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高压加氢换热器是在高温高压条件下进行换热的设备，主要应用于石化、化工、制药等行业的生产工艺中，一般用在反应器出口位置，以反应器产物和混氢原料为主进行换热。
因此要求高温高压。
当前使用的高压换热器基本上有两种形式，一种是法兰式、一种是螺纹锁紧环形式。
反应器出口位置的高压加氢换热器特点：1、高温高压：在反应器出口位置，温度和压力都很高，要求高压加氢换热器能够承受高温高压的工作条件；2、高效换热：高温高压换热器需要具有良好的换热效率，能够迅速将反应器产物和混氢原料进行换热，使其能够迅速降温，并维持生产工艺的平稳进行；3、稳定可靠：高压加氢换热器的工作环境恶劣，要求设备能够稳定可靠地工作，保证生产工艺不受影响法兰换热器的结构形式及优缺点1、平垫结构管箱法兰及管箱侧法兰之间的管板两侧用金属平垫。
优点:结构简单，便于制造。
当法兰与垫片热膨胀系数不同时，较为有利，尤其是在大直径的条件下。
缺点：垫片对轴向回弹补偿很小，一旦主螺栓与法兰有一定的温差时，当法兰的热膨胀大于主螺栓时，主螺栓的伸长超过它自己的弹性变形长度时，并且又处于工艺降温过程的条件下，就要发生泄漏。
采用的对策：缩短主螺栓长度改变密封效果，即尽量采用栽丝螺栓，但这样对于检修拆卸有较大的难度。
2、八角垫结构(图1)由于平垫的回弹较小，为了解决这个问题采用八角垫形式，目前广泛采用，但当换热器的直径较大时，也发现了泄漏问题。
八角垫材料往往与法兰的材料线膨胀系数不同，当温度比较高，直径大，因有较大的膨胀差制，很有可能泄漏。
而且经常发现八角垫密封面上有皱褶变形，法兰密封面槽上有压痕。
这就是检修时必须重新修复密封面，更换八角垫。
图1活动管板换热器（T-ST A R E-102）3、Ω形结构（图2）工厂生产中，如国外漏将产生较大的损害，对环境和人员带来很大的危险，所以人们采用Ω环结构。
优点：密封可靠，不容易发生泄漏，这种结构有较大回弹补偿，当主螺栓被拉伸较长时，超出弹性变形而不能补偿时Ω形可以张合，有比较大的补偿能力，食用安全可靠。
一.设计背景工程科学是关于工程实践的科学基础，现代过程装备与控制工程是工程科学的一个分支，因此，生产实习是工科学习的重要环节。
在兰州兰石集团实习期间，对化工设备的发展前景和各种化工容器如反应釜、换热器、储罐、分液器和塔器等的有所了解和学习。
生产实习的主要任务是学习化工设备的制造工艺和生产流程，将理论知识与生产实践相结合，理论应用于实际。
因此，过程装备与检测的课程设计的设置是十分必要的。
由于我们实习的加工车间正在进行加氢反应器的生产，而加氢反应器是石油化工行业的关键设备，其生产工艺和设计制造在化工设备中具有显著的代表性，为此，选择加氢反应器这一典型的化工设备作为课程设计的设计题目。
二加氢反应器的主要设计参数2.1：引用的主要标准及规范国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》（99）版GB150-1998 《钢制压力容器》GB6654-1996 压力容器用钢板（含1、2号修改单）JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定JB/T4709-2000 钢制压力容器焊接规程JB4744-2000 钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验JB/T4730-2005 承压设备无损检测JB4726-2000 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4728-2000 压力容器用不锈钢锻件GB/4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带GB/T3280-2007 不锈钢冷轧钢板和钢带GB/T3077-1999 合金结构钢GB/T14976-2002 流体输送用不锈钢无缝钢管JB/T4711-2003 压力容器涂敷与运输包装2.2 主要技术参数表一设计压力8.4MPa设计温度400℃最高工作压力7.8MPa最高工作温度343℃容器类别三类容器容积225立方米腐蚀裕量 5水压试验立式7.47／卧式7.55MPa盛装介质石脑油、油气、氢气、硫化氢主体材质 2.25Cr-1Mo2.3 结构特点该加氢精制反应器为板焊结构，其内径φ4000㎜，壁厚96.5㎜，由2节组成；封头内半径2043.5㎜，壁厚96.5㎜，总重量94550Kg。
渣油加氢反应器法兰密封技术探讨摘要：渣油加氢反应器属于高温高压临氢设备，其反应器封头和出入口管道法兰的密封性直接影响到装置平稳安全运行。
通过理论分析和实际操作，总结出一种比较可靠先进的螺栓安装方法。
关键词：渣油加氢；反应器；高温高压；密封；均匀载荷；安装某厂170万吨/年渣油加氢装置共有四台反应器，串联使用。
由于渣油是石油经蒸馏加工后剩余的残渣，质量差、杂质和非理想组份含量高，加工难度大，需要在超高压、高温和催化剂存在的条件下进行反应。
加上其内含易燃易爆的含氢介质，因此密封要求极高，不允许有任何泄漏，反应器的法兰紧固极其重要。
渣油加氢反应器属于高温高压设备，升压后螺栓载荷主要由两部分组成：一是流体静压力产生的轴向力使法兰分开需克服此种端面载荷；二是为保证密封性，要在垫片或接触面上维持足够的压紧力。
因此螺栓大、拧紧困难。
当反应器内压温度发生波动时，由于主螺栓很长，八角垫很小的变形都会使螺栓载荷发生明显的变化，直接影响着环垫的密封效果。
因此极容易产生泄漏，尤其在装置开停工时可能性更大。
1 法兰密封情况170万吨/年渣油加氢装置四台反应器属于高温超高压设备，其工作压力为16.5MPa，设计温度440℃，工作温度为390℃，设备共有4个头盖法兰，4个入口法兰，4个出口法兰。
密封垫片均使用八角钢垫。
八角垫密封属于线接触密封，具有径向半自紧的特点。
环垫的平均直径比环槽平均直径稍大，靠环垫与环槽的内外斜面接触并压紧形成密封环垫与环槽的斜面角度一般为23°。
高压换热器依靠螺栓拉力压紧八角垫来产生初始压力保持密封，因此法兰外圆直径厚度螺栓尺寸都很大。
法兰螺栓规格如下：升压后介质作用使八角垫径向扩张，八角垫与环槽的斜面更加贴紧产生自紧作用。
但介质压力升高同样使螺栓和法兰变形，造成密封面的相对分离，压紧力减小，因此它对温度、压力的波动非常敏感。
2 可能产生的泄漏情况通常，流体在法兰密封面的泄漏有两种途径，一是垫片渗漏，二是压紧面泄漏。
加氢反应器结构设计与优化现状分析加氢反应器是一种常见的化工设备，用于加氢反应，将有机物质中的多个双键或多个三键加氢饱和成单键。
在石油化工、化肥、食品、医药等行业中都有着广泛的应用。
加氢反应器的结构设计与优化对于提高反应效率、降低能耗、延长设备寿命具有重要意义。
本文将对加氢反应器结构设计与优化现状进行分析。
一、加氢反应器的结构设计1. 反应器类型目前常见的加氢反应器类型有固定床反应器、流化床反应器和搅拌式反应器等。
固定床反应器是将催化剂填充在固定的反应器内，通过氢气的通入来进行反应。
流化床反应器是将催化剂悬浮在气体或液体流动介质中进行反应。
搅拌式反应器则是将催化剂悬浮在液态的原料中，通过机械搅拌来进行反应。
不同类型的反应器在结构设计上存在着差异，需要根据具体的反应条件和要求来选择合适的类型。
2. 反应器材质加氢反应器所选用的材质需要具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，一般选择优质的合金钢材料。
在材质选择上，需要考虑到反应器内部的高温、高压和腐蚀性气体对设备的影响，确保设备可以长期稳定运行。
3. 反应器密封加氢反应器在高温高压条件下进行反应，密封性能对于设备的安全运行至关重要。
合理设计和选择适合的密封结构可以有效防止气体泄漏，保证反应器内部的高压环境。
4. 催化剂的选用对于加氢反应器而言，催化剂是非常重要的一环。
合理选择催化剂对反应效率和产品质量有着直接的影响。
因此在反应器的设计中需要考虑到催化剂的填充方式、更换方式以及对催化剂的保护等方面。
5. 反应器的热平衡设计加氢反应过程是一个吸热反应过程，因此需要合理设计反应器的热平衡系统。
通过加入冷却系统和加热系统，有效控制反应温度，保证反应器的稳定运行。
1. 反应器流体动力学分析通过对反应器内部流体动力学特性进行分析，可以优化反应器的内部结构，改善流态化性能和传质传热性能。
合理设计反应器的进料口、出料口、填料结构等，可以提高反应器的传质传热效率，减少反应物的局部堆积，提高反应器的利用率。
加氢反应器结构设计与优化现状分析加氢反应器是化工生产中常见的重要设备，其结构设计和优化对于生产效率和产品质量起着至关重要的作用。
在过去的几十年里，随着化工工艺的不断发展和加氢工艺的广泛应用，加氢反应器的结构设计与优化也得到了不断的改进和提升。
一、加氢反应器的结构设计加氢反应器主要由反应器本体、加热装置、冷却装置、搅拌装置、进料装置、出料装置等部分组成。
其结构设计需要考虑到以下几个方面：1. 反应器本体：反应器本体通常采用圆柱形或球形，具有较小的表面积和较大的体积，以确保足够的反应空间和高效的传热传质性能。
2. 加热装置和冷却装置：加氢反应通常需要在一定的温度和压力下进行，因此需要配备相应的加热和冷却装置，以确保反应温度和压力的稳定和可控。
3. 搅拌装置：搅拌装置主要用于保持反应物的均匀分布，增加反应速率和提高反应效率。
常见的搅拌方式包括机械搅拌和气液搅拌等。
4. 进料装置和出料装置：进料装置需要确保反应物料的稳定进料和均匀混合，而出料装置需要确保反应产物的及时排出和有效分离。
二、加氢反应器的优化现状分析1. 结构优化：随着计算机辅助设计技术的不断发展，加氢反应器的结构设计也得到了极大的优化。
通过数值模拟和实验验证相结合的方法，可以有效地提高反应器的传热传质性能、减小流体阻力和提高操作稳定性。
2. 材料优化：随着新型高性能材料的不断涌现，加氢反应器的材料也得到了进一步的优化。
新型的耐腐蚀材料、高温高压材料和高强度材料的应用，可以有效地提高反应器的使用寿命和安全性能。
3. 过程优化：结合先进的控制技术和自动化技术，可以实现加氢反应器的过程优化。
通过智能化的控制系统和精准的参数调节，可以提高反应物料的利用率和产品的纯度，降低能耗和减小环境压力。
4. 安全优化：加氢反应器的安全性一直是工艺工程师们关注的重点。
通过对反应器的结构和运行过程进行全面的安全评估和优化设计，可以有效地预防事故发生，提高生产的安全可靠性。
加氢反应器结构设计与优化现状分析加氢反应器是化工生产中常用的一种反应器，主要用于将氢气与有机化合物进行反应，将其加氢转化成更稳定和更有价值的产物。
由于其在化工生产中的重要性，对加氢反应器的结构设计与优化现状进行分析具有重要意义。
一、加氢反应器的结构设计加氢反应器通常采用垂直或水平布置，其结构设计主要包括反应器壳体、密封装置、进出料口、换热器、搅拌装置等部分。
反应器壳体是加氢反应器的主体结构，通常采用优质合金钢材料制造，以满足高压高温条件下的工作要求。
密封装置是保证反应器内部气体不泄漏的关键部件，对其密封性能要求较高。
进出料口以及换热器则是用于将原料物料输送到反应器内部，并通过换热器来调节反应器内部的温度。
搅拌装置则是用于保证反应物料的均匀混合，并促进反应的进行。
二、加氢反应器的优化现状1. 结构设计优化目前，加氢反应器的结构设计优化主要体现在壳体材料的选用和结构的改进上。
壳体材料的选用对于反应器的安全运行具有重要影响，因此近年来，众多研究人员都致力于开发新型的反应器壳体材料，以提高其耐压耐温性能。
也有研究人员针对反应器的结构进行了改进，例如采用双壳结构设计，以提高其换热效率，降低工艺能耗等。
2. 运行优化加氢反应器的运行优化主要包括反应条件的优化、搅拌速度的调节、换热器的设计等方面。
在反应条件的优化方面，研究人员通过对反应温度、压力、催化剂种类及用量等进行优化，以提高反应的选择性和收率。
针对搅拌速度的调节和换热器的设计也是关键的运行优化手段，能够有效提高反应器的热传导效率，从而优化反应器的运行性能。
三、加氢反应器的发展趋势随着化工工艺的不断发展和技术的不断进步，加氢反应器领域也将迎来一系列新的发展趋势。
新型壳体材料的研发将成为未来重要的发展方向，如高温合金、碳纤维复合材料等，将为加氢反应器的安全运行提供更多选择。
新型催化剂和反应条件的研究将继续推动加氢反应器的性能提升，使其在有机化工反应中发挥更大的作用。
doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2019.07.063加氢反应器头盖密封质量控制探讨严伟德，敬大伟，高楠（中石油第二建设有限公司，甘肃兰州730060）摘要：加氢反应器是加氢装置的重要组成部分，反应器头盖因工况复杂，导致密封难度较大，密封不严，会导致整个装置不能正常运转。
为此，就其头盖拆装及密封问题进行探讨，提出有效的质量控制措施。
关键词：加氢反应器；头盖密封；质量控制；八角垫；定力矩紧固中图分类号：TE42文献标志码：A文章编号：1004-275X（2019）07-146-02Quality Control of Head Cover Seal of Hydrogenation ReactorYan Weide，Jing Dawei，Gao Nan（PetroChina Second Construction Co.,nzhou City,Gansu Province730060）Abstract:Hydrogenation reactor is an important part of hydrogenation unit.Because of the complexworking conditions of the reactor head cover,it is difficult to seal and the seal is not strict,which will lead to the failure of the whole unit.Therefore,this paper discusses the disassembly,assembly and sealing of the head cover,and puts forward effective quality control measures.Key words:Hydrogenation Reactor；Head cover seal；Quality Control；Octagonal cushion；Fixed moment fastening某石化公司柴油加氢装置加氢精制反应器停工进行填料更换，需拆装反应器头盖。
高压加氢反应器检验及缺陷修复探析【摘要】高压加氢反应器技术组件是现代化学工业生产设备技术系统中需要包含的技术组件之一，考虑到高压加氢反应器技术组件安装运行使用过程中实际面对的技术环境具备特殊性，做好针对高压加氢反应器技术组件的检验工作环节，对于控制确保高压加氢反应器技术组件在具体使用过程中长期维持程度充分的安全性和稳定性，发挥着极其重要且不容忽视的影响作用。
文章将会围绕高压加氢反应器检验及缺陷修复，展开简要的阐释分析。
【关键词】高压加氢反应器；检验；缺陷修复；探讨分析高压加氢反应器技术组件在具体使用过程中所处的环境，大量分布具备着温度较高、压力较高、直接与含氢元素物质接触，以及易燃易爆的介质类物质，鉴于此种情况，为控制维持高压加氢反应器技术组件基于具体化运行使用过程所具备的最优化安全稳定性，有必要选择和运用适当技术方法，推进开展针对高压加氢反应器技术组件的检验技术工作环节。
文章指向隶属于某BDO工业生产技术装置的高压加氢反应器技术组件基于检验技术活动推进开展过程中发现的技术缺陷问题，针对其引致形成原因和修复处理技术方法展开了简要介绍，旨在为来源于相关领域的国内外研究工作人员，以及一线技术工作参与人员，创造并且提供扎实且充分的参考指导支持条件。
一、高压加氢反应器技术组件的检验环节在2017年4月，来源于河南省锅炉压力容器安全检测研究院的检验技术工作人员，针对我国某化工企业BDO技术装置中涉及的各类特种技术设备推进开展了定期化检验技术工作环节。
在检验技术环节具体化推进开展过程中，借由对磁粉检测技术方法的运用，发现并且确定实际安装配置使用的高压加氢反应器技术组件之中，存在并且分布着数量较多的，沿着筒体环焊缝结构分布的外表面裂纹技术现象。
（一）高压加氢反应器技术组件的基本情况概述此次检验技术活动开展过程中涉及的高压加氢反应器技术组件，从2012年4月开始投入运行使用环节，其主要技术参数项目参见表1所示：表1：高压加氢反应器技术组件的主要技术参数项目分布（二）检验技术方法遵照《压力容器定期检验规则》指导文件，针对具体涉及的高压加氢反应器技术组件依次推进开展宏观检验技术环节、厚度测量检验技术环节、超声波检验技术环节、磁粉检验技术环节，以及渗透检验技术环节等。
高压加氢装置反应器封头密封结构性能探析
摘要：根据高压加氢装置操作条件，从设备的运行工况、密封形式、结构特点及运行效果等方面对高压反应器常用的封头密封垫片进行认真的分析。
关键词：高压反应器密封结构分析
加氢的工业装置有多种类型，按反应器的作用又分为一段法和两段法。
两段法包括两级反应器，第一级作为低压加氢反应阶段，第二级作为高压反应段。
一段法的反应器只有一个或数个并联使用。
针对高压加氢装置反应器长期处于高温、高压、易燃、易爆及强腐蚀环境，所以反应器封头的密封形式及密封效果就成了保证设备安全可靠运行的关键问题，现根据高压密封的特点及结构形式进行分析和讨论。
封头密封垫形式主要有平垫密封、双锥密封、卡扎里密封、伍德密封和金属八角环垫密封等。
1.高压密封的分类
反应器封头高压密封垫分类高压密封按其工作原理分为强制密封和自紧密封两大类。
强制密封是依靠联接件（螺栓）的预紧力保证容器的顶盖、密封元件和圆筒体端部之间具有一定的接触压力，以达到密封的目的。
自紧密封是随容器内的操作压力增加，密封元件与顶盖，圆筒体端部之间的接触压力也随之增加，依此实现密封作用。
这种密封的特点是压力愈高，密封元件在接触面间的压紧力就愈大，密封性能也就愈好。
操作条件波动时，密封仍然可靠。
但是结构比较复杂，制造较困难。
自紧密封按密封元件变形方式还可分轴向自紧密封和径向自紧密封。
按密封材料性质高压密封又可分为塑性密封和弹性密封。
塑性密封将使密封元件发生塑性变形，弹性密封使密封元件产生弹性变形。
2.高压密封的形式
压力容器常用的密封形式有如下几种：①强制密封有平垫密封，卡扎里密封和八角垫密封；②半自紧密封有双锥密封；③自紧密封有楔形密封，楔形垫组合密封（又称伍德密封），空心金属O形环密封，C形环密封，B形环密封，三角垫密封，八角垫密封和平垫自紧密封。
3.密封形式介绍
3.1.平垫密封
平垫密封的结构见图1，顶盖和筒体端部的密封面上均有三条三角环形沟槽。
平垫密封结构简单，加工方便，使用成熟，在直径小，压力不太高的场合密封可靠，但当结构尺寸大压力高时，螺栓尺寸也大，结构笨重、装拆不便，每次
检修都得更换垫片，一般适用于温度不高，压力及温度波动不大的中、小型高压设备上。
3.2.卡扎里密封
卡扎里密封是一种强制式密封，有外螺纹卡扎里密封、内螺纹卡扎里密封和改良卡扎里密封三种形式。
其中外螺纹卡扎里密封用得最多，它的垫片是一个横断面呈三角形的软金属垫，由铜或铝制成。
容器的筒体法兰与端盖用螺纹套筒连接，通过拧紧压紧螺栓加力于压紧环而压紧垫片来实现密封。
这种结构的优点是省去了筒体端部与端盖的连接螺栓，拆卸方便，属于快拆结构；垫片的面积也可较小，因而所需压紧力及压紧螺栓的直径也较小；密封可靠，适宜于温度波动较大的容器。
但结构复杂，密封零件多，且精度要求高，加工困难。
这种密封结构常用于大直径、高压，需经常装拆和要求快开的压力容器。
内螺纹卡扎里密封的作用原理与外螺纹的基本相同，只是将带螺纹的端盖直接旋入带有内螺纹的筒体端部内。
密封垫片置于端盖与筒体端部连接交界处，其上有压紧环，通过压紧螺栓使密封垫片的内侧面和底面分别与端盖侧面和筒体端部面贴合实现密封。
它比外螺纹卡扎里密封省略一个较难加工的螺纹套筒，结构简单了一些，但它的端盖需加厚，占据了较多的压力空间，螺纹易受介质腐蚀，装拆也不方便，工作条件差。
一般只用于小直径的高压容器上。
改良卡扎里密封结构不用螺纹套筒连接端盖与筒体，而改用螺栓连接，其他均与外螺纹卡扎里密封相同。
无甚显著的优点，所以很少采用。
3.3.双锥密封。
双锥密封在端盖的突台上，在双锥面和端盖、筒体端部的密封面之间放置有软金属垫。
为了改善密封性能，在双锥面上还加工了二、三道半圆形沟槽。
此外，端盖突台的侧面（即与双锥面的套合面）铣有几条较宽的轴向槽，以便容器内介质的压力通过这些槽作用于双锥环的内侧表面。
其密封的实现一是通过拧紧主螺栓产生的压紧力，压紧双锥面与筒体法兰和端盖的密封面；二是容器内介质的压力（自紧力）通过端盖突台侧面的轴向槽作用于双锥环的内侧，也使双锥面与筒体法兰和端盖的密封面压紧。
所以也有人将这种密封形式称为半自紧密封。
由于其结构简单、加工容易、密封性能良好及拆装较方便，在我国高压容器上获得了广泛的采用，是国内最为成熟的高压密封结构。
缺点是端盖和连接螺栓尺寸较大。
3.4.伍德密封
伍德密封是一种自紧式密封的组合式密封，其结构是由浮动端盖、四合环压垫和筒体端部四大部分组成。
密封时首先拧紧牵制螺栓，靠牵制环的支承使浮动端盖上移，同时调整拉紧螺栓将压垫预紧而形成预密封，随着容器内介质压力的上升，浮动端盖逐渐向上移动，端盖与压垫之间，以及压垫与筒体端部之间的压紧力也逐渐增加，从而达到密封目的。
压垫的外侧开有1～2道环形沟槽，使压垫具有弹性，能随着浮动端盖的上下移动而伸缩，使密封更加可靠。
为便于从筒体内取出，四合环是由四块元件组成的圆环，又称压紧环。
这种密封结构的密封性能良好，不受温度与压力波动的影响，且具有装卸方便，适用于要求快开的压
力容器；端盖与筒体端部不用螺栓连接，所以用料较少，重量较轻。
但结构复杂，零件较多而加工精度及组装要求很高，浮动端盖占据高压空间太多等，以往多用于氮肥工业，因为存在上述不足，现已逐渐被其他密封所取代，但在一些直径不大，对密封有特殊要求（如压力、温度波动大）且要求快开的高压容器仍有采用。
4.结束语
通过对高压密封垫的分析梳理可见，高压密封的形式有很多种，在使用过程中要根据不同的场合选择合适的密封垫形式，这对以后的设备平稳运行有很大的帮助，综合考虑双锥面密封目前较为广泛使用，随着科学技术的发展，将会有新材料的和新技术不段的应用和推广，以更好地提高设备的密封效果。
参考文献：
[1]张红兵《化工厂机械手册》1998
[2]尹丹勤《石油化工设备技术》2004
作者简介：韩正管，1985年5月生，江苏沛县，美克化工股份有限公司，助理工程师。
