型对比见下表:表1各种炉型比较项目斜顶炉立式炉圆筒炉无焰炉燃料燃料油、燃料气燃料油、燃料气燃料油、燃料气高压燃料气工艺操作操纵1.炉管受热强度分布不可调节1.炉管受热强度分布不可调节1.炉管受热强度分布不可调节1.炉管受热强度能够调节2.挡墙上部炉管易烧化2.炉温升降调节灵敏，升温迅速2.热强度在辐射方向分布均匀，在管长方向分布不均匀2.炉温易操纵，但升温慢3.两路炉管出口温度不易操纵平稳火嘴数量少，调节灵活性小，点火容易，不易堵数量少，调节灵活性小，点火容易，不易堵数量少，调节灵活性小，点火容易，不易堵数量少，调节灵活性大，点火苦恼，易堵塞回火性危险不大危险性大危险性大危险性小火焰1.受风阻碍大1.刮风时火焰偏斜厉害1.刮风时火焰易偏斜1.燃烧稳定2.过剩空气系数大2.过剩空气系数大2.过剩空气系数大2.过剩空气系数小噪音大大大小管式加热炉的要紧工艺指标热负荷指炉子单位时刻内传给被加热物料的总热量，单位KJ/h或W。此值越大，炉子的生产能力越大。炉膛热强度指单位时刻内单位炉膛体积所传递的热量，单位KJ/m3·h或W/m3。此值越大，完成相同热任务所需的炉子越紧凑。炉管表面热强度指单位时刻内单位炉管表面积所传递的热量，单位为KJ/(m2·h)或W/m2。此值越高，完成相同热任务所需的传热面积越小。全炉热效率指炉子供给被加热物料的有效热量与燃料燃烧放出的总热量之比。此值越高，完成相同热任务所消耗的燃料越少。管内介质流速和全炉压降各种近代管式加热炉总是力求在满足工艺要求和安全运转的条件下，尽力提高炉管表面热强度，减少传热面积；提高炉膛热强度，缩小炉子体积，以节约基建投资；同时尽力提高全炉热效率，降低燃料用量，以节约操作费用。管式加热炉的工作原理管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器以及通风系统五个要紧部分组成，其工作原理：炉底的燃烧器（火嘴）因油（气）燃烧的高温火焰，其热量以辐射传热的方式，将大部分热量传给辐射室（炉膛），通过炉管（辐射管）将内部流淌的介质（油品等）加热，高温烟气进入对流室，以对流的方式，接着将部分热量传给对流室炉管内流淌的介质，降至200℃左右的烟气经烟囱排入大气。介质先进入对流管再进入辐射管，不断汲取高温烟气传来的热量，逐步升高到所需要的温度，最后送出加热炉。加热炉的结构要紧部件有燃烧器、炉管、炉体、烟囱、炉体保温、防爆门、空气预热器等。燃烧器：炉子的燃料（气体、液体）是通过燃烧器进行燃烧的，是炉子的供热部件。它可分为气体燃烧器，液体燃烧器和油—气联合燃烧器。燃烧器是加热炉的重要部件，使用的效果如何将直接关系到加热炉的处理能力，因此正确地选型、设计、安装使用和维护燃烧器就显得至关重要，否则难以发挥其应有的效果。辐射室：将在燃料燃烧时产生的高温烟气及火焰所放出的热量以辐射传热的形式传给敷设在室内的辐射炉管。辐射室是加热炉传热的要紧部分。对流室：将从辐射室流入的高温烟气和火焰所放出的剩余热量以对流传热方式传给敷设在室内的对流炉管。对流室除加热油品外，有时还用于加热蒸汽。炉管：是炉子的要紧组成部分，它是被加热流体的通道，管子间用回弯头连接起来形成连续的蛇形管。炉管按所处位置分为辐射管和对流管；按外形又可分为光管，钉头管，翅片管；辐射管采纳光管；对流管采纳光管、钉头管和翅片管中的两种或三种组合；钉头管和翅片管增加了传热面积，提高了传热的效果。烟囱和烟道：将炉膛产生的烟气排入大气，其内部均用耐火和保温材料衬里，为了调节燃烧室内的压力，烟道中装有活动的烟道挡板。炉墙；构成炉子辐射室、对流室的外围墙体。一般用耐火材料、绝热材料和保温材料组成。对炉墙的差不多要求是绝热良好，热损失小，牢固可靠，重量轻而廉价，易于建筑和维修。炉墙上的适当位置有各种门孔，如看火窗、人孔防爆门和炉管检查孔等。另外还有炉底、炉顶、炉子金属构架，炉管回弯头，管件支承等部件。本装置加热炉系统的特点和技术参数1、反应进料加热炉（F-53101、F-54101）F-54101、F-53101分不为加氢精制进料反应加热炉和加氢裂化进料反应加热炉，皆属双室水平管箱式炉，负荷分不为11.6MW和10.6MW（如图）。两炉炉底各设32台附墙式扁平焰气体燃烧器，工艺介质先后经对流室、辐射室加热至工艺所需温度。辐射盘管采纳单排水平管双面辐射布置，其目的在于保证管内两相流淌能达到理想的流型，同时使得管外热强度和管壁温度较为均匀，提高管材利用率。对流盘管除二排遮蔽管采纳光管外，其余对流管均为翅片管。由于管内被加热介质为H2+油，且含H2S，操作温度、压力较高，因此F-53101辐射炉管及对流室的两排遮蔽管材质均采纳ASTMA312TP347，2管程。为保证炉管质量，该种炉管均为国外采购。翅片管的材质为20#钢，翅片材质为碳钢，管材国内采购。F-54101炉管采纳TP321材质，国内采购。加热炉辐射室侧墙上部、端部及炉顶采纳耐火纤维制品炉衬，侧墙下部衬里采纳高铝隔热耐火砖及耐火纤维制品背衬结构，炉底衬里采纳耐火砖干砌及轻质浇注料背衬结构，对流室、烟道及烟囱的衬里全部采纳轻制浇注料。本炉选用衬里的特点是使用温度高、保温性能好、使用寿命长且施工简便。图3-1箱式加热炉结构图2、分馏塔进料加热加热炉（F-53201）F-53201为辐射-对流型圆筒炉，加热炉热负荷为13.4MW（如图）。炉管材质选用20号钢，4管程。采纳8套2.5MW的VII-E型气体燃烧器。图3-2圆筒炉结构图3、余热回收系统为了提高加热炉的热效率，加氢精制装置的1台加热炉和加氢裂化装置的2台加热炉分不设置了下置式热管式空气预热器系统，并设有鼓风机和引风机。来自对流室的热烟气经热烟道进入热管空气预热器与空气换热后由烟气引风机排入冷烟道，冷烟气经冷烟道返回炉顶烟囱排入大气。冷空气由空气鼓风机送入热管空气预热器与烟气换热后经热风道供炉底燃烧器使用。余热回收系统中所有烟道均采纳轻制浇注料作为衬里，而热风道则采纳岩棉板外包镀锌铁皮进行保温，从而使炉子的热效率达90%。4、热管换热器热管是一种高传热效率的设备，依靠其内部工质在一个抽成高真空的封闭壳体内循环相变而传递热量的设备。工质在加热段汲取烟气余热后汽化，到放热段放出热量给空气而凝聚，并回流到加热段重新吸热，从而通过热管内工质的相变将烟气的余热传递给冷空气，达到预热空气的目的。热管表面是一个密封的壳体，高度真空，管内装有一定量的挥发性液体，称之为工质；沿管内壁铺设一定厚度的毛细材料，称为管芯。管芯中吸满工质液体，而在管中心的空间内充满了工质的饱和蒸气。冷凝端的液体靠重力自然回流，热管放置倾斜度大于7°。图3-3热管工作原理图加热炉的操作理论空气用量和过剩空气系数要保证燃料在炉内完全燃烧，必须在操作中供给加热炉足够的空气量。但由于炉子在实际操作中，空气与燃料的混合总不能特不均匀，因此要使燃料完全燃烧，必须供给比理论空气量多的空气。管式炉中实际入炉空气量与理论空气量之比值叫做过剩空气系数，通常以α表示。过剩空气系数是阻碍管式炉性能，特不是全炉热效率的一项重要指标。过剩空气系数太小，空气量供应不足，燃料不能充分燃烧，炉子热效率降低；过剩空气系数太大，入炉空气量过多，相对降低了炉膛温度和烟气的黑度，阻碍传热效果。同时也增加了排出的烟气量，使烟气从烟囱带走的热损失增加，全炉热效率降低(一般过剩空气系数每增加0.1，炉子热效率降低1.5%左右）。此外，过多的空气还会使烟气含氧量增高，加剧了氧化脱皮儿缩短管子的使用寿命。因此，在保证燃料完全燃烧的前提下，应尽力降低加热炉的过剩空气系数。气体燃料所需过剩空气系数在1.1～1.2，液体燃料的系数在1.2～1.3左右。保证加热炉良好燃烧时的最低烟气氧含量在3～4％(体积）左右。露点腐蚀关于管式加热炉，排放烟气量(与过剩空气系数α有关）越少，排出温度越低，烟气带走的热量损失越小，炉子热效率越高。但烟气出口温度不能任意降低，因为它不仅受到原料入炉温度的限制，而且由于烟气中硫化物的腐蚀作用，烟气排出温度还必须高于烟气的露点温度。露点温度：当烟气温度过低时，烟气中的水蒸气在金属管壁上冷凝，并汲取烟气中的SO2生成亚硫酸，对管壁有腐蚀作用；而烟气中由SO3与水蒸气结合生成的硫酸，在低于露点温度的金属表面上也会冷凝。产生低温硫酸腐蚀，此现象即所谓的烟气露点腐蚀。使烟气中水蒸气产生冷凝时的临界温度称为露点温度。烟气的露点温度是变化的，阻碍要紧因素有二个：燃料中的硫含量和空气中湿度。此外尾气中的氧含量对酸露点也有阻碍。当排烟温度低于露点温度时，烟道、余热回收系统、热管表面将产生酸腐蚀，引起管子腐蚀穿孔。通常情况下，烟气排出温度操纵在<200℃，并依照燃料性质尽可能降低这一数值。空气预热器除了露点腐蚀外，积灰堵塞也是另一个重要问题。腐蚀和积灰共同作用的产物吸附烟在管壁表面呈粘状，专门难清除。因此应定期吹灰。烘炉本装置加热炉F-54101、F-53101、F-53201为新建，耐火材料里含水专门多。为防止因温度突然上升，炉子耐火材料里水份急剧汽化体积膨胀，使耐火衬里和耐火砖产生龟裂、脱落，因此新炉子投用前(包括老炉子修耐火衬里后)必须先烘炉，从而脱除炉体耐火砖衬里材料的自然水、结晶水，增加材料的强度和使用寿命。同时通过烘炉，考验炉体钢结构及“三门一板”，火咀、阀门等安装是否灵活好用，考察系统仪表是否好用，通过烘炉、熟悉和掌握加热炉的操作以及对空气预热系统的性能测试。烘炉曲线见下图。图3-4烘炉曲线加热炉数据表加热炉技术参数位号F-54101F-53101F-53201名称加氢精制反应进料加热炉加氢裂化反应进料加热炉加氢裂化分馏塔进料加热炉炉型箱式炉箱式炉圆筒炉设计负荷MW11.610.613.4规格11.6MW-9.2MPa-Φ180-Φ168.3-Φ8910.6MW-13.9MPa-Φ168-Φ168.313.4MW-1.1MPa-Φ141-Φ127操作条件介质原料油+循环氢原料油+循环氢脱H2S塔底油温度℃335384358压力MPa9.213.91.1材质炉构架Q235-BFQ235-BFQ235-BF炉管ASTMA312TP347ASTMA312TP34720#翅片20#20#20#隔热砖衬里、耐火纤维砖衬里、耐火纤维砖衬里、耐火纤维燃烧器型号(0.35MW)待定待定VII-E(气体燃烧器)数量32328炉管规格辐射室Φ180×12×12000(24根)Φ168×14.27×12000(26根)Φ141×8×15000(9根)Φ180×12×13500(4根)Φ168×14.27×13500(8根)Φ141×8×13500(67根)Φ168.3×10.97×12000(3根)Φ168.3×8×1000(1根20#)Φ127×8×6500(3根)Φ168.3×10.97×13350(3根)Φ127×8×6000(30根)对流室光管Φ168.3×10.97×12700(2根)Φ168.3×10.97×12000(6根)翅片管Φ89×6×12700(4根)Φ168×8×12700(4根)Φ127×8×6000(106根)Φ89×6×12000(12根)Φ168×8×12000(8根)Φ127×8×6253(14根)§4塔设备塔设备是化学工业、石油工业、石油化工等生产中最重要的设备之一。它可使气(汽）液两相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的目的。在塔设备中能进行的单元操作有精馏、汲取、解吸、气体的增湿和冷却等。精馏和汲取等传质过程所用的塔设备，按塔的内件结构分为板式塔和填料塔。在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相紧密接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。在填料塔中，塔内装填一定高度的填料。液体自塔顶沿填料表面向下流淌，作为连续相的气体自塔底向上流淌，与液体进行逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。板式塔的类型专门多，生产中应用最多的是浮阀型塔和筛板塔。传统的圆形泡帽(罩）塔已逐渐被各种浮阀，筛板等强度和效率较高的塔板所代替。另外还有舌形塔、浮动舌形塔、穿流式栅板塔、Kittel塔盘等。塔设备的结构包括塔体、支座(裙座)、除沫器、接管、人孔及塔内件。§4-1精馏原理下图为一典型的精馏塔，待分离的原料自中部某处进入，进料板以上称为精馏段，以下则称为提馏段。塔顶装有冷凝器，塔顶蒸汽在冷凝器中冷凝，一部分作为回流由塔顶送入塔中，一部分作为产品送出。塔底装有再沸器，来自塔底的液体在此部分汽化，气相返回塔底，液相作为塔底产品。沿塔高度温度是变化的，塔顶温度最低，塔底最高，由下往上温度逐板降低。塔内设有若干层塔板，塔板是汽、液相间传质传热的场所。沿塔高蒸汽的体积流量是有变化的，尤其是精馏段和提馏段的蒸汽量往往有较大差不。精馏和回流的作用精馏段所起的作用是将进入的汽相混合物中轻组分提浓，在塔顶得到合格的产品，液相回流则起着精馏介质的作用。提馏段和再沸器的作用提馏段的作用是将进入该段的液相中的重组分提浓，在塔底获得高纯度的重组分。提馏段中的汽相则作为精馏介质—汽相回流。图4-1分馏塔工作原理图有精馏段和提馏段的精馏塔称为完全塔，炼油厂的原油蒸馏塔可在塔底吹入水蒸气而不设再沸器。缘故在于蒸馏塔底温度太高，找不到适当的热载体，而且塔底重油不适宜于较长时刻加热。因此通常把这一段称为汽提段。综上所述，精馏过程的原理能够叙述如下：高温低浓度(指低于与液相成平衡的汽相浓度)的汽相与低温高浓度(指高于与汽相成平衡的液相浓度)的液相接触，同时传热传质，汽相部分冷凝，液相部分汽化，结果汽相温度降低，其中轻组分得到提浓，液相温度升高，其中重组分得到提浓，此过程多次重复即可在塔顶和塔底得到合乎要求的产品。§4-2．塔板的结构及类型塔板的要紧部件有：降液管板上的液体通过降液管流至下一层塔板。溢流堰(出口堰）用来保持塔板上能有一定厚度的液层。入口堰对进入塔板的液体起分布和缓冲作用，有些塔不设入口堰，侧线抽出口设有。鼓泡构件形成气液两相传热、传质的要紧构件。塔板类型专门多，其要紧区不即在所采纳的鼓泡构件不同。常用的鼓泡构件有：筛板气体通过板上钻的小孔来形成鼓泡层、泡沫层。浮阀气体通过安装在塔板上的浮阀单元形成鼓泡层、泡沫层。随气体(蒸汽）负荷的变化浮阀能够上下浮动。圆形泡罩气体由升气管进入泡帽，然后经泡帽和升气管间的回转信道，穿过泡帽上的齿缝与塔板上的液体接触形成鼓泡层。图4-2圆形泡罩结构图§4-3塔板的工作原理当流体由上层塔板的降液管流下进入塔板后，就沿横向流经塔板至出口堰，经降液管流入下一层塔板。气体由塔板下方上升，穿过阀孔或筛孔以鼓泡方式(或喷射方式）和塔板上流淌的液体接触，在塔板上形成鼓泡层、泡沫层(或喷溅层），其密度要比清液小。当气泡在液层表面破裂时会夹带出一部分液滴，所夹带液滴中较大的液滴在气流进入上层塔板往常还能回落到该板上，但较小的液滴将随上升气流被夹带进入上层塔板上，这种现象称为雾沫夹带。气体向上流淌的推动力是两层塔板间的压差，被称为塔板的压力降。由于下层塔板的压力高于上层塔板的压力，液体由降液管流至下层塔板时是由低压流向高压，再加上液体通过降液管流淌时还需克服一定的阻力，因此降液管中的液面必定高于塔板上的液面。当降液管中液面超过上层塔板的堰口而与上层塔板上液面相连时，就会阻碍液体在降液管中的正常下流，造成液体在塔内积存而形成淹塔现象。§4-4塔板的结构型式塔板单溢流(直径流向）液体在塔板上沿直径方向作单向流淌。液体横流过塔板，通过另一端的降液管流至下层塔板。当塔径较大或液体流量较大时，塔板阻力大，造成显着的液面落差，从而造成蒸汽分布不均匀。因此直径大于2.0m的塔为了减少液面落差常采纳双溢流塔板。双溢流(分离流向)塔板上液体分成两股流淌。分不由两侧流向中央的降液管，经中央的降液管流至下层塔板后，又由中央分流至两侧的降液管。液体在相邻两层板上的流向相反。采纳双溢流时，由于液体的流程、流量均为一半，因此液面落差显着降低。但需采纳两种结构不同的塔板。图4-3塔板结构形式降液管常用的降液管形式有弓形、矩形和圆形。弓形降液管应用最广，在双溢流的塔板中需同时应用弓形和矩形降液管。溢流堰设置溢流堰的目的是为保证塔板上有一定厚度的液层，使蒸汽通过塔板时与液相充分接触。溢流堰和降液管连在一起。受液盘塔板受液盘能够采纳平型或凹型。凹型受液盘能保证降液管下部在各种情况下都为液体封住，而且对降液管中流下的液体起缓冲作用，幸免了液体直接由降液管涌向塔板而阻碍附近几排浮阀或筛孔的正常鼓泡。浮阀浮阀单元应用最广泛的是圆盘式浮阀(我国称为F1型浮阀），当蒸汽量专门小时，浮阀落在塔板孔上仍保持一最小开度，同时也防止阀片被粘着和腐蚀。通道板为进行塔内清洗和检修，使人能进入各层塔盘，可在塔盘板接近中央设置一块内部通道板，通道板一般是上下可拆的。各层内部通道板最好开在同一垂直位置上，以利于采光和拆卸。§4-5操作中的几种不正常现象严峻雾沫夹带：这种现象是由于流经塔板的汽相负荷过大而引起的。在正常操作时，气体通过塔板的鼓泡组件，与塔板上的液流相遇，塔板上的液体即被气流所搅动、分散，并吹起而在塔板上面形成泡沫层。现在离开塔板的气体必定夹带着泡沫或小液滴，由于液滴专门小，尚来不及沉降就被带到上层塔板，对这种现象，人们称之为雾沫夹带。这种现象的发生，一方面降低了塔板的分馏效果，另一方面由于在气体负荷加大时，气速的增加使气液搅动加剧，而有利于传质过程的进行。严峻气泡夹带(降液管超负荷）此种现象的发生是由于通过降液管的回流液体负荷过大而引起的。液体流入降液管时常带有大量的汽泡，它在管中应有足够的停留时刻以便沉降，使泡沫分离成气体与清液，气体上升回到上层塔板。假如液体负荷增加，液体在降液管中的停留时刻缩短，液体夹带的汽泡来不及分离就带到下层塔板，就会降低分馏效果。泄漏此种现象的发生是由于塔板上的气相负荷过小而引起的。当处理量太小，塔内气速专门低时，大量液体由于重力的作用，便从阀孔或筛孔漏下，这种情况称为“泄漏”。由于液体没有和塔板上的气体充分接触就漏到下层塔板，因此降低了塔板效率。圆形泡帽塔板是属于无泄漏型塔板。淹塔(液泛)此种现象的发生是由于塔内汽、液相负荷都过大而引起的。由于气液负荷过大，液体充满了整个降液管，从而使上下塔板的液体联成一体，分馏效果完全遭到破坏，这种现象称为“淹塔”或“液泛”。附表4-1：联合加氢装置板式塔数据表§5压力容器“压力容器”是指压力达到一定数值，同时容器的容积超过一定限度、容器所处的工作温度使其内部有呈气体状态介质的密封容器。压力容器的工作条件一般较为苛刻，除承受介质的压力外，还常处于高温或低温的状况下，容器内的介质往往存在不同程度的腐蚀性。我国的国标规定，压力容器的条件有以下三条：最高工作压力≧0.1Mpa;容器内径≧0.15m，且容积V≧0.025m3;介质为气体、液化气体或标准沸点小于等于最高工作温度的液体。同时具备以上3个条件的容器称为压力容器。压力容器的分类压力容器的分类方法专门多压力容器的差不多结构容器一般由筒体、封头、支座、接管、人孔、内件等组成。附图5-1为加氢精制装置高压分离器D-54102的结构剖面图。压力容器的安全附件液位计、温度计、压力表和安全阀统称为压力容器的安全附件，其作用是及时准确地显现容器内的液位。温度、压力等参数的数值及变化，当压力超高时安全阀自动起跳，及时泄放物料，以维持器内压力不超过规定值，为安全使用压力容器提供了可靠的保证。装置压力容器汇总表附表5-1加氢裂化装置压力容器参数一览表附表5-2加氢精制装置压力容器参数一览表§6换热设备在炼油和化工生产中，传热过程是石油化工生产中一个极其普遍的组成部分。将热量由温度较高的热载体传递给温度较低的冷载体的设备称为换热设备，换热器是换热设备的总称。换热设备是炼油厂最广泛使用的设备，约占工艺设备总投资的12%～20%，占工艺设备重量的25％～50％，检修工作量有时占总检修工作量的60%～70%。因此，合理地选择换热器，正确地使用，维护换热器，关于节约投资、节能降耗，保证安稳长满优的生产，有着重要的意义。1.换热设备的分类管壳式换热器目前在石化工业中应用最为普遍，占总量的90%以上。2换热器的工作原理两种温度不同的流体通过热量的交换，使一种流体降温而另一种流体升温，以加热原料、回收热量、冷却产品。按照换热时流体的热量传递方式换热设备可分为间壁式、直接混合式和蓄热式三种类型，间壁式换热器是化工炼油装置中应用最为广泛最要紧的类型。它的原理是冷、热两股流体被一个固体壁隔开，高温流体首先将所带热量传给间壁，然后靠间壁将所得热量传给被加热的低温流体，而冷热两种流体互不相混。由于器内流体(热流体及冷流体)的流淌，与管壁之间以对流方式交换热量，而管壁内部又以导热方式进行传递热量。蓄热式和直接混合式换热器则应用较少。§6-1管壳式换热器一．管壳式换热器的类型管壳式换热器也叫管束式换热器或列管式换热器。它由胀接(或焊接)在管板上的管束装于圆筒形外壳内组成，见图。一种流体(设为高温载体)由管程进口进入管箱，沿管束的管内流淌再通过管箱由管程出口排出；另一种流体(设为低温热载体)由壳程进口进入，穿过装满管束的壳体空间经壳程出口排出，两种流体在换热器内通过管束的管壁传送热量。图6-1管壳式换热器结构类型二．管壳式换热器的结构特点1．管子与管板。管子与管板的连接形式有三种：胀接、焊接和胀焊联合连接。对高温高压换热器可采纳胀焊联合的方法。该连接方法不仅能提高连接强度，还能够幸免应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。管子在管板上的排列有三角形排列和正方形排列。常用管子的规格为Φ19×2(mm)、Φ25X2.5(mm)，长度有3、6和9m。2．管束的分程。在换热器的管箱内设置隔板，将全部管子平均分隔成若干组，称管程数，使流体在管内依次往返多次，从而提高管程流速，改善传热效果。通常把流体在管束内由管箱到另一端(如浮头)，或由另一端到管箱的流淌次数叫管程数。见图6-2。图6-2分程隔板布置形式3．折流板。壳程的横截面积一般比管程的横截面积大，为增加流速，并使流体垂直于管子流过，通常在壳程设置折流板。这不仅提高了传热效果，也起到了支撑管束的作用。常用的折流板有弓形和圆环形。4.浮头结构。浮头是浮头式换热器的热补偿结构，它由浮头管板、浮头端盖和两个半圆型压圈(钩圈）组成。浮头和壳体不固定，管束能够自由胀缩并可抽出，由此幸免了管束和壳体因温差产生的热应力。浮头处于壳程介质中，为保证管程和壳程两种介质隔离，因此要求浮头处的密封结构工作可靠。三．几种典型的管壳式换热器1．固定管板式。两端管板均与壳体焊接固定，结构简单，造价低。但当管子与壳体温差专门大时，由于各自的膨胀量不同会产生较大的热应力，甚至会破坏管子与管板的连接造成泄漏，因此它适用于冷热流体的平均温差不超过60～80C的场合。此外，这种换热器的壳程无法进行机械清洗，因此要求壳程流体不易结垢或沉淀。管板式换热器的管板兼做法兰，与壳体间采纳不可拆的焊接连接；而浮头式、填函式和U形管式换热器的固定端管板被夹持在壳体法兰和管箱法兰之间，是可拆连接，因此管束能够抽出进行清洗和检修。2．带膨胀节的固定管板式。如图所示，在壳体上装有波形膨胀节，可补偿部分热膨胀量，以减少由于管、壳程温差引起的热应力。但波形膨胀节管壁较厚时，作用不明显，因此这种形式的换热器要紧用于管、壳程流体温差较大、压力较低(如壳程压力小于0.6～1.0MPa)的场合。图6-3带膨胀节的固定管板式换热器外形图浮头式由于炼油厂中换热过程大多是在较高温差和压力下进行的，故浮头式换热器得到了广泛的应用。如图所示，管束一端可在壳体内自由滑动，如此就不受冷热流体温差的限制，能够有效地消除热应力。此外，检修时整个管束能够从壳体抽出，清洗和换管较方便，对流体也没有限制。然而浮头式也存在缺点：结构复杂，金属耗量大，造价较高；当浮头外垫片密封不严时，管内外流体互混不易被发觉等缺点。图6-4浮头式换热器结构剖面图4．U形管式。U形管换热器是由管箱、壳体、管束等零部件组成，只需一块管板，重量较轻。在同样直径情况下的所有换热器中换热面积最大，其结构较简单、紧凑，在高温、高压下金属耗量最小，目前加氢高压换热器已全部采纳U形管换热器。这种换热器的优点是管子能自由伸缩，可完全消除管束部分的热应力，也能够从壳体内抽出，便于清洗。但管子内壁在U形弯头处不易清洗，坏管不易更换。它要紧适用于高温高压且流体清洁的场合。5．双壳程换热器双壳程换热器，其结构与浮头式换热器、u形管换热器与固定管板换热器相同，所不同的是在管束中心放置一块纵向隔板，折流板被上下隔开，用密封片将壳程一分为二，改变了壳程介质的流淌方式．增加了流体的湍流程度，管壳程介质呈纯逆流流淌，无温度交叉。因此，它的传热效率提高，传热面积减少。然而，相应的其壳程压降提高，分程隔板密封处易泄漏。§6-2空冷器1．一般空冷器空气冷却器用空气作冷却介质，使空气错流通过翅片管外侧，使管内的热介质发生冷凝或冷却的换热设备。由于用空气代替水作冷却剂，可节约大量用水，目前在炼油厂内已被大量使用。它由轴流风机以及一组或几组放在框架之上的管束所组成。管束包括翅片管、管箱、侧面壁及支架等部分。在管束下面用轴流式风机，强制空气吹过管束将管内流体冷凝冷却。由于空气的给热系数小，因此管束均由外翅片管所组成。风机也可装于管束上部，进行诱导式通风，空气自下而上流淌。管束可安装成水平式和斜顶式。关于水平式(卧式)空冷器，翅片管分层排列，目前最常用的排数是3～8排，管子材料一般为碳钢。尺寸常采纳φ25×2.5mm的规格，翅片为铝制环形翅片，安装形式分为缠绕式和镶嵌式。管束长度有3、4.5、6、9m四种规格；管箱宽度有1.0、1.5、2.0、3.0m图6-5空冷器翅片管断面图四种。炼油厂常用的规格为9×3m。换热管两端固定在管板上，管板、管箱壁及管箱盖板构成完整的集流式管箱。管箱的结构有焊接丝堵式管箱、法兰式管箱、集合管式管箱。常用的空冷器结构型式为两端管箱丝堵式结构，这种联结结构强度高，密封性好，适用于高压加氢条件。冲蚀现象发生在管子入口端不长的距离内，而且多发生在物料进口端，两端管箱式结构能够在每条管子上游管口贴胀爱护衬管，采纳厚0.8mm长300~600mm的钛管或SUS316L的材质。采取上述几个措施，碳钢空冷器能够中意地使用。常用的为鼓风式空冷器，要紧有管束、管箱、风机、构架、百叶窗组成，采纳皮带传动，风机叶片材质为玻璃钢(FRP），倾斜角能够调节，从而改变风量。重油空冷器配有蒸汽盘管，为了在处理油品时进行预热及操纵冬季较冷天气的出口温度。空冷器温度的操纵方法有以下几种：改变百叶窗的开度；改变风机的转速；改变风机叶片的倾角。空气冷却器管束的管材本身是碳钢，但翅片多为铝制，能够用缠绕或镶嵌方法把翅片固定在管子的外表面上。管束翅片管按三角形排列，管排数(沿风向排数)有4、6、8排三种。2．表面蒸发式空冷器表面蒸发式空冷器，其结构由水箱、光管管束、喷淋除雾、预冷、风机等零部件组成，是一种将水冷与空冷，传热与传质过程融为一体，兼有两者之长的新型、高效冷却设备。具有结构紧凑、传热效率高、投资省、操作费用低、安装维护方便、占地面积小等特点。适用于炼油、化工、冶金、制冷、轻：工、电力等行业。其原理是管外水膜的蒸发强化传热，即从目前一般空冷的显热传热升华为潜热传热。其优点是：可使介质冷却至环境湿球温度+5℃；占地面积节约1倍以上；节约投资费用和操作费用；传热效率提高，节水、节电效果显著；适用于温度<170℃，压力<20MPa的场合；§6-4高压换热器由于加氢装置反应系统的压力高，高压换热器不仅要满足需要的力学强度要求，尽可能地提高总传热系数，阻力降操纵在适当的范围，又不致造成循环氢压缩机的负荷过大。一般结构的换热器已无法使用，必须选择专门的结构型式。最常见的高压换热器种类有：金属垫大法兰型、螺纹锁紧环换热器、Ω密封环高压换热器等。我装置采纳的是Ω密封环高压换热器。图6-6Ω密封环高压换热器管板连接图Ω密封环高压换热器是由管箱、壳体、管束、Ω密封环等零部件组成，其结构与一般U形管换热器结构差不多相同。所不同的是密封垫片由Ω密封环代替。其原理是：工作状态下介质进入Ω密封环中，可承受压力≤32Mpa介质环境；由于采纳0Cr18Ni10Ti，耐温可达550℃；螺栓预紧载荷小而使螺柱直径减小，减少了螺柱预紧时对管板产生的载荷，又减薄了管板的厚度。因此，重量轻，造价降低。附表6-1联合加氢装置换热器参数一览表。§7离心泵泵是用来输送液体同时直接给液体增加能量的一种机器。在石油化工生产中，泵的适用相当广泛。原料、中间产品和最终产品大差不多上液体，必须用泵来输送，以满足工艺流程的要求。泵的分类泵的工作原理离心泵在启动之前，泵内应灌满液体(自吸泵除外），此过程称为灌泵。工作时，泵叶轮中的液体跟着叶轮旋转，因而产生离心力，在此离心力的作用下，液体自叶轮飞出。液体通过泵的排液室、扩压管，从泵的排液口流到泵外管路中。与此同时，由于叶轮内液体被抛出，在叶轮中心附近形成低压区，液体在液面气压的作用下，经吸液管及泵的液室而进入叶轮中，如此，叶轮在旋转中，一面不断地吸入液体，一面又不断地给吸入的液体一定的能量，将它抛到排液室，并经扩压管而流出泵外。离心泵能够用排液管路上的阀门来调节流量。但关于容积式泵，一般不同意用这种方法来调节流量，若关小排液管路上的阀门，不仅起不到调节流量的作用，反而会使泵憋压而发生事故。离心泵在启动时，为了爱护电机，防止电机的启动电流太大而超负荷，出口阀门应关闭。在这种情况下，流量为零，离心泵中液体在叶轮旋转作用下仍然提高了压力能，但轴功率不为零。这部分功率是离心泵的空载轴功率，它消耗在机械磨损，轮盘摩擦，容积泄漏，流淌冲击损失方面。但这时离心泵只同意作短时刻的运行(一般1－3分钟），以防止泵壳内液体的温度上升、泵壳体、轴承发热和泵壳的热变形。泵的结构图7-1离心泵结构剖面图离心泵的要紧零部件要紧由叶轮、泵壳、泵轴、密封等组成。1．叶轮叶轮是离心泵中唯一的能量传递元件，通常由轮盘、叶片和轮盖三部分组成。依照三者的组合情况可有闭式、半开式、开式及双吸叶轮等结构，如图所示。叶轮和轴以及固定于轴上的所有零件统称为转子。图7-2闭式、半开式、开式及双吸叶轮结构图2．泵体泵体要紧是压液室。压液室的作用是收集液体和转换能量，即把从叶轮排出的液体收集起来导向排出管，同时降低液体速度，使动能转化为压力能。3．密封为了幸免泵的转子与固定壳体相碰，转子与固定不动的壳体之间应有一定的间隙。为了防止外泄漏，即防止液体通过泵轴贯穿泵壳时的间隙漏出泵外或空气漏入泵内，在泵轴贯穿泵壳处装设轴封。密封型式要紧有机械密封和填料密封，其中用最广泛的是机械密封，结构如下图。1动环；2动环密封圈；3弹簧；4弹簧座；5定位螺钉；6静环；7静环密封圈；8防转销图7-3机械密封原理图机械密封又称端面密封，是一种旋转轴用动密封。它的原理是：由至少一对垂直于旋转轴线的端面，在流体压力和补偿机构外弹力的作用以及辅助密封的配合下，保持贴和并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。与填料密封相比，它具有密封性能可靠、泄漏量小等优点。机械密封在工作时，由于密封的贴合面不断产生摩擦热，使摩擦副温度升高，加速动、静环的磨损及密封圈的老化变形。另一方面，当输送介质含有固体颗粒时，易堵塞弹簧或进入贴合面磨出凹槽。因此必须对不同工作条件下的机械密封装置采取适当冲洗、冷却措施。冷却通过间接降温的方法，使摩擦副密封端面周围的密封介质逐渐冷却下来。常采纳的冷却方法有夹套冷却法和静环冷却法。冲洗机械密封端面冲洗的作用，一是带走密封腔中中机械密封的摩擦热、搅拌热等以降低密封端面温度，保证密封端面上液膜稳定，二是阻止固体杂质和油焦淤积于密封腔中，减少磨损和密封零件失效的可能。最常用的冲洗方法有自冲洗和外冲洗两种。自冲洗又分为正冲洗和反冲洗等方式。正冲洗从泵出口引出冲洗液不经冷却器注入密封腔。反冲洗从密封腔抽出液体返回吸入口,称反冲洗。用于低沸点液体。外冲洗把外部有压力的介质通入密封腔进行冲洗。此介质应不对工艺生产造成有害阻碍。四．高速泵高速泵又称高速部分流泵（切线增压），叶轮是开式的，叶片呈辐射状，出口安装角为90°。这种泵的特点是高转速，高扬程，小流量，比转速低，泵的吸入管和排出管布置在同一水平线上。由于叶轮是开式的，在运转中可不能产生轴向力，泵体内没有轴向力平衡装置。轴封装置采纳机械密封。高速部分流泵的压液室是一个圆环形空间，其周围的切线方向只有一个喉径不大的锥形扩压管作为泵的排液管。在高速部分流泵中，只是锥形扩压管处才有一部分液体输出，并在扩压管中将速度能转变为压力能，其余的液体仍留在环形空间中跟着叶轮不断高速旋转，部分流泵因此得名。高速部分流泵的性能要紧取决于转速、叶轮直径和扩压管直径三项参数。五．多级高压泵加氢反应是在高温高压条件下进行的，相应的对反应原料的补充也必须达到足够的扬程。一般的离心泵已无法满足要求，应采纳多级叶轮来进行增压。加氢裂化和加氢精制两套装置有反应进料泵、贫胺液泵共8台多级高压泵。具体数据如下：位号P-53102A/BHT-53101P-53104A/BP-54105A/BP-54107A/B名称反应进料泵进料泵液力回收透平贫胺液升压泵反应进料泵贫胺液升压泵数量21222型号6BTBF-12ST6HTBTBF-11ST4BTBF-10ST6BTBF-9ST4BTBF-9ST级数12111099正常流量m3/h1501759018060入口压力Mpa0.211.00.20.20.2出口压力Mpa14.01.7612.69.58.2扬程m1680132512841143829入口温度℃10050505050密度g/cm30.8380.7110.9850.830.985轴功率Kw912327521699251最小稳定流量5570407024优先工作区123-194/85-152172-27155-95入口/出口直径8"/6"6"/8"6"/4"10"/6"6"/4"润滑方式强制油环自润滑强制油环自润滑电机功率Kw1100600800300转速rpm29752975297529752975六离心泵数据表附表7-1联合加氢装置离心泵数据表§8往复式压缩机压缩机是一种输送气体和提高气体压力能的机器，是石油化工生产中的关键设备。加氢装置中的新氢压缩机确实是将2.0Mpa的氢气升压后送入反应系统，同时也维持系统在高压下进行反应。一．压缩机的分类与特点活塞式压缩机具有压力适用范围广、压缩效率高。适用性较强的优点。但也具有转速低、排气不连续、易损件多维修量大的缺点。二．往复式压缩机的工作原理压缩机工作时，电动机通过联轴器带动曲轴旋转，再通过曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动变成十字头的往复运动。十字头带动活塞杆，使活塞在汽缸内作往复运动。曲轴旋转一周，活塞在汽缸内往复一次，压缩机完成一次工作循环。一个工作循环有膨胀、吸气、压缩、排气四个过程。电机带动曲轴不断旋转，工作循环不断重复，从而不断吸人并压缩排出气体。假如活塞一个面作为工作面完成工作循环而轴侧通大气的称为单作用汽缸。假如活塞两面均为工作面，汽缸盖侧与轴侧均为工作容积，如此的汽缸称为双作用汽缸。因此活塞式压缩机属于容积式压缩机，其作用原理可归纳为：由于活塞在缸内的往复运动与气阀的开闭相配合，使汽缸工作容积作周期性变化，依次实现气体的膨胀一吸气一压缩一排气四个过程，从而将低压气体升压后源源不断输出。每一个气缸称为一列，用于压缩气体的气缸称为级。100万吨/年加氢裂化装置新氢压缩机为4列3级(有一个气缸为平衡缸），120万吨/年柴油加氢精制装置为2列2级。与活塞式压缩机有关的要紧结构参数有：活塞平均速度Cm；压缩机主轴转速n；活塞行程S；气缸直径；各级压缩比ε。工艺参数有进出口温度、压力、排气量。三．压缩机差不多结构1．差不多组成活塞式压缩机的结构型式尽管繁多，但其要紧组成部分差不多相同。它包括两大部分：主机和辅机。主机包括机身、中体、传动部件、气缸组建、气阀、密封组件以及驱动机。辅机包括润滑系统、冷却系统以及气路系统等。传动机构：传动机构是将电动机传来的动力传给活塞，并将电动机的旋转运动变为往复运动，要紧零部件有曲轴、连杆、十字头等。工作部件：工作部件是形成工作腔以吸、排气体，给气体传递能量的部件，包括汽缸组件、吸排气阀组件、活塞组件及填料组件。机体：机体是一个支持部件，由它来支撑曲轴、十字头和汽缸，使压缩机成为一个整体，机身下方兼作油箱。润滑系统：机器中相对运动的零部件及其传动机构都需要润滑，如曲轴的主轴颈与轴承、曲柄销与连杆大头瓦、十字头销与连杆小头瓦、十字头滑板与十字头滑道之间等部位。润滑用油一般用轴头齿轮泵或单独的齿轮泵由机体油箱通过一定的油路送往各润滑部位。冷却系统：活塞式压缩机的冷却系统由冷却气体的中间冷却器和后冷却器、气缸和填料的冷却水套、油冷却器及其它附件组成。安全和调节系统：压缩机中气体压力的变化是生产过程中气量供求关系的反应。因此压缩机中有各种调节机构。当压力超过同意值时安全阀跳开排放，安全阀装在各级压力最灵敏的位置。2．要紧零部件活塞式压缩机的零部件专门多，现对汽缸、活塞、气阀、填料、曲轴、连杆和十字头等部件分不作简要介绍。(1)．汽缸汽缸是活塞式压缩机零部件中最复杂的一个。它承受气体压力；活塞在缸中作往复运动；气缸上要安装气阀和填料并要进行冷却。(2)．活塞常见的有筒形活塞、盘(鼓)形活塞和级差活塞。上面设置刮油环起刮油和布油两个作用，下行时刮油，上行时布油。(3)．填料函气缸与活塞杆之间的间隙用填料密封。高压压缩机一般采纳三、六瓣密封圈，如图所示。三瓣密封圈必须位于靠近气缸一侧，绝不能将三、六瓣封圈位置倒置，否则会失去密封作用。高压气体沿径向间隙将密封环均匀压紧在活塞杆上，起密封作用的是六瓣密封环。(4).曲轴曲轴是压缩机中传递动力的重要零件，承受专门大的交变载荷和磨损，因此对其疲劳强度和耐磨性要求较高。压缩机中的曲轴有两种：曲柄轴和曲拐轴，曲轴要紧包括主轴颈、曲柄、曲拐销。(曲柄轴仅一端有曲柄，另一端为开式，采纳悬臂式支撑）。曲拐轴简称曲轴。曲轴运转中需要润滑。轴颈与曲柄连接处是最严峻的应力集中点，最容易发生疲劳断裂。此处的圆角过渡半径选择十分重要(图中A点)。图8-2连杆结构图(5).连杆连杆是连接曲轴和十字头的部件，包括连杆体、大头和小头三部分。连杆大头与曲拐销配合，连杆小头与十字头销相配合，连杆螺栓是连杆组件中最重要的零件。它承受活塞力的作用和数倍于此预紧力作用。(6).十字头十字头由十字头体、滑板、十字头销等组成。(7).活塞杆活塞杆的作用是连接活塞和十字头，传递作用于活塞上的力并带动活塞运动。与活塞的连接方式通常有螺纹连接、凸肩和卡箍连接、锥面连接，活塞杆和十字头连接方式有螺纹、法兰连接等。由于活塞杆承受交变载荷，应尽可能减少应力集中阻碍，连接螺纹采纳细牙螺纹。(8).气阀气阀是压缩机中的重要部件，同时是易损件。压缩机气阀是自动阀，其启闭由阀片两边的压力差与弹簧力实现。这种气阀结构简单，且能适应压缩机改变工况的要求。分为4个部分：阀座、阀片、弹簧、升程限制器。四．活塞式压缩机润滑系统为了减少磨损，降低摩擦功耗；带走摩擦热，冷却摩擦面，防止温度过高和运动件卡住；提高活塞环、填料的密封能力，活塞式压缩机要求在所有作相对运动的表面上注入润滑油。活塞式压缩机的润滑系统分为两部分：一为机身传动件的润滑系统，润滑曲轴、连杆、十字头等运动部件上的摩擦副；另一为气缸内活塞组件和填料函润滑系统；每一注油点均采纳单柱塞高压油泵。图8-3活塞式压缩机的润滑系统气缸和填料函润滑系统：它们由专门的注油器供给压力油。应用较普遍的是单柱塞滴油式注油器。该注油器实质上一组往复柱塞泵。每一注油点由单独的油管供油。注入的油量必须适当，量过少会导致发热量大，密封不行，油量过多，会导致结焦后加快磨损；气体带油阻碍气阀启闭。传动部件润滑系统：压缩机的润滑方式常为压力润滑。它靠齿轮泵或转子泵将润滑油输送至摩擦面，循环油路上设有冷却器和过滤器，传动方式为内传动(由主轴直接驱动油泵），曲轴箱作为循环油箱。五．往复压缩机数据表K-53101A/BK-54101A/B生产厂家英国PBL压缩机公司沈阳气体压缩机公司型号4E3+BL2D50-17.4/20-92-BX结构形式对称平衡型往复压缩机对称平衡型往复压缩机氢气纯度96%96%分子量2.582.58额定流量Nm3/h3200018500转速rpm300/333333活塞速度m/s3.8/3.83.551级2级3级1级2级缸径mm445335255385265行程mm380380380320320活塞杆直径mm135135135110110容积效率%91.790.891.17980进排气方式双作用气缸,2进2出双作用气缸,2进2出气阀HOERBIGER，3档HOERBIGER电机国产同步电机国产同步电机电机功率Kw29751350100%负荷氢气工况入口压力Mpa(g)2.03.837.2652.04.477出口压力Mpa(g)3.9157.42513.74.59.2入口温度℃4040404040出口温度℃110111111129119轴功率Kw900+900+870=26701220100%负荷氮气工况入口压力Mpa(g)815.0427.860.81.884出口压力Mpa(g)18.6134.5960.011.9045入口温度℃4040404040出口温度℃147148135140150轴功率Kw605+605+585=1795603安全阀定压值Mpa(g)46891515.1810.23软化水站4台压缩机共用,参数待定过滤器入口过滤器80μm润滑油过滤器10μm软化水过滤器125μm§9离心式压缩机和汽轮机§9-1汽轮机以高温、高压水蒸汽为工质，将热能转化为机械能的热动力装置称为蒸汽轮机，简称汽轮机或透平。在石油化工生产中的离心式压缩机、鼓风机以及离心泵等普遍采纳汽轮机来驱动，一般转速都较高，在10000～20000rpm以上。有不于用来发电的汽轮机和燃气轮机。它具有启动扭矩大、便于直接驱动高速设备、容易实现转速调节、无易燃易爆危险、能较好地利用工厂余热、操作可靠、维修费用低等突出优点，在石油化工生产中得到广泛应用。加氢联合装置有2台汽轮机，即加氢裂化离心压缩机机组的汽轮机K-53102T和加氢精制装置离心压缩机机组的汽轮机K-54102T。一、汽轮机的工作原理汽轮机的要紧元件是由喷嘴(也称静叶)与动叶(也称叶片)两个部件组成。喷嘴固定在机壳或隔板上，动叶固定在轮盘上。图9-1汽轮机作功原理图蒸汽通过喷嘴时，压力下降，体积膨胀形成高速汽流，这时蒸汽的热能转变为动能，并定向高速从喷嘴中喷射而出，推动叶轮旋转而作功。这种喷嘴、动叶以及叶轮所构成汽轮机作功的单元，称为级，只有一级的汽轮机，称为单级汽轮机。由几个单级串联起来叫多级汽轮机。K-53102T汽轮机采纳4级，K-54102T汽轮机采纳8级。汽轮机依照叶片做功方式的不同分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。反动式汽轮机一般差不多上多级的。动叶片直接装在轮鼓上，在两列动叶片之间有静叶片，装在汽缸的内壁上。由于动叶片前、后存在压力差，因而产生轴向推力，使转子向低压侧轴向位移。为抵消轴向力，在转子前装有平衡活塞。我装置两台汽轮机K-53102T、K-54102T均为反动式汽轮机。二．汽轮机的分类1．按照热力过程分为凝汽式汽轮机汽轮机排出的蒸汽进入凝汽器，冷凝为水。冷凝水质量好，可循环使用。这种汽轮机在石油炼厂用得较多；抽气式汽轮机在汽轮机工作过程中，从中抽出一定量的蒸汽供给工业或取暖用，其余的在机内作功，最后在凝气器中冷凝，常见于电厂发电用的汽轮机。背压式汽轮机汽轮机中作功后的蒸汽在较高的压力下排出汽缸，供石油化工装置使用，这种汽轮机的经济性较差，但无凝汽设备。加氢装置两台汽轮机K-53102T、K-54102T均为背压式汽轮机。2.按蒸汽参数分为低压<2Mpa，t<350℃中压2～5MPa，t＝350℃～450℃高压5～15Mpa，450℃～565℃超高压17MPat=570℃三．蒸汽轮机的构造蒸汽轮机包括汽轮机本体、调速系统和辅助设备三部分。其中蒸汽轮机本体包括：静体(固定部分)——汽缸、喷嘴、隔板、汽封等。转子(转动部分)——轴、叶轮、叶片等。轴承(支承部分)——径向轴承和止推轴承。四．汽封汽封的作用是因汽轮机两端轴孔处与转轴间有一定间隙，如此在工作时汽缸内进汽端将发生高压蒸汽大量外漏。凝汽式汽轮机的排气端一般处于高真空状态，大气中的空气将沿后轴孔大量漏入排气管和凝汽器，破坏汽轮机的真空。为减少高压端的外漏和排气端往里漏入空气，必须在两端轴孔处配备汽封装置。目前仍广泛使用的汽封装置是高低齿型的迷宫密封结构。除了汽轮机两端有轴封外，每一级隔板轴孔也需安装汽封片，以减少级间漏气。隔板汽封的结构与轴端汽封相同，只是压差较小，故汽封片的数目亦较少。五．汽轮机的调速在石油化工厂，汽轮机用来驱动离心泵或离心式压缩机。假如装置调节离心式压缩机的流量与压力，最常用的调节方法确实是调节汽轮机的转速。汽轮机的功率与蒸汽消耗量之间有定量关系，负荷的变化会引起汽轮机蒸汽消耗量的相应变化。汽轮机的速度调节，可通过调速器来改变汽轮机的进汽量而得以实现。关于各种类型的调节系统，不论事实上际构造属于何种形式，一般差不多上由感应机构、传动放大机构和执行机构等三部分组成。转速操纵器在汽轮机主轴上装有转速检测探头，依照相对运动产生速度脉冲信号，此转速信号通过速度传感器传送到速度操纵放大器。速度操纵放大器其作用是将速度操纵器传来的信号通过速度PID(比例、积分、微分）处理，同速度设定值进行比较，从而产生一个送给执行器的输出信号。以便提高汽轮机调速系统的稳定性。执行器其作用是接收速度放大器的输出信号，调节调速器阀门的开度，以便达到调速的目的。六．汽轮机的维护工业汽轮机的正常维护包括：设备正常启动和停机；在运行中对各项安全、经济指标进行操纵和调节；对运行设备进行必要的状态监测和分析。(一)设备的正常启动正确地进行工业汽轮机的启动、暖机和加负荷是汽轮机维护的首要工作，是确保安全，连续运行的关键。大部分的机器故障是由于汽轮机启动和停机维护不当造成的。依照启动前部件的温度状况，将汽轮机启动工况分为冷态和热态启动。1．冷态启动和维护程序程序检查和维护要点启动前检查主机．辅机、油系统、仪表等设备检修结束，调试完毕启动前试验润滑油泵联动试验；自动主汽阀手动；电磁阀动作关闭试验；油压降低时报警，油泵联锁、盘车装置和主汽阀关闭试验；手动保安器关闭主汽阀试验；手动主汽阀全行程开关检查暖管到主汽阀暖管初始压力0.2～0.3MPa，20～30分钟后按下列速度升压压力范围，MPa<4.0升压速度Mpa/min0.2升温速度不超过5℃/min冲转预备提早投入盘车装置和联锁；启动凝汽器系统冲转、低速暖机目的：使汽缸、转子在轴向和径向热膨胀均匀转速：一般稳定在200～500rpm时刻：低逮暖机时刻如下：汽轮机额定转速．rpm10000rpm低速暖机持续时刻，min60～90操纵凝汽系统真空度高速暖机转速提升速度：200～300rpm每分钟大约提升额定转速的3～5%，越过临界转速的速度要尽可能快，约1000～1500rpm调速器参加工作记录转速；开主汽阀后调节阀关小并能维持汽轮机转速，再增加，调节系统无抖动摆动现象全面检查油温振动、热膨胀等应正常；及时投入袖冷却器冷却水超速试验步骤：手动保安器停车试验；机组超速试验；三次均应合格2．热态启动和维护当汽轮机停机时刻较短，机体仍为热态，因而能够省略暖机过程。但机组在开车前的时刻内转子盘车装置应不间断地回转，如此轴热弯曲值较小，启动安全。机组能够进行正常开机操作、超越临界转速以及其它试验。(二)正常运行中的维护工业汽轮机作为一种高速热力机械，附属设备较其它动力机械多，结构复杂，运行治理和事故推断的难度也较大。汽轮机振动是评价运行状况的重要标志之一，是机组各部件及诸方面运行情况的集中反映。旋转部件转动时产生的扰动力是引起振动的要紧缘故。机组振动过大将使部件承受专门高的动应力，可能造成紧固件松弛、滑动部件磨损、动静叶摩擦、甚至汽轮机叶片疲劳折断等一系列事故。汽轮机发生异常振动是指振动的幅值或振动的速度超过一般同意的范围。振动急剧上升并无稳定趋势时，应立即停机；振动突然增加并超过了同意范围，但可维持或稳定在一定水平常，应及时进行分析和推断，采取必要措施直至停机处理。七．汽轮机参数表K-53102TK-54102T型号NG25/20NG25/20结构型式背压冲动式多阀多级汽轮机背压冲动式多阀多级汽轮机进汽压力Mpa(g)3.43.4出口压力Mpa(g)1.11.1进汽温度℃340340出口温度℃230230正常/额定耗汽量t/h38.16/4425.1/28正常功率Kw19911260额定功率Kw22401453级数48盘车器液压冲击式盘车装置液压冲击式盘车装置调速器Trison3000Trison3000调速范围正常转速rpm954110641最大连续转速rpm11940额定转速rpm11371最大同意转速rpm16000机械跳闸转速r