《加氢反应器简介.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《加氢反应器简介.ppt（48页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、加氢反应器简介 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望前言前言加氢装置的临氢设备操作条件相当苛刻。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。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。爆炸及发生二次灾害。制造条件要求高，造价昂贵，一般动、静制造条件要求高，造价昂贵，一般
2、动、静高压设备费用约占整个装置建设投资的高压设备费用约占整个装置建设投资的30%40%或更高。或更高。前言前言所以对这些设备的设计和制造都很重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，提出至少要视，特别是加氢反应器，提出至少要满足以下几点要求：满足以下几点要求：1.满足工艺过程各种运行方案的需满足工艺过程各种运行方案的需要；要；2.使用可靠性高使用可靠性高；3.维护检修方便，所需时间短；维护检修方便，所需时间短；4.投资费用较低。投资费用较低。前言前言 加氢反应器是加氢装置的核心设备。操作条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，反应器的设计件苛刻，技术难度
3、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。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备特别是反应器技术相应得到很快的发展与显著的进步。显著的进步。主要表现：主要表现：(a)可靠性；可靠性；(b)大型化。大型化。加氢反应器进步加氢反应器进步 *材料制造技术的发展，质量明显提高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等
4、等方面。最终反映在材料的内质特性(纯洁性、致密性、均质性纯洁性、致密性、均质性)非常优越。非常优越。*制造技术的进步制造技术的进步n如制造装备、制造工艺、焊接技术如制造装备、制造工艺、焊接技术(含堆含堆焊技术焊技术)、热处理技术、检测技术等等都、热处理技术、检测技术等等都有很大进步。有很大进步。加氢反应器大型化加氢反应器大型化 为了获得较佳的经济效益，装置日趋大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。型化，也带来了反应设备的大型化。例如：例如：国外加氢反应器大型化进展例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国内加氢反应器大型化进展例加氢反应器本体结构特
5、征加氢反应器本体结构特征单层结构单层结构n钢板卷焊结构钢板卷焊结构n锻焊结构锻焊结构多层结构多层结构n绕带式绕带式n热套式热套式反应器本体结构特征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。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，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：构，一般有如下优
6、点：n锻件的内质特性锻件的内质特性(纯洁性、致密性、均质性纯洁性、致密性、均质性)好；好；n焊缝少，特别是没有纵焊缝，从而提高了反应器耐周焊缝少，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；向应力的可靠性；n制造装配易保证，可生产锻件的制造厂，制造周期较制造装配易保证，可生产锻件的制造厂，制造周期较短；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可设计和制造成对于防止某些脆性损伤很有好处的结构。构。反应器本体结构特征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，使用过程中对焊缝检查维护的工作量少，无损检测容易无损检测容易n锻造结构的材料利用率比板焊结构低，锻造结构的
7、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。当壁厚较薄时，其制造费用相对较高。一般，厚度大于一般，厚度大于160mm时采用较合适，时采用较合适，壁厚越厚，锻造结构的经济性更显优越。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反应器细部结构的改进*支持圈结构的改进支持圈结构的改进反应器细部结构的改进反应器细部结构的改进*法兰密封槽的改进法兰密封槽的改进反应器细部结构的改进反应器细部结构的改进*裙座结构裙座结构的改进的改进反应器细部结构的改进反应器细部结构的改进*裙座结构裙座结构的改进的改进反应器细部结构的改进反应器细部结构的改进*增设热箱增设热箱反应器内件型式及作用反应
8、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。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、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。冷氢箱、热电偶和出口收集器等。反应器内构件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
9、(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
10、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
11、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
12、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。加氢装加氢装置反应过置反应过程会放出程会放出大量的热大量的热量。量。冷氢箱冷氢箱内件名称 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
13、，以利操作受热时伸长不受阻碍。热电偶热电偶内件名称 设置目的及有关说明 典型结构型式 注意要点 出口收集器 用于支承下部的催化剂床层，以减轻床层的压降和改善反应物料的分配。见图10 出口收集器与下封头的下沿或与其连接的定心环圆周上应设数个缺口，以便停工时排液用。出口收集器出口收集器反应器内件型式及作用反应器内件型式及作用在反应器内件设计中最关键的一点是要使在反应器内件设计中最关键的一点是要使反应进料反应进料(气液相气液相)与催化剂颗粒与催化剂颗粒(固相固相)有有效地接触，在催化剂床层内不发生流体偏效地接触，在催化剂床层内不发生流体偏流现象。流现象。从设备设计角度说，有两点是特别值得注从设备设计
14、角度说，有两点是特别值得注意的：意的：n内件要具有高效和稳定操作的性能；内件要具有高效和稳定操作的性能；n最大限度地利用反应器容积。最大限度地利用反应器容积。加氢反应器使用中的保护加氢反应器使用中的保护 为防止加氢反应器可能发生的各种脆性损伤，为防止加氢反应器可能发生的各种脆性损伤，在使用、开停工或停工卸剂进行在役检验时，在使用、开停工或停工卸剂进行在役检验时，采取以下几点措施是很有效果的。采取以下几点措施是很有效果的。n对于采用回火脆性敏感性较强的钢材对于采用回火脆性敏感性较强的钢材(如如2Cr-1Mo钢钢)制造的反应器，在初次开工运行后的重新制造的反应器，在初次开工运行后的重新开停工时，应
15、采用热态型的开停工方案。开停工时，应采用热态型的开停工方案。n在停工过程中宜有一段在停工过程中宜有一段300350的保持时间，的保持时间，让操作时所吸藏的氢尽可能地散逸出器壁外，以最让操作时所吸藏的氢尽可能地散逸出器壁外，以最大限度地减少器壁中的残留氢含量。大限度地减少器壁中的残留氢含量。加氢反应器使用中的保护加氢反应器使用中的保护n开停工时必须严格执行操作手册的要求。为防止形开停工时必须严格执行操作手册的要求。为防止形成较大的热应力，推荐开工和停工时的升温和降温成较大的热应力，推荐开工和停工时的升温和降温速度分别不要超过速度分别不要超过2530/h和和25h。n要尽量避免非计划性的开停工。这
16、对保护反应器和要尽量避免非计划性的开停工。这对保护反应器和减轻其堆焊层的氢致剥离都是有效的。减轻其堆焊层的氢致剥离都是有效的。n当反应器安装或停工检验而打开顶部人孔时，一定当反应器安装或停工检验而打开顶部人孔时，一定要设置合适的防护措施，防止雨水飘入器内。要设置合适的防护措施，防止雨水飘入器内。n采取有关措施以防止器内有奥氏体不锈钢部位可能采取有关措施以防止器内有奥氏体不锈钢部位可能产生连多硫酸应力腐蚀开裂。产生连多硫酸应力腐蚀开裂。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 n针对降低硫含量这一问题，世界各主要石油公针对降低硫含量这一问题，世界各主要石油公司都已做了许多
17、努力。司都已做了许多努力。n这些努力除了表现在加氢新催化剂、新工艺技这些努力除了表现在加氢新催化剂、新工艺技术方面有较大突破外，还表现在新型加氢反应术方面有较大突破外，还表现在新型加氢反应器内构件的开发方面。器内构件的开发方面。n先进的加氢反应器内构件可使催化剂床层的径先进的加氢反应器内构件可使催化剂床层的径向温差维持在向温差维持在3左右。左右。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 n新催化剂、新工艺的作用能否得到充分发挥，新催化剂、新工艺的作用能否得到充分发挥，与反应器内构件性能好坏有着密不可分的联系。与反应器内构件性能好坏有着密不可分的联系。换言之，内构件作用发
18、挥的好坏同样直接影响换言之，内构件作用发挥的好坏同样直接影响到催化剂寿命、产品质量和装置的运转周期。到催化剂寿命、产品质量和装置的运转周期。n在清洁燃料油生产过程中，采用一套好的内构在清洁燃料油生产过程中，采用一套好的内构件技术所得到的效果决不亚于换用一种活性更件技术所得到的效果决不亚于换用一种活性更好的催化剂。好的催化剂。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 在在新新反反应应器器的的设设计计或或现现有有反反应应器器的的改改造造过过程程中，通常都遵循两条基本原则：中，通常都遵循两条基本原则：使反应器内的催化剂容量最大化；使反应器内的催化剂容量最大化；使催化剂的利用率
19、达到最大化。使催化剂的利用率达到最大化。合合理理地地选选择择和和设设计计反反应应器器内内构构件件，可可使使反反应应物物（气气体体和和液液体体）得得到到最最大大程程度度的的混混合合并并保保证证主主催催化化剂剂的的有有效效利利用用。在在加加氢氢反反应应器器中中，如如果果气气体体和和液液体体反反应应物物在在进进入入各各催催化化剂剂床床层层的的最最顶顶部部之之前前，其其物物料料和和温温度度已已达达到到均均匀匀分分布布，那那么么催催化化剂剂的的利用率就有可能达到最大化。利用率就有可能达到最大化。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 TOPSOE公司的反应器内构件技术公司的反应
20、器内构件技术 1.实实施施该该目目标标的的第第一一步步是是对对级级配配床床层层技技术术进进行行改改革革。采采纳纳了了特特殊殊设设计计的的惰惰性性顶顶床床层层材材料料并并开开发发出出了了高高活活性性的的环环状状TK催催化化剂剂以以取取代代通通常常用用在在加加氢氢反反应应器器内内催催化化剂剂顶顶床床层层上上的的惰惰性性球球。Topsoe惰惰性性材材料料的的空空隙率为隙率为53-55%，而普通惰性球只有，而普通惰性球只有33%。2.此此外外，多多种种活活性性环环状状TK催催化化剂剂取取代代了了惰惰性性球球后后能能够够提提供供更更多多的的活活性性接接触触面面，从从而而很很好好地地控控制制床床层层压压降
21、。降。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 TOPSOE公司的反应器内构件技术公司的反应器内构件技术 1.Topsoe公公司司开开发发出出第第一一代代分分配配盘盘被被称称作作“密密集集式式适适应应性性强强的的分分配配盘盘”（Dense-Array Tray）更更换换这这种种分分配配盘盘后后，床床层层径径向向温温差差不不到到5，催催化化剂剂相相对对活活性性提提高高了了250%。这这些些都都表表明明要要最最大大化化利利用用高高活活性性催催化化剂剂的的性性能能，需需要要有有好好的的反应器内构件。反应器内构件。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展
22、 TOPSOE公司的反应器内构件技术公司的反应器内构件技术 1.Topsoe公公司司又又开开发发出出汽汽举举式式（Vapor-Lift）分配盘分配盘 分分配配器器间间距距越越小小，滴滴点点数数越越多多，预预示示着着液液体体能能很很快快在在催催化化剂剂床床层层表表面面达达到到好好的的液液体体分分散散效效果果；塔塔盘盘水水平平度度必必须须认认真真考考虑虑，以以保保证证液液体体不不会会只只从从某某些些分分配配点点落落下下。为为确确保保液液体体均均匀匀流流过过所所有有的的分分配配器器，还还必须考虑到生焦和腐蚀物的堵塞问题。必须考虑到生焦和腐蚀物的堵塞问题。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应
23、器内构件技术的发展 TOPSOE公司的反应器内构件技术公司的反应器内构件技术 1.Topose液液体体分分配配盘盘的的优优点点是是：与与泡泡帽帽式式设设计计相相比比，该该分分配配盘盘上上的的分分配配器器底底座座小小很很多多，因因而而可可在在靠靠近近反反应应器器壁壁的的地地方方提提供供更更多多的的滴滴落落点点。由由于于靠靠近近反反应应器器壁壁的的催催化化剂剂得得到到了了充充分分利利用用，所所以以可可大大大大改改善善总总体体催催化化剂剂的的性性能能。在在大大多多情情况况下下，这这相相当当于于增增加加了了25%的的反反应应器器入入口口总总表表面面积积。使使用用“气气举举式式”分分配配盘盘后后，由由于
24、于滴滴落落点点的的数数量量大大幅幅度度增增加加，反反应应器器的的平平均均温温度度降降低低了了20。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 TOPSOE公司的反应器内构件技术公司的反应器内构件技术 1.Topose液液体体分分配配盘盘的的优优点点是是：Topsoe液液体体分分配配盘盘的的分分配配器器之之间间的的距距离离较较小小，即即最最外外侧侧的的分分配配器器与与反反应应器器壁壁之之间间的的距距离离小小，因因而而可可降降低低产产生生热热点点的的可可能能。在在许许多多情情况况下下，末末期期运运转转条条件件取取决决于于反反应应器器的的最最高高温温度度。如如果果能能够够保保持
25、持一一致的径向温度，则可大幅度提高运转周期。致的径向温度，则可大幅度提高运转周期。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 Shell公司的内构件技术公司的内构件技术 1.壳壳牌牌国国际际咨咨询询公公司司（Shell Global Solutions）与与标标准准催催化化剂剂技技术术公公司司（CC&T）一一直直是是合合作作伙伙伴伴关关系系。标标准准催催化化剂剂技技术术公公司司的的新新型型催催化化剂剂在在推推向向市市场场的的过过程程中中，总总是是与与壳壳牌牌国国际际咨咨询询公公司司的反应器设计技术结合在一起。的反应器设计技术结合在一起。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内
26、外加氢反应器内构件技术的发展 Shell公司的内构件技术公司的内构件技术 1.采采用用壳壳牌牌国国际际咨咨询询公公司司的的最最新新反反应应器器设设计计，一一是是可可使使反反应应器器体体积积利利用用率率从从65%提提高高到到86%，其其最最终终效效果果是是催催化化剂剂活活性性提提高高30%以以上上，初初期期运运转转温温度度降降低低12 以上；二是可使催化剂利用率最大化。以上；二是可使催化剂利用率最大化。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 Shell公司的内构件技术公司的内构件技术 1.壳壳牌牌国国际际咨咨询询公公司司开开发发出出的的高高分分散散（HD）分分配配盘盘和
27、和超超平平急急冷冷盘盘（UFQ），再再结结合合其其特特有有HD喷喷嘴嘴的的应应用用，可可使使滴滴流流床反应器催化剂利用率接近床反应器催化剂利用率接近100%。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 Shell公司的内构件技术公司的内构件技术 1.Shell内内构构件件可可将将催催化化剂剂利利用用率率从从80%提提高高到到接接近近于于100%，获获得得的的改改善善效效果果相相当当于于HDS活活性性提提高高25%，或或初初期期运运转温度降低转温度降低10。国内外加氢反应器内构件技术的发展国内外加氢反应器内构件技术的发展 洛阳石化工程公司反应器内构件技术洛阳石化工程公司反应器内构件技术 1.开发出了开发出了L型气液分配器和型气液分配器和L型急冷箱。型急冷箱。2.针针对对高高粘粘度度油油品品加加氢氢，开开发发了了BL型型分分配配器和器和BL型急冷箱。型急冷箱。END谢谢大家的光临！谢谢大家的光临！