第一章石油化工静设备反应器

第一章反应设备石油化工过程可分为传递过程(能量传递，热量传递，质量传递的物理过程)和化学反应过程。完成化学反应的设备统称为反应设备。裂解、重整等化学反应过程则更为普遍。因此，反应设备在石油化工设备中是非常重要的。常用的反应设备按结构划分有管式反应器、固定床反应器、流化床反应器和搅拌反应器；应器、催化裂化反应―再生系统等。加氢反应器加氢反应器是各种加氢工艺过程的关键设备，种类非常繁多，为便于比较、评价和统计，系指进料分子基本在反应中无变化，目的在于使烯烃饱和及去除硫的过程。应中，有少于10%原料油分子降低分子量的过程。1.1.1加氢反应器的分类1、按工艺过程的特点分类依据催化加氢过程进料原料油性质的不同，相应地所采用的工艺流程和催化剂是不相同适用场适用场合性金属有机化合物含量较少的馏分油主要用于加工含有较高金属有机化合物和沥青质的渣油加工中迅速引起床层堵塞和使催化剂失活的问题序号反应器类型示意图例1床反应器见图1-1-2反应器特点此反应器床层内的固体催化剂是处于静止状态。它的最大优点是催化剂不易磨损，而且当在催化剂不失去活性情况下，可以长周期使用此反应器在生产过程中催化剂可以连续或间断地移动加人或卸出它它是一种以一定流速的流体(原料油和氢气)从反应器下部进人而通过装填微粒(或细粉)催化剂的床层时，使催化剂粒间空隙率随流速渐增而逐渐拉开，催化剂床层体积开始膨胀，直至催化剂床层被流体托起的反应设备。流化床反应器大致还可以划分为悬浮床反应器(或称浆态床反应器)和膨胀床反应器(或称沸腾床反应器)主要也是用于加工处理含有及固体渣质的渣油场合流化床反应器为了使反应器的压降更小，几乎都采用气液并流下流式的流动形式。2、按反应器使用状态分类点与应用情况见表1-1-2。冷壁结构热壁结构设计温度(或壁温)选定器壁局部过热现象反应器有效容积利用率②材料选用施工与维护设备制造费用应用情况器壁内表面设非金属隔热衬①国外：设计壁温一般按易热衬里层，一般实际壁温在2相对较低年代初以前建造的反应器在用器壁外设保温设计温度一般可按照最高操需选用能抗高温氢腐蚀的材的HS，且设计温度>260℃2覆盖层(采用堆焊层或复合钢HS2蚀相对较高行开发研制的首台锻焊结构注：①在冷壁结构中还有一种称为"瓶衬"式的冷壁结构(见图1-1-4)。它是在反应器内壁与反应器器壁接触，从而达到避免使器壁遭受高温氢腐蚀的目的。②反应器有效容积利用率系指反应器中催化剂装人体积与反应器容积之比。3、按反应器本体结构特征分类装备能力及其交货周期以及经济上的合理性和用户的需要等诸因素。近20多年来，多层结构在高温高压加氢装置设备上很少应用。这是由于钢材生产技术的飞快发展已能生产出性能损检测等技术也有很大的进步，为大型单层结构设备的制造创造了非常有利的条件。另外，器锻焊结构锻焊结构板焊结构构可用于高温高压场合。其最高使用温度可用于高温高压场合。其最高使用温度取决于所用材料的性能(如抗高温氢腐蚀可用于高压，但温度不宜太高。因为它存在结构上不连接性的缺点，会造成较大的热应力和因缺口效应而使疲劳强度下降等。一般对于温度高力有急剧波动的场⑴内筒选用抗高温氢合。其最高使用温度取决于所用材料的性能(如抗高温氢腐蚀厚度大于场合⑴须选择能满足标准规⑴须选择能满足标准规定的化学成分、力学性能和抗环境脆裂(如高温氢腐蚀)性能要求的材料⑵当有HS腐蚀时，2要在内表面堆焊不锈钢堆焊层筒节锻坯由于需轻墩粗、拔长、墩粗、冲孔的锻造加工过程，可冲掉中心部位的偏析与夹杂，使筒节材料的内在质量得到改规定的化学成分、力腐蚀和HS腐蚀的2材料(如不锈钢)2材料(如不锈钢)⑵层板可采用高强钢，以利设备轻量化(如高温氢腐蚀)性能要求的材料⑵当有HS腐蚀时，2在在质量较容易得到保证。材料利用率相对高钢覆盖层(采用复合钢板或堆焊不锈钢)适厚度范围内，钢板也能获得与锻件相近的特性。材料利用率相对较高善，从而提高反应善，从而提高反应器的抗氢损伤能力。材料利用率相对较低可采用有限元法等进行仅有环焊缝，对提高反应器耐周向应力的可靠性有利。而且焊少易易超过临界裂纹后迅速展可采用有限元法等进行有纵、环焊缝、焊缝多。焊接工作量大易较易超过临界裂纹后迅速展对层间和焊缝部位的应力状况，需要根据实验来分析有纵、环焊缝、焊缝多。但焊缝系薄(或较薄)板焊接，其质量较易保证难较易一般不进行缓慢地、阶段地扩展2、加氢反应器局部结构角处和法兰密封槽槽底拐角处以及外部附件连接焊缝部位等。为了避免或尽可能减少各种损伤的发生，对相关局部结构做了如下改进。(1)催化剂支承结构(2)法兰密封结构RTP347堆焊层的延性较低。为此相应采取了如图中所进(3)反应器支承结构为改善反应器裙座支承部位的应力状况和能使裙座连接处的焊缝在制造中和使用过程的停(4)反应器裙座连接处的结构b。一般，当反应器的操作温度≥370℃或反应器壁厚≥50㎜；操作温度≥260℃时就宜设置热箱结构。热箱的具体设置位置(高度)应通过对此进热箱圈板的上表面距离)至少不能小于(RT)0.5(R为裙座半径，T为裙座厚度)。(5)反应器外部附件连接结构为改进过去附于反应器外表面的一些附件(如保温支持圈、管架、平台支架等)的连接焊保温支承结构现多采用如图1-1-9所示的不直接焊于反应器外表面而是披挂其上的鼠笼式结构。当某些附件必须与反应器外壁相焊时，则应采用全焊透结构。特性的先进性与设计技巧是至关重要的。从工艺过程的角度出发，最关键的一点是要使反应进料(气液相)与催化剂颗粒〔固相)危及设备的安全使用，又会影响反应效率，还将使催化剂的使用寿命受到损害。从设备设计的角度说，值得特别注意的问题是，在保证内件具有高效性能和稳定操作的前器容积。入口扩散器(或称预气液分配盘设置目的典型结构型式击液体分配盘而影响分配效果；使气液产生预混合并尽可能扩散到整个反应器截面上示的周边开有长圆孔的扩散器还可起到积存进料中的一些锈垢均匀分散，与催化剂颗粒有效地接触，充分发挥催化剂的作用注意要点应垂直于入口扩散器两层水平挡板上的开孔应对中；(iii)水平挡板上的开孔应垂直(b)型：根据液体及沉积物量确定长槽孔的大小、数量和位置(i)最关键是应保证分配盘上不漏液，可采用耐高温填料垫密或其他措施来保证。积垢篮①冷氢箱目前国内外所用的气液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混合型积垢篮置于催化剂床层的顶部，是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至于引起床层压降过分地增加用以控制加氢过程放热反应引起的催化剂上床层来的高温物流安装后充水100mm高，一般以在50min度。应严格按照内件专利商规定的要求，或者对于喷射型或混合型，包括制造公差和梁在荷载作用下的挠度在内可按±5mm控制，对于溢流型， (iii)分配盘的设计荷载，应包括通过分盘上的液体量及分配盘自重(计算时，其许用应力按最高的操还要考虑在停工检修的工况，此时支承件至少还应满集中荷载的要求(i)积垢篮在装入反应器内时，其篮内应是空的。在装填催化点；(ii)积垢篮一般三角形排列，安装时用链条将其连在一起，并拴到上面的分配器支承梁上，还要考虑拴连链条应有足够的长度裕量，以能适应催化剂床层经运行后的下沉(可按下14及见图(i)冷氢管内设置的隔、挡板应使从两个开孔中喷出的氢气量是相当的；(ii)为发电偶在此与急冷氢进行热交换。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，而后又将具有均匀温度的气液混合物再均匀地分配到下面的催化剂床层上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而对操作温度进行监测。热电偶的安装有从筒体上径向插入和从反应器顶封头上在径向水平插人的形式中又有横跨整个截面的和仅插入一定长度的两种情况。以往床层测温基本采用铠在采用铠装热电偶的同时，还采用了一种 (flexiblethermocouples)的结偶开口接管上设置高密度的测点，并具有和对床层温度飘移能迅速反应等特性，可对床层截面温度进行多点测量，因而可对工艺过程进行有效的控制另外，为了监控反应(c)挥冷氢的作用效果，冷氢盘和冷氢箱应采用耐高温填料密封，或采取其他措施以保证不漏液，可按气液分配盘的试漏标准验收；(iii)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制。再分配盘的要求与气液分配盘相同 i平插人的热电偶套管要注意由于操作过程催化剂下沉和停工检修卸出催化剂时被压弯的可能性，特别是当反应器直径较大时更不可忽略;(ii)径向水平插人一定长度的热电偶，其套管与反应器筒体在现场焊接的焊缝曾有发生裂纹的实例，因此在设计时对于确定的设置位置应尽可能为现场施焊创造较为方便的条件，同时施焊操作也要更加细心；(iii)顶部垂构，以利套管在操作状态下因受热伸长时而不受到阻碍器器壁金属的温度器器壁金属的温度情况，也往往在反应器外表面的筒体圆周上或封头和开口接管的相关部位设置一定数量的表面热电偶剂床层，以减轻床层的压降和改善反应物料的分配要在出口收集器与下封头接触的下沿或与其连接的定心环的圆周上开设数个缺口，时排液用注：①近年几乎都在反应器顶部装填大孔隙的惰性多孔球或脱金属催化剂替代此结构1、热壁加氢反应器的损伤形式可能引起诸如高温氢腐蚀、氢脆、硫化物应力腐蚀开裂、铬-钼钢回火脆性破坏和奥氏体不锈钢堆焊层的氢致剥离等损伤。目前虽然在工程应用上已能够采取一些有效措施加以防止，其应采取的预防措施。防止或减轻加氢反应器可能发生如前表所列的各种损伤，在很大程度上主要取决于用于制其满足下列基本要求：具有良好的内在质量(致密性、纯净性和均质性)，这对于厚钢板和大截面锻件尤为重要；⑶应具有能在加氢苛刻环境下长期使用的耐环境脆化特性性能；⑷经济上要合理。损伤类型位主要特征对策高温氢腐蚀属在高温高压氢环境下操作的设备，所发生表面脱碳不产生裂纹，一般影响较轻，其钢材的强度和硬度局部有所下降而延性提高；二是内部脱碳与开裂。它是由于氢侵人扩散到钢中与固溶碳或不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲①可依据最新版的纳尔逊曲线来正确选择能抵抗高温氢腐蚀的②尽量减少钢材中对高温氢腐蚀产生不 ③制造中或在役中324垸又不能逸出钢外，就聚集在晶界空穴和/或夹杂物附近，形成很高的局部应力，导致钢材产生龟裂、裂纹或鼓泡并使强度、延性和韧性显著下降。由于这种脆性损伤是发生化学反应的结果，它具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。高温高压氢引起钢的损伤要经过一段时间，在此段时间内，材料的力学性能没有明显延性和韧性就会遭到严重的损伤。在发生高温氢腐蚀之前的此段时间称为"孕育期"(或称潜是非常重要的，它可被用来确定设备所采用钢包括钢种、氢压、温度、冷作程度、杂质元素含量和作用应力等许多因素氢脆的返修补焊后必须进④操作中严防设备超温；⑤控制外加应力水平1.1.5热壁加氢反应器的在役检验热壁加氢反应器由于可能发生的损伤形式较多，而且内表面又往往有不锈钢堆焊层，其在役检验的主要目的是要检查出反应器在使用条件(包括所经历的各种工况)下新产生和量和定位分析，然后应用断裂力学原理予以评价，以确定其是否可以继续使用还是需要修补或处理，并评估与推断其继续运行到下一周期的安全可靠性。除国家法规对在役设备规定的必检项目外，对热壁加氢反应器来说，应以检查有无高温氢腐蚀、氢致裂纹、堆焊层的氢致剥离裂纹和回火脆化程度(装有试块时)等为主要内容。检验的范围和数量一般可根据以下几方面进行综合考虑后确定：⑴使用中通常容易出现裂纹的部位，如法兰的梯形密封槽、主焊缝、开口接管的连接焊缝、内外部构件与壳体的连接裂纹的因素较多，但其中操作温度和氢分压是最重要的参数，由图1-1-23可见，操作的氢见到的；⑶根据过去的操作历史，包括温度、压力及其超温、超压和开停工(含发生异常情况的非正常停工)次数等情况；⑷根据过去的检验记录，如所记录的缺陷情况、返修部位等。下缺陷和主螺栓。关心的缺陷，主要是平面缺陷(如裂纹等)。而且，这类缺陷往往从应力集中部位的表面萌生。为此，在役检验主要应采用无损检测方法来发现它们。包括采用目视检查(VT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)和超声检测(UT)、以及TOFD检测。尤其超声检测和超声波衍射时差法检测都是有效的检测手段。此外，国外有时还采用声发射检查(AET)作为辅助的手段。因为仅依靠的检查结果来判断反应器的安全性尚有困难，一般都是对人检查中发现有强烈信号的区域再采用其他的无损检测方法进行仔细的复查。检查对象及具体检查对象及具体例检查方向①对象主法兰主焊缝③③开口接管连接焊缝内部支持圈凸台不锈钢堆焊层不锈钢内件的连接焊缝外构件连接焊缝举例角处缝封头接管下表面层接焊缝等座(外图号13546789主要缺陷平面缺陷体积缺陷体积缺陷体积缺陷平面缺陷平面缺陷平面缺陷平面缺陷平面缺陷从外壁UTMT②√√√√√√√√√VT√√√√√从内壁UTMT②√√√√√VT√√√主螺栓2裂纹√④量或金相显微组织的测定或检验。②UT可从法兰(法兰接管)的内表面或顶面进行。可采用UT方法。反应器在使用中的损坏，可用图1-1-25所示的曲线来示意。图中各曲线(或点)的含义：线①表示反应器在使用过程中由于材料(含焊缝)产生回火脆化、氢脆等损伤使设备并且由于各种机制可引起亚临界裂纹增长(即线③是逐渐向上升的)。当这两条线相交在一起时，反应器就会发生损伤。对缺陷进行处理。重整反应器目前，我国催化重整工艺有两种类型，即半再生重整工艺和连续重整工艺。它们所配备的重整反应器也因年处理量和工艺条件不同也有所区别。一般在半再生重整装置内，其年处理量规模小(＜40×104t/a)，反应压力高(一般操作压力为1.5MPa左右)，反应操作条件续重整工艺的发展，使我国炼厂的重整技术有了更快的提髙，它采用的反应器为移动床径向行再生和连续的循环流动，使反应后的失活催化剂在再生系统再生后又成为新鲜催化剂重新返回反应系统。1985年在金山石化厂建成第一套连续重整装置之后，相应地在各炼厂，都建成以生产高辛垸值汽油调合组分，或以结合聚酯等化纤生产需要的生产轻质芳烃(PX)为目的较大规模的连续重整装置。此类的重整移动床反应器按美国UOP公司专利中所选择的都是重叠式径向反应器(即四合一反应器)，按法国化IFP公司专利选择的是并列式径向反.轴向反应器(见图1-2-1)降增大。因此，此类结构只适用于年处理量低、反应压力稍高的装置中，例如，在20世纪国(15~30)×104t/a半再生重整装置内普遍采用轴向反应器结构。器新采用的材质全部为Cr–Mo钢，冷壁反应器的材质巳成了历史。轴向反应器的主要零部件∶1)人孔大法兰由于重整反应器是在氢气介质下操作，因此在结构上应要求尽量减少泄漏点，以提高设备的安全性。反应器上人孔是一个不可缺少的出入通道，油气人口分配器架设在人孔上是合理装时受力不均勾，就一定会有漏氢现象，因此，人孔大法兰和它的密封是关键。2)卸料口(包括测温口)，这是一种安全措施。3)人口分配器能使气体通过入口分配器很均勾地分配到反应器床层。人口的气体速度是不等的，因此，要设计成不等的开孔面积，以达到最好的油气分配效果。4)出口收集器不易堵塞等优点，保证油气能通过出口而不携带催化剂。5)冷壁轴向反应器的不锈钢套造成焊缝撕裂事故。反应器，a活动帽罩(扇形筒是可挪动的)；在图1-2-2(b)中，分气管为环形筒，盖板为固定帽罩，它可以四台单独并列组成连续重整c-2-2(d)中，是单台环形筒是径向反应器的主要零部件⑴中心管(集气管)中心管由内外两层不同结构的圆筒和筛网组成，内层圆筒的外表面按圆周方向均勾地开若干个小孔(孔径约φ5~6㎜)，该开孔率是中心管工艺设计的关键，合理的开孔率能使油气在整个流通面积上达到均匀分布。当开孔面积过大，气体通过床层的阻力降小，会造成沿中心即使在反应操作后期，也不会增加反应器的阻力降。⑵扇形筒或环形筒(分气管)此两种结构都能满足油气径向流动的要求。只是在制造、安装、维修方面各有特点。扇形筒由壁厚3㎜的Cr18Ni9Ti钢板制成，外表面(在朝向催化剂的一侧)上开有长10胀需要的间隙，并在反应器停工检修时，能很方便地从人孔(或顶部开孔处)卸出，进行清。重叠式径向反应器一般由三个或四个径向反应器重叠安装组合而成，每单台反应器的内构，重要指标，也是专利商验收和是否符合开工要求的-个重要数据值。从我国当前几个连续重密封板重新进行返修，直到符合要求为止。难度，因为长期在高温操作下会产生局部变形。⑷筛网网提供了更大的有效流动面积，所以界面速度低，增加了工艺过程的效率，由于筛网本身的强度高，筛面光滑，筛条精制，经久耐用，因此，减少了催化剂被破碎的可能性，也减少了停工时间和检修费用。1.3.1反应(沉降)器与再生器的相对位置⑴等高并列反应〔沉降)器与再生器并列布置在等高的钢架上，两器间催化剂用两根II形管连接并-3-1所示。⑵高低并列⑶三器并列形管和提升管连接并输送催化剂，三器并列式占地面积大，烟道复杂，投资较大。⑴沉降器与再生器同轴管易断裂，安全度稍差，再生器旋风分离器检修更换和汽提段清焦困难，如图1-3-4所示。⑵沉降器与再生器和烧焦罐同轴1-3-1等高并列式两器系统⑴沉降器和第一再生器(以下简称一再)同轴与第二再生器(以下简称二再)并列，催化剂通过待生立管、半再生II形管、再生斜管和外提升管输送，完成催化剂循环。一再更换蒸气管易断裂，汽提段结焦处理困难，如图1-3⑵第一再生器和第二再生器同轴与沉降器并列只在一再顶设旋风分离器系统，烟气只从一再顶去三级旋风分离器，减少了一、二再两根烟道处理的麻烦。投资省，结构简单，但沉降器顶标高较高。②二再上、一再下同轴与沉降器并列，催化剂通过待生斜管，半再生立管、再生斜管、提升管输送，完成催化剂循环，一再设旋风分离器系统，二再多采用外旋风分离器系统，一、1.3.2反应(沉降)器的结构1.提升管反应器结构⑴预提升段预提升段位于提升管底部。催化剂从再生斜管斜上方进入后需及时松动流化、重新分布、转向、加速、提升，运动复杂，设计难度很大，分布和提升结构设计的好坏直接影响催化剂①蒸汽分布环用于松动、流化底部催化剂，使催化剂在底部分布均匀，以利提升。②预提升蒸汽分布器为一多喷嘴蒸汽分布板，用以均匀分布加速蒸汽、提升催化剂。⑵进料段和喷嘴进料段位于预提升段上。催化剂转向、提升、分布均匀后为进料段，喷油反应，喷嘴的雾化效果对反应的产品收率和分布影响很大，按喷嘴的雾化型式分为以下种类：⑷中止反应段同轴式提升管两器系统沉降器与一再同轴与二再并列式反再液膜雾化。要求油压高、蒸气压力高、喷嘴压降大。③气泡雾化喷嘴蒸汽经由小孔进人油所在的外腔，使得油中产生大量气泡，从出口喷出，喷嘴节能髙效，采用较低的油压和使用较少的雾化蒸汽就能使油达到理想的雾化效果。⑶第二反应段为降低汽油烯烃含量，新催化在提升管反应后设第二反应器(简称二反)，二反采用床层反应，下设分布板。图1-3-9进料弯管和分布板结构图1-3-9进料弯管和分布板结构油或水来降温减慢和中止反应。器并列2.提升管反应出口与沉降器旋风分离系统的结构死，油气不进入旋风分离器外沉降器壳内，沉降器内基本不结焦，但结构复杂，投资高，操连接满足热补偿需要，油气不进人沉降器大外壳，沉降器内不结焦安全可靠，但结构复杂。.旋风分离系统⑴旋风分离器的结构形式⑵料腿料腿上端与旋风下口相焊铅垂或小于15。垂直悬吊于器内。其作用是防止气体反窜，确旋风分离器正常工作。⑶拉杆⑷旋风和料腿夹持导向结构连接拉杆时，多采用夹持导向结构，用以抵抗振动载荷。⑸料腿下端密封设施⑹集气室与吊挂①内集气位于壳体内，吊于上封头顶，由筒体和封头或筒体、锥底和封头组成。阀悬舌板式翼阀a)二级旋风分离器〔二旋)出口管焊于集气室球形顶盖，一级旋风分离器〈一旋)用吊杆裂，现已少用，如图1-3-15所示。b)二旋出口管焊于集气室锥底，一旋出口管悬吊于集气室筒壁，都与集气室连接，悬吊于。挡板挡板c)二旋出口管焊于集气室，一旋吊于横梁上，横粱一端焊在集气室外壁上，另一端用铰链构承外集气室。外集气室按形状有：卧式、立式、椭球式和环管式，如图1-3–18所示，增加了再生器顶标高，吊装难度大。体处的标高等高，可满足轴向和径向膨胀的要求。4.旋流快分系统⑴旋流快分器三臂式向下旋转喷出式快分，催化剂喷出后沿封闭罩内壁向下。⑵封闭罩封闭罩在沉降器密相段中心，支承、固定有以下两种：外壳内的立板，使封闭罩不得转动、摆动和振动，又可向上、向下热膨胀。②封闭罩下部用裙座支承在沉降器外壳锥段上，裙座开孔应保证旋风分离下来的催化剂顺汽提段。⑶预汽提挡板分别固定于内提升管外和封闭罩内，用以快速将催化剂夹带的油气提前汽提出来。⑷溢流密封圈与封闭罩下口有一环形空间，轴向有一重叠段，汽提段的气体不能进人外壳与封闭罩之间的环形空间，而环形空间内的催化剂达到一定料位后可顺利进人汽提段。⑸气体分配器⑹承插式补偿器封闭罩上口与气体分配器通过承插式补偿器连接并密封。结构简单、可靠、效果好。⑶T形快分5.汽提挡板与汽提蒸汽盘管⑴汽提挡板①环形汽提挡板内环形挡板焊在内提升管外，无内提升管时，可焊在一个假管外，外环形挡板焊在汽提段外壳内，挡板上设若干通气小管，用以增强汽提作用。结构简单，制造安②条形汽提挡板在无内提升管、无隔热耐磨衬里的热壁汽提段可采用，因设计、制造、⑵汽提蒸汽管的形式和支、吊结构①直管式多与人字条形汽提挡板配合使用，汽提管一端与汽提段壳壁焊接，另一端用管卡固定在器壁的支耳上，现在很少采用。②环管式环形汽提挡板一般均用环管式，其支、吊结构：移动和径向膨胀。视环大小，可设二、三个水平夹。b)铰链悬吊。当环形汽提管入口管高于环管标高时采用，既能悬吊重量还能水平移动，视环大小，可设二、三个吊点。吊点标高与入口标高应相等。c)铰链支承。当环管入口管低于环管标高时使用，视环大小可设二、三个铰支，支点要与⑶格栅块焦，防止堵塞待生滑闽。⑴粗旋风分离器汽管的料腿，使油气与催化剂提前分离，减少过度反应，但结构复杂，操作难度大。⑷第一再生器⑸第二再生器⑷蝶形快分⑸伞帽快分构简单、压降小、磨损小、投资省、但效率低，现已很少采用，如图1-3-1所示。形式⑴单段床层式再生器(图1-3-2)⑵带烧焦罐的再生器(图1-3-3)⑶带预混合段的再生器(图1-3-26)图1-325伞帽快分⑹一再与二再同轴的再生器部，二再下设⑹一再与二再同轴的再生器部(图1-3-6)。2.烟气收集和旋风分离系统⑴再生器一般采用双级多组旋风分离器，悬挂于再生器顶壳体内，可向下和水平自由膨⑵设内集气室收集烟气，二级旋风分离器中心管与内集气室相焊，并悬吊其上，一级旋风⑶设内集气室收集烟气，二级旋风分离器中心管与内集气室相焊，并吊在内集气室筒壁向上凸出的吊包结构，使悬吊点与二旋悬吊点等高。⑷设内集气室收集烟气，二旋焊在内集气室上，一旋悬挂在横梁上，横梁用铰链悬吊，一端吊在内集气室筒壁，吊一端吊在外壳内壁。⑸设外集气室收集烟气，外集气室置于再生器顶外，有卧罐式、立罐式、椭球式和环管个或两个铰链悬挂在凸出外壳的一个吊挂包筒内，悬吊点要与二旋悬吊点满足等高悬吊要⑹拉杆结构拉杆是增强旋风分离器系统的整体刚度和防振构件，决非可有可无，拉杆将能力，还改变了单个旋风分器的自振频率，减少了共振的可能。3.外旋风分离系统收需要，外旋系统有以下两种：⑴单级外旋风分离系统旋风分离器均匀布置在二再壳体顶封头外，通过弹簧支承在二再顶外的钢架上，料腿顺⑵双级外旋风分离系统封头上，料腿从顶封头插人二再，料腿直插人二再分布器上方，并设翼阀、用夹持结构将料架上，外旋风分离器和二再外壁温度相近，热膨胀差小，膨胀基本协调。结构较单级复杂，但分离效果大大提高，可较好满足回收催化剂的要求。4.主风空气分布器主风进入再生器烧焦的主要要求是主风应均匀分布与催化剂充分接触，这就要求主风分布器要将主风分布均匀。主风分布器结构。有以下三种：①总管由外壳底部引人，并支承整个分布器的结构和重量。上端用封头封死。支管除直的外还有环状支管，结构多变但都是在支管上设多个喷嘴，以利主风分布均匀。得与壳壁再相焊支承。⑵环状主风分布器主风多由壳体底封头向上引入或外壳壁径向引入。大环在外，管径大；小环在内，标高约高于大环，管径小。可由两个主风入口分别进入，也可从一个人口引人，在器内连通。整环刚性好，不易变形，但主风从环的一处引入，环向分布欠佳，催化剂不易排除，支承结构应考虑热膨胀，采用的支吊结构主要有：膨胀方向上设计铰链板，用一对可转动的铰链来解决热膨胀问题。b).水平夹持结构若主风入口与分布环管同标高，则无垂直方向膨胀问题，水平径向膨胀问题，可采用允许水平方向自由移动的承重结构，水平夹持构件。②两半环组成的环形分布器整环分布器由于各喷嘴离主风入口距离不等，而引起喷入气体⑶分布板满足分布板受热后径向膨胀的需要。为防止烘炉或短时过热和磨损，分布板上下两面均设耐布板直径太大时，分布板径向热膨胀量大，在支承裙筒下外壳连接处产生很大热变形和热应力，容易引起裙筒失稳和分布板变形鼓泡(图1-3-30)。5.重叠式一、二再生器之间的结构⑴分布板设分布板较好，分布板结构与单个再生器的相同。⑵空气环有衬里，一再烧焦需要的主风用环管引人并分配均匀，空气环与单个再生器的空气环结构相同，环外设耐磨衬里。6.烧焦罐与再生器之间的结构⑴分隔锥、稀相管和粗旋风分离器烧焦罐下部密相烧焦，上部采用稀相管烧焦，为降低进入再生器稀相烟气的催化剂浓度，在⑵外取热器⑵低压降分布板分隔锥、稀相管和粗旋风分离器占满了再生器密相，粗旋和料腿、拉杆、旋风料腿、翼阀等7.待生催化剂入口结构⑴船形溢流分布器。⑵旋转式切向人口侧引出烧焦后催化剂去提升管参加反应。8.再生催化剂出口结构⑴溢流漏斗为增加催化剂循环量，催化剂出口一般设计一个大锥形斗，按结构方式不同可分为：①固定式溢流斗下端固定在再生斜管内壁，顶端伸入再生器内一定高度的锥斗，由于澎胀②悬挂式溢流斗溢流斗较大较高时多设计成此形式，漏斗用螺栓或卡子等悬挂在再生器外造、安装难度大。⑵淹流锥管再生斜管内壁。取热元件可放在再生器内，也可另设计一个壳体放在再生器外，按取热元件放置位置不同分为内取热器和外取热器：⑴内取热器构。a。不需整圈，根据再生器内部结构布置可长、可短，布置方便，元件分若干组，末端不固定可满足热膨胀伸长需要，承重固定、导向比较方便(图1-3，器特点是投资大，占地多，取热量可调节，调节催化剂流量可很好的调节再生温度，方便、灵活地满足了催化再生器操作需要。按催化剂流动方向不同分为：①下流式外取热器取热管处于密相流化床中，传热系数髙、效果好、耗风小；但催化剂入生变形弯曲。外取热器布置要求再生器有足够的标高。②上流式外取热器取热管处于流化床稀相，传热效率低、耗风量多，但布置方便，再生器联箱、集水联箱举趋势与水流动方向一致，不会产生汽阻现象。具有较高的水力可靠性和操作可靠性，但焊残余应力(图1-3–32)。管束取体热处理。应器这类搅拌器是应用最为普遍的一种。它是将搅拌装置安装在立式设备的中心线上，如图率可以从0.1KW到数百KW，常用的为WKW直径大，所传递的扭⑵偏心式搅拌反应器了液层间的湍动，使搅拌效果明显提高。但偏心式搅拌容易引起.振动，一般多用于小型设⑶傾斜式搅拌反应器设备的上缘，搅拌轴倾斜插入筒体内，如图1-4-3所示。器⑷底式搅拌反应器它可使底部出料口处得到充分搅动，使输料管畅通。大型聚合反应器常采用此种搅拌设备。底式搅拌的突出缺点是轴封困难。另外搅拌器下部至轴封处的轴上常有固体物料粘积，经注入速度应大于聚合物颗粒沉降的速度，以防止聚合物沉降结块，而且检修搅拌反应器及轴封时一般需将釜内物料排净。⑸卧式搅拌反应器组搅拌装置的结构，用于充气的搅拌。⑹旁入式搅拌反应器简单。对于大型设备，为了不需抽出设备内的物料，多半在设备内设置断流结构。搅拌反应器主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。搅拌装置包括传动装置、搅拌轴和搅拌器。由电动机和减速目的：轴封为搅拌罐和搅拌轴之间的动密封，以封住罐内的流体不致泄漏。另外还有工艺接管及防爆装置等。作温度和操作压力下，为物料完成搅拌反应过程提供空间。面高度，需安装温度计、压力表、液面计、视镜和防爆安全泄放装置等。⑴罐体的长径比度i径和高度(图1-4-8。选择罐体的长径比主要考虑其对搅拌功率的影响、对传热的影响及物料反应对长径比的要求。1)罐体长径比对搅拌功率的影响一定结构型式的搅拌器直径与搅拌罐体内径有一定的比例关系。随着罐体长径比的减小，器直径的五次方成正比。所以，随着罐体直径的增大，搅拌器的功率增加更多。因此，除了需要较大搅拌作业功率的搅拌过程外，长径比可考虑得大一些。2)罐体长径比对传热的影响大，夹套的传热面积也就越大。同时，长径比愈大，传热表面距离罐体中心越近，传热效果。3)物料反应对长径比的要求罐罐体内物料类型气-液和物料类一般搅拌器发酵罐类H/Di⑵搅拌反应器罐体的裝料量(1-1)(1-1)(三)罐体的直径和高度在确定长径比和装料系数之后，先忽略罐底封头容积，此时V≈π/4D2iH≈π/4D3i[H/Di]故4V0[H0[H]n1i3iDi将式(1-2)计算出的结果圆整成标准直径即为罐体的直径，将此直径值代人下式得罐体的高度H=Vv=4[V0v](1-3)Di14Di14i⑷罐体壁厚的确走套，则按内压容器设计筒体及封头壁厚，以操作时釜内最大压力作为工作压力；如带夹套，则反应器罐体及下封头的壁厚应分别按承受内压和外压计算，取二者中较大值。器内构件，便于清洗，不占用有效容积。⑴夹杏外壁形成密闭的空间。在此空间内通人加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。夹套最高温度/℃夹套类型整体夹套型钢夹套蜂窝夹套半圆管夹套U型短管支撑式折边锥体式套，传热面积大，是最常用的结构，如图1-4-9(b)所示。根据夹套与筒体的连接方式不同，夹套分为可拆卸式和不可拆卸式。可拆卸式用于夹套内的连接处，做成锥形的称为封口锥，做成环形的称为封口环，如图1-4-10所示。当下封头传热性能差。为提高传热效率，常采取以下措施：①在筒体上焊接螺旋导流板，以减小流道截面积，增加冷却水流速；②进口处安装扰流喷嘴，使冷却水呈湍流状态，提高传热系数;③夹套的不同高度处安装切向进口，提高冷却水的流速，增加传热效果等。2)型钢夹套型钢夹套一般用角钢与筒体焊接组成，如图1-4-12所示。角钢主要有两种布置方式：沿筒体外壁轴向布置和沿容器筒体外壁螺旋布置。型钢的刚度大，不易弯曲成螺旋形。套半圆管夹套如图1-4-13所示。半圆管在筒体外的布置，既可螺旋形缠绕在筒体上，也可沿筒体轴向平行焊在筒体上或沿筒体圆周方向平行焊接在筒体上，见图5-17。半圆管或弓焊缝多，焊接工作量大，筒体较薄时易造成焊接变形。4)蜂窝夹套式两种型式。夹套向内折边与筒体贴合好再进行焊接的结构称为折边式蜂窝夹套，如图蜂窝夹套，蜂窝孔在筒体上呈正方形或三角形布置。⑵内盘管损失小，传热效果好，但检修较困难。内盘管可分为螺旋形盘管和竖式蛇管，其结构分别如。搅拌反应器的搅拌装置包括搅拌器、传动装置及搅拌轴。⑴搅拌器的功能与流型环流动。这种循环流动的途径称为流型。质、搅拌器转速等因素。对于搅拌机顶插式中心安装的立式圆筒，有三种基本流型。向流很差。上述三种流型通常同时存在，其中轴向流与径向流对混合起主要作用，而切向流应加以抑⑵挡板与导流筒1)挡板通常可在罐体内加入挡板。一般在罐体内壁面均匀安装4块挡板，其宽度为罐体直径的1/12~1/10。当再增加挡板数和挡板宽度，功率消耗不再增加时，称为全挡板条件。全挡板挡板，装有垂直换热管时一般可不再安装挡板。2)导流筒叶，如图1-4-21所示。通常导流筒的上端都低于静液面，且筒身上开孔或槽，当液面降落约为罐体直径的70%。当搅拌器置于导流筒之下，且罐体直径又较大时，导流筒的下端直⑶典型搅拌搅拌器的形式很多，典型的有浆式、推进式、涡轮式和锚式搅拌器。1)桨式搅拌器桨式搅拌器是搅拌器中结构最简单的一种搅拌器，如图1-4-22所示。一般叶片用扁钢制式两种。主要应用在：液-液系中用于防止分离、使罐的温度均一；固-液系中多用于防止固能用于以保持气体和以细微化为目的的气-液分散操作中。桨式搅拌器主要用于流体的循环，由于在同样排量下，折叶式比平直叶式的功耗少，操常用尺寸常用尺寸常用运转条件B=2n上并设置多层桨叶时，可用于高粘度液体的低速搅拌。在层流区操作，适用的介质粘度可达流动状态低转速时水平上下循环流流作用常用介质粘度s2)推进式搅拌器推进式搅拌器(又称船用推进器)常用于低粘流体中，如图1-4-23所示。标准推进式搅器的直径较小，d/D=1/4~1/3，叶端速度一般为7~10m/s,最高达浆式搅拌器通过高速转动的桨叶能获得较好的搅拌效果，主要用于液-液系混合、使温度均匀，在低浓度固-液系中防止淤泥沉降等。推进式搅拌器的循环性能好，剪切作用不大，属于循环型搅进式搅拌器常用参数高叶端线速度可在500r/min以下，适用介质粘度可达小于常用尺寸(以0.33居多)B=2,3,4(以n流动状态轴流型，循环速采用挡板或导流筒则轴向循环更强常用运转条件常用介质粘度范围3)涡轮式搅拌器、分散得很细，适用于低粘度到中等粘度流体的混合、液-液分散、液-固悬浮，以及促进良好常用尺常用尺寸n后弯角n=45º常用运转条件折叶式折叶式常用介质粘度范围小于折叶和后弯叶小于小于折叶和后弯叶小于流动状态两个循环流于轴流型开式涡轮盘式涡轮达如开式涡轮4)锚式搅拌器锚式搅拌器在容器壁附近流速比其他搅拌器大，能得到大的表面传热系数，故常用于传热、数常用运转条件常用运转条件常用介质粘度范围常用尺寸为了增大搅拌范围，可根据需要在桨叶上增加立流动状态不同高度上的水平环向流2、传动装置及搅拌轴⑴传动裝置速机、联轴器及机架。常用的传动装置如图1-4-26所示。P+PP=sen单支点机架1-机架；2-上轴承；3-下轴承2)减速机选型动效率高的齿轮减速机和摆线针轮行星减速机。3)机架机架一般有无支点机架、单支点机架(图1-4-27)和双支点机架(图1-4-28)。无支点机架一般仅适用于传递小功率和小的轴向载荷条件。单支点机架适用于电动机或减速机本身可反应器一般采用悬臂轴，对悬臂轴选用机架时应考虑以下几点：的滚动轴承，另一个支点为滑动轴承的双支点承，另一个支点在机架上的滚动轴承组成的双支点支承悬臂式结构。③当减速机中的轴承不能承受液体搅拌所产生的轴向力时，应选用双支点机架，由机架上两个支点的滚动轴承承受全部轴向力。这时搅拌轴与减速机输出轴的联接可采用弹性联轴封要求较高的场合以及搅拌轴载荷较大的情况，一般都推荐采用双支点机架。⑵搅拌轴搅拌轴可设计成一段，但当轴较长时考虑安装、检修、制造等因素，有时将轴分成上下两PP减减速机类型摆线针轮行星减速机利用少齿差内齿合行星传动传动效率高，传动比大，结构紧体积小，承载能对过载和冲击载荷有较强的承受能力，允许正反转，可用于防爆要求齿轮减速机两级同中距并流式斜齿轮传动在相同传动比范制造成本低，结构简单，装配检修方便，可以正荷，可用于防爆要求圆柱蜗杆减速机圆弧齿圆柱蜗杆传动凹凸圆弧齿廓齿承载能力高，体用于搪瓷玻璃反应罐，可用于防爆三角皮带减速机单级三角皮带传动结构简单，过载时能打滑，可起但传动比不能保持精确，不能用于防爆要求特性参数(r/min)输入功率/kW传动效率传动原理主要特点1)按扭矩计算轴的强度下述近似方法进行计算，然后用增加安全系数以降低材料许用应力的方法弥补由于忽略受弯曲作用所引起的误差。轴承受扭转时的强度条件是T=Mt[T]maxWPWp—抗扭断面系数，m；表1-4-8几种材料的[τ]值材料材料A0A、35而对于实心轴Ntn W=(1-7)故搅拌轴的直径N(1-8)(1-8)e2)轴的刚度计算为了防止转轴产生过大的扭转变形，以免在运转中产生振动引起轴封泄漏，应将轴的扭转变形限制在一个范围内，即规定一个设计的刚度条件。工程上以单位长度的扭转角度φ不得超过即=t=t.[] GJ几p(0.25º~0.5º)/m;在一般传动中取(0.5º~1º)/m。3)3)轴的临界转速临界转速nc。轴在靠近临界转速转动时，常因强烈振动而损坏，因此,工程上要求轴的旋转搅拌器一般转速较低，很少进到第二、第三临界转速。搅拌介质体液-液搅拌器(梁式除外)c桨式搅拌器c≤0.7c(0.45~0.55)柔性轴高速搅拌器≠=1.3~1.6cccc搅拌轴的转速在200r/min以上时，应进行临界转速的验算。临界转速与支撑型式、支撑端外伸单层及多层搅拌器(图1-4-29)的第一临界转速按下式计算3EImLmL2(L+B)D11cLmALB123转速计算图4)悬臂支撑的条件悬臂支撑的搅拌轴，为了防止轴端产生过大的挠度，满足下列条件L14~5BLd式中⑵填科修，影响生产，发展趋势是尽量避免采用中间轴承或底轴承。49924866517L/BA轴封是搅拌反应器的一个重要组成部分。搅拌反应器轴封的作用是保证设备内处于正压或真空状态，并防止反应物料逸出或杂质渗人。主要型式有填料密封和机械密封两种。⑴填料封的结构及工作原理调整压盖的压紧力，