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加氢反应器的运行原理和结构组成及结构的作用说明1.运行原理:加氢反应器的运行原理基于化学反应中的氢气传递和质量传递原理。
当氢气和反应物进入反应器后，经过催化剂的作用，氢气和反应物发生化学反应。
在发生反应的过程中，催化剂的存在可以降低反应的活化能，从而加速反应速率。
2.结构组成:-反应器壳体:反应器壳体是加氢反应器的外部结构，用于包裹并保护内部反应物质。
通常由耐压和耐腐蚀性能良好的钢材制成。
-反应器催化剂:催化剂是加氢反应器中的核心组成部分。
它可以是金属催化剂，如铂、钯等，也可以是非金属催化剂，如硫化钼等。
催化剂通过提供反应表面，降低反应活化能，以促进化学反应的进行。
-反应器填料:反应器填料用于增加内部反应物与催化剂的接触面积，以提高反应效率。
常用的填料包括陶瓷环、金属环、填料包等。
-进料管道:进料管道用于将反应物和氢气引入反应器。
通常包括进料阀门和流量计等部件，以控制反应物的流量和进料速度。
-出料管道:出料管道用于将反应产物从反应器中排出。
通常安装有出料阀门、分析仪器等，以便对产物进行分析和调节。
3.结构的作用:-反应器壳体:反应器壳体起到保护反应物质以及催化剂的作用，同时能够承受反应压力和温度的影响。
-催化剂:催化剂能够提供反应表面，降低反应活化能，促进反应的进行。
不同的催化剂能够选择性地促进特定的反应。
-反应器填料:反应器填料能够增加反应物与催化剂之间的接触面积，改善反应效率。
-进料管道:进料管道用于控制反应物的进料速度和流量，确保反应物质的均匀分布。
进料管道还可以用于引入催化剂和其他辅助物质。
-出料管道:出料管道用于将反应产物从反应器中排出，并进行分析和处理。
出料管道能够控制反应产物的流动速度和排出量。
总之，加氢反应器的运行原理建立在氢气传递和质量传递原理之上，在结构组成方面，反应器壳体起到保护作用，催化剂提供反应表面，反应器填料增加反应物与催化剂的接触面积，进料管道和出料管道分别控制反应物的进料和产物的排出。
加氢装置的组成与设备说明危险因素防范措施加氢装置是指将氢气注入维修、安装的设备或容器中的设备。
一般来说，加氢装置主要由以下组成部分构成：气体供应系统，气体途径系统，气缸充装系统，检漏系统，安全阀系统，气密性检验系统等。
以下是对加氢装置的组成部分和设备说明、危险因素以及防范措施的详细介绍。
1.气体供应系统：气体供应系统主要包括氢气气源、气体输送管道和气体调节阀等。
气体供应系统要求稳定、可靠，确保氢气的供应充足，同时要有备用气源。
气体输送管道要有耐压、耐腐蚀的材料制成，并配备有必要的安全阀和过压保护装置。
2.气体途径系统：气体途径系统包括气体输送管道、阀门和接头等。
这些部件要保证气体的顺利流动，防止泄露。
阀门的选材要耐腐蚀、耐高压，并采用可靠的密封结构。
接头要能够与加氢设备的连接完全密封，确保气体不泄露。
3.气缸充装系统：气缸充装系统是将氢气通过管道注入气缸中的系统。
气缸充装系统要求具备加气速度快、充装量大、安全可靠等特点。
充装过程中要监测气缸的压力和温度，确保不超过其承压范围。
4.检漏系统：检漏系统用于检测气体途径系统和气缸充装系统是否存在泄漏情况。
常用的检漏方法有涂抹水溶液法、气泡检漏法等。
检漏系统要定期维护、校准，确保其正常工作。
一旦发现泄漏，应立即停止加氢操作，并进行修理。
在加氢装置的使用过程中存在一些危险因素，例如：1.氢气本身是易燃易爆的气体，一旦泄漏会形成爆炸性混合气体，造成严重的安全事故。
2.加氢装置的压力系统要求工作压力高，一旦发生管道破裂或阀门失灵，会造成压力突然释放，引发危险。
3.加氢装置存在气体泄漏的可能，泄漏的氢气有毒性，对人员健康造成威胁。
针对这些危险因素，需要采取一系列的防范措施，包括：1.加氢装置的设计、制造和安装必须符合国家标准和规范要求，确保设备质量稳定可靠。
2.加氢装置在使用前要进行严格检查，确保各个部件没有损坏、泄漏等问题。
3.加氢装置的操作人员必须经过专业培训，熟悉设备的使用方法和安全操作规程。
机械设备固定床加氢反应器内构件的开发与应用王兴敏洛阳石油化工工程公司(河南省洛阳市471003)摘要:介绍了国内外固定床加氢反应器内构件的主要类型及其特点,详细叙述了洛阳石油化工工程公司(LPEC)开发的内构件及其在目前国内规模最大的加氢精制(反应器内径为3800mm)和渣油加氢脱硫(反应器内径为4200mm)装置上的应用情况。
内径为3800mm的加氢精制反应器床层径向温差基本小于3 ,效果良好;内径为4200mm的渣油固定床加氢脱硫反应器床层径向温差为1~7 ,优于国内引进同类装置水平。
主题词:加氢反应器 固定床反应器 内构件 开发 应用加氢工艺技术水平的高低,主要取决于催化剂性能的先进性,而催化剂性能的充分发挥,则在很大程度上取决于反应器内部结构的先进性和合理性。
设计合理的加氢反应器内构件应具有如下功能和特点:反应物流混合充分,催化剂床层温度分布均匀;压力降小,占用反应器空间小,装卸催化剂方便,检修检测方便,操作安全和投资低。
随着加氢装置的大型化及加氢设备制造能力的提高,反应器直径的不断增大,对反应器内构件的反应物流分配效果要求越来越高。
如果反应器内构件设计不合理,分配效果差,会造成催化剂床层径向温差大,催化剂利用率降低,甚至造成反应产物质量达不到要求。
因此国内外对加氢反应器内构件的研究和工程开发一直非常重视,许多工程公司都开发了自己的成套技术。
洛阳石油化工工程公司(LPEC)多年来一直致力于加氢工程技术的开发,并将开发出的多项先进技术成功地应用于工业生产。
1 内构件类型及其特点典型加氢反应器内构件包括:入口扩散器、气液分配盘、积垢篮筐、冷氢箱、出口收集器、催化剂支撑和液体再分配盘等。
1.1 入口扩散器入口扩散器置于反应器入口处,起到气液预分配的作用,并能减缓气液介质对分配盘或催化剂床层的冲击。
国内外入口扩散器的几种主要型式见表1。
表1 国内外入口扩散器的几种主要型式扩散器型式说明螺旋喷头型流体线速高,易使催化剂粉碎,已少用盘式适用于直径较小的反应器拉杆式适用于硫化氢腐蚀较小场合双层多孔板与多锥体组合可兼作分配盘中心板与多孔板组合多用于轻质油品加氢反应器带过滤的多管式对进料有一定过滤作用锥体与双层多孔板组合分配效果良好LPEC设计的入口扩散器为锥体与双层多孔板组合扩散器,图1为结构示意图。
加氢反应器及内构件的发展辜j搠_L易一烁油与催化.加氢反应器及内构件的发展夏博康,/(设计所)加氢裂化是继热裂化和催化裂化之后发展起来的一种重质油转化工艺.它从煤炼油工艺转移到天然石油炼制工业?已有50多年的历史.老式反应器结构.50年代前以德国气相反应器为代表.如图一所示.它的主要特点是净壁且内构件是平塔盘,这种塔盘结构简单,因为过去是气相反应,故对流体的分配均匀性考虑不多,加之过去装置规模较小,老式反应器直径一般为~800～~lO00mm(内径长径比为l8～22:1.流体分配不均产生的边壁效应影响较小.另外由于采用平塔盘所以反应嚣内的催化荆只能采取上装上卸的方法.劳动强度大,条件差.冷氢管压老式反应器中是顶部插人床屡.这样对使用和检_I蕾都不方便,且影响测量的准确度.60年代前后的反应器以抚顾石油三厂加氢反应器为代表.如图2所示.根据反应条件分析,原料油进人反应器时基车上是液相状态,随着反应物下移.重油不断裂化,到反应器下都大部分产品保持气相状态,因此这是一十气液两相在固定床催化剂上滴洗而下的复杂反应系统,要适应这种混相流动的反应要求.避免管壁效应,充分发挥催化荆作用.必须使原料油进人反应嚣顶层才能有良好的分配并.使反应物流流经多层塔盘对流形基车不变.为此石油三厂的净壁加氢反应嚣豫保留德国气相反应嚣的优点外,在反应嚣人口设置螺旋喷头分配嚣,在反应嚣内设置多层料锥塔盘,这种辩塔盘除了可解决液体均哿分布外.尚具有满足催化荆从上都装人,下部卸出,结短检修时间-改善劳动条件等优点,但结构较为复杂.进人70年代以后.加氢装量规模不断扩大单十反应器内径为l80o～3000ram以上,长径比为4～1l:1.这样大的反应嚣分配同塔是不容忽攫的.目前国外皿引进的加氢反应嚣多以美国联合油公司的瓶式热璧加氢反应嚣为多.石油三厂热璧加氢裂化反应嚣,操作压力20MPa,填补了目内空白.如图3所示.该反应器为气藏顶巍双相进辩.多库层(三层)固定床反应嚣.床层阃一般没有净氢管.以控告I反应温度,为保证加氢反应的最佳深度.速率和提高理想组分收率十分重要的是要力求使反应介质与催化荆按魁均匀.反应器内介质的流动匀一.这就是老式反应嚣存在的问腰一分配问题.为此,必须精心设计反应嚣的备内部构件,包括人口扩散嚣,分配塔盘.床屡布置和冷氢系统尊./0.30炼油与僵化l994年圉I蔼国气相反应器结构出口图2石油三厂反应器内芯结构l一亭l出管I2-洼兰腰I3-上董l4一四台环I 5一密封置;6-上甥2jA董|7一衡唪f8-蠲宙瞻, 9-滥流管式分配板I10-热电偶保护臂lll一降基督;12-主熏槊I13一蕞形辩塔盘I14-内保矗{15-蕞形底;]6-下保温董;17-底董Il8一董板蕈3觏捧油与值亿?31?囝3并式反应器内件示意囝l,^口扩散嚣2'上分配塔盘3,谤垢蓝上僵化赉吐库屡5,催化jf'支最格掘和粱冷氢譬7,急冷室8,急挎盘9冲问分配塔盘lO,催化荆卸辩譬l1,下催化荆床屡l2,出口收集器原料油经加热炉后与氢气共同进人反应器,先经人口扩散器.在双层多孔扳的作用下.气液酉相得到初步混合并向四周扩散.藏相落入分配塔盘并建立起液面.塔盘上的泡帽式分配器供助气流的摩擦和抽吸作用而使液相欢敢.均匀落人上催化嗣束是上方的锈垢篮.锈垢篮戚三角形排列.并可上下浮动,适应床层的变化周围充填76毫米厚中l3毫米的情性璋.来自分配盘的介质在锈垢篮中滤去所携带的锈垢和杂质.上催化剂床层的下面有两层粒径备为3毫米,充填厚度为76毫米的惰性球.用以支承催化剂和便于反应物导出.冷氢臂的作用在于控制由上床层出来的反应物的温度.使之适合于进人下一层进行反应.冷氢与介质经急冷器和急冷盘完全均匀混合后,进人中何分配塔盘.持后再均一地分配到下催化床层,如此进行多次.反应物由出口收集器引出.应谖指出除加氢反应器由砖璧向热壁发展外,反应介质均匀流动和介质与催化剂良好接触就是今后加氯反应器发展的重要课题.目前发展的技术是多种多样的,并在工程上均有成功应用.因此在加氢反应器设计中,充分掌援各种内构件的结构和作用.进行必要的评价和合理的选择是十分重要的.同时为探索改进途径,还需开展大量的试验研究工作.下面就反应器各内部构件的结相,作用.发展等擞一简要介绍.1,人口扩散器人口扩散器是介质经过的第一个部件,其作用是;I)将进来的介质通过人口臂扩散列整十反应器截口上.2】消除气.渡介质对分配塔盘的垂直32?炼油与催化1994年冲击,为分配塔盘的稳定工作创造条件.图四为螺旋喷头形分配器. 31通过扰动促使l气,蒗相混合.圉4喷头形分配器I喷头放大示意见右侧该分配器在喷嘴处的流体线速高达20米,秽左右.可使液体雾化后进人催化剂床层,这种方法虽然流体的起始分配较好但由于喷咀结构流体线速高,冲击力大,易使艘化剂榜痒,增大康层阻力,因此现捏少应用.田五为盘式分配器.应用的也不少.为了防止由加热炉管和转油线带来的硫化氢腐蚀产物堆积在催化剂床层上,在盘式分配器之上又加了一层过滤器,使用效果较好.不过这些分配器一般都用在直径较小的反应器上.图六为加氢反应器中基本为气相进料的情况下所采用的拉杆式分配器.在没有大量硫化氢腐蚀产物带进的情况下能够满足生产上的要求.田七为悄隙扩散器.田七所示结构是在人口管下jIlI以盲板堵死,介质从管壁上开的一系列长孔流出来,长孔下端与盲板之间的空间可积存部分进料中的锈垢.起一点过滤作用.图七上所示结构在进料管端设一锥体,以控盘联接,夼质冲到锥体受阻.径转向后从四侧流出.锥体对液体的碎流和导向起一定的作用.囝几为一种双层多孔与多锥体组合的扩鼓舞,进料经二层多孔板的节泷和扰动,气液相达到较匀一的混合后.进人由三个不同锥体构成的分配机构而射向反应器截面上的不同部位.经试验确定的结构.可将物辩按需要的圪倒分配判整个截面上,故这种扩散嚣可兼作分配塔盘.田九是目前工程上实用的几种扩散器,图九一a为租汽油加氧精制反应器中的人口扩鼓器系法雷德希尼泼公司设计的,其特点是,在人口管下稿设有两块园板,上固板带一中心管I下园板为一多孔板.舟质下降时,中心管以外的流体与上固板碰撞而从四周穗出r从中心管下来的介质.一部分自小孔均匀淋下,一部分也从四周溅出.这样就实理了整个床层截面上第)期练柚与催化?33?圉5盘式分配器a圉7侧障扩散嚣b反应舟质均一的扩散.圈九一b是美罾联合油公司加氢反应器的人口扩散器,它是一种双层多孔板结构,两层孔板上的开孔大小和疏密是不同的.反应介质在上部锥形体整流后,经两层孔的节泷,碰撞作用赦扩散到整个反应囤6分配器圉8多镶扩教矗器截面上去.这种扩傲嚣应用的效果很好.且前国内设计的加氢反应器人口扩傲器大部分采用这种形式.图九一c是应用在中压加氢反应嚣上的人口扩散器形式.它在人口管下螭的盲扳上装有52根0x4的短管.各短管管34?炼油与诅化III蟠lI=二l噩==IS寮…I一—上蜀b图9几种人口扩散器实铡譬上部开长孔四条上j;II以盲板封死f介质进^扩散器时,气体从短管四侧的长孔进人反应嚣,而液相部分刚需待渣面升高到长孔时才能下溢.由于管高550毫米,因此短管长孔以下空同均可积存锈垢,对反应物起一定的过滤作用.但就其结掏来说,扩散作用可能不甚理想.由于各种扩敢器均属专利技术,加之能收集到的责料有服,因此不易全面比较和评价,但从流体力学原理来分析.可以认为联合油公司的双层孔板体系扩散器.只要适当调节其开孔尺寸和小孔分布,可能会获得较好的扩散效果.而且制作也较简单.19辩年一一——￡,ji.一l4/;/III52—日2,分配塔盘加氢反应器的催化剂床层上面,广泛采用分院塔盘结构.以均布反应介质.改善其流动状况和实现与催化剂的良好接触. 对气渡双相状态连科的加氢反应器,分配塔盘对液相的均布尤为重要.分配塔盘曲塔盘板和在诙板上布置的一系列分配器所组成.早期采用的分配塔盘如田十所示.该塔盘属于平塔盘.这种塔盘结构简单,介质通过上面的多孔扳节漉进^第二层弧形板再分配,最后由第三层条形板通过,这种结构基本上能够分配均匀.但由于结掏的原因使反应嚣内的催化剂只能采南3期琼i由与僵化?35?^rt广C广^广A-AB—BC—C圈10平塔盘结构取上装上卸的方法,这对反应器向大型化了一种如图十一所示的斟式塔盘. 发展是不利的.为了克服这一缺点,又发展圉ll斜式塔盘已成功地应用在加氩反应器中.它是由五个大小不同井带锯齿形的同心圊筒,焊接在一个带多孔的锥体上面组成,这种结构除了可解决液体均匀分布外,尚具有能满足催亿剂从反应器上部装人.下部卸出.缩短检修时间,改善劳动条件等优点.圈十二一a所示结构由长管,短管各一根组成.操作中,当进料的液相部分在塔盘上景积而使其液面高出短管时.即溢人床层?而气相则经长管进人床层.气液分路,从局部看来.气掖分配井不均匀.但从整个截面来看,大律上各部都的气液均匀供给,圈十二一b所示结构的工作原理与圈十二一a相同,但长管上没有防止液体从上部冲人的帽,短管下设有滥流盒,可使液相分散进人床屡.圈十三所示斜口昔分配舞是利用气,液两相的碰撞作用而实行较均匀分配的分配器.圈十三一a为一种专利结构,这种分配器在全体上是上一端斜切的短管.在一定高度上钴有一圈小孔.上部设有盖扳,可防止液体冲人.操作中当塔盘上液面上升到小孔高度时,液体从小孔皮股状沿水平36炼油与催化1994年方向流人管内.而气相则自斜口向下进人管内.气,液流因产生碰撞而使液体成散滴状随同气液分布到床层中去.因而改善了流体分布性能.图十三-b所示结掏的工作原理与图十三一a相似.不同处仅在b圈12长短管分配器1,幅2,长警3,短警4,溢流盒5,塔盘图十四为V型缺口盘分配器,其主体为一段两侧开有V型缺口的短管.上部有盖板,下部与塔板的开口相通,塔盘上有液面时,该分配器的V型缺口处,以液面为界.上部是气相通道,下部为液相滥流通道.这种气液并流一起下降,可起一定的碎流,吹散作用.该分配器缺口成V型,使塔盘上液面愈高时,液体流通面积愈太,从而有利于分配盘的稳定操作.23圈】4V型缺口盒分配器1,盖板2,V型缺口营3,塔扳于斜口管上有三圈小孔,这一改进有利于塔盘上的液面控翻和适应较广和液相负荷.当液相负荷大或液面高时小孔的滥流面积愈太,溢流的速度蠹快.ab圈l3斜口管分配器】,芷板2,斟口警3,塔板图十五为黑耶卡式分配器,它是以气流的抽吸作用为主来粉碎和分配液体的结构,当塔盘上的液面升高到罩的下缘时,分配器而进人正常的工作状态.从帽和小管闻的玮形空间折人小管后,自小管高速流人下降管的气流,对四周产生强烈的相吸作用,从而使罩与下降管之间的环形空间中液面上升,此时液体从下降管的V型缺口连续溢人,并放高建气流吹散到床层中去.图十六是美国联合油公司加氢反应器的分配器,类似泡帽塔盘,泡帽的园柱面上均匀的开有许多平行母线的齿缝.下降管置于泡帽里面.其上端与泡帽之间窖存适当间隙.下端与塔盘相脱,图中尺寸为联合油公司提供的设计,括号内尺寸为在美国考察时的实物尺寸.当塔盘上液面高于泡帽下缘时,分配器而进人工作状态.从齿第3期炼油与僵化?37?缝进人的高速气流,在泡帽与下降管之间的环形空间内产生强烈的抽吸作用.致使圉l5里耶卡反应器分配器1,帽2,小警3罩4,下降管5,塔板综上所述,长,短管分配器为气液相分路分配.其液相的局部分布可能不均匀,加上溢流盒面液体的分布略有改善.斟口分配器因气,液流垂直碰撞而造成粉碎和吹散作用从而有利于气液两相混合与均布. V形缺口盒的工作机理与前者相仿,但着重利用气体对液体的吹散作用.平塔盘主要是靠多次不同方向节流作用.斜塔盘主要是靠节流与防止边壁效应产生的导向作用.而联合油公司的分配器是利用气体对液体的抽吸作用.从分配器相机理上分析,它的功能较为完善.其液体下溢的主要动力是气流的抽吸,从而摆脱了以液面位能为主要溢流动力的分配器.在制造和安装精度上要求较高.联合油公司曾对抽吸作用作过如下试验:将抱帽式分配器塔盘上的泡帽一律摘去,此时尽管有意提高安装精度.但液体在整个塔盘上的分布液体被冲碎皮几滴.并为上升气流所携带而进入下降管,实行气,液分配.围l6联合油反应器分配器1,泡帽2'下降营3,塔扳自不均匀;而装上泡帽后,即使故意降低塔盘安装精度,液体分布自很均匀.通常泡帽式分配器塔盘水平度允差为士5毫米,或总高差l0毫米.3,锈垢篮现代加氢反应器中多设有锈垢篮,对进入反应器的介质进行过滤.因在加氢反应器操作中,根难避免系统及首道中的锈垢,污物被带射反应器中.这种镛垢在僵化剂床层上表面积累,将迅速减小以致堵塞介质流通通道,使反应器压阵上升,操作恶化,严重者甚至会压垮塔盘.锈垢篮是近代工程中解决这一问题的有效措麓.锈垢篮一般均匀地布置在床层上表面,篮周围允填适量的大颗粒瓷球,以增加透气性.也有些设计将其置于分配盘塔盘的上方,介质先过滤后再分配.图十七为锈垢篮的典型结构和安装方-38?炼油与值化994正式,圈十七一a和十七一b为设攫分配盘上方的两种结构,它们均需装在一层单独的塔盘上.圈十七一a上口有齿.用改善}瘦体从塔盘溢人镛垢篮的均匀性.图十七l—b上媸塔盘齐口.圈十七一c和圈十七-d为两种堙在床层中的绣垢篮圈十七一c与周围的瓷球层齐口囝十七-d上口略商出床层.霄审tb盈玎锈垢篮的形式和安装'ab-装在塔盘上lc,d-埋在催化稠床层中圈十八是工程上应用的几种锈垢篮结构,其共同特点是形状和尺寸相似.圈十八一a是里耶卡反应器的锈垢篮.圈十八一b是禧希尼泼反应器的锈垢蓝.其结}旬是在嗣锕翩傲的笼子外面蒙上金属丝网; 圈十八一c是着名的联合油公司反应器的惦垢篮,它上下均开口,两端各有一用6英寸管切下的环傲支撑.中间为7目金属丝网围制的圆筒.该篮上方是开口的,使用较方便.装填催化剂时捱篮口上加一术盖,装完后拿样而更换催化剂时,由于篮无底,篮中锈垢随同催化剂一起卸出,可大大简化锈垢篮的清理工作.必须指出,想利用人口扩散器或分配塔盘来沉降锈垢,其效果是有限的,因为塔盘上存在着强烈的气流拢动,大量较小的杂质仍将被带入床层.因此.国外许多反应器设有锈垢篮的经验是值得我们借鉴的,国内设计的加氢反应器.习惯上不采用锈垢篮.这对加氢精制反应器还是可以的.但对加氢裂化反应器是非放不可的.4,冷氢系统烃类的催化加氢属于放热反应.对多床层加氢反应器来说,油和氢气在上一床层反应前温度将升高.为适台下一床层继续加氢的需要,必须采用中间加人冷氢的方式来控制温度.冷氢加人系统的作用和要求应诙是:I)均匀,稳定地供给足够的冷氢量.2]必须使玲氢与反应物充分混合.在进入下一床层时有均匀的温度和物料分布.圈十九为简单的蜂窝管式逆流冷氢管结掏.自上床层下降的反应物与从蜂窝营小孔翻向喷出的冷氢混合.温度随之降低.圈廿一a为直管型冷氢管.圈廿一b,c为磺嘴结构.田廿一c的混合空间没加旋叶,下部有整流罩.可改善混合物的流动与分布.第3期炼油与值化?39',蓦壤透b蕾圉18锈垢篮的典型结构和尺寸圉l9蜂窝管式冷氢结构照亭草圉2n歧管型冷氢管系统40炼油与僵化l994年圈廿一所示带齿盒急冷箱的冷氢系统是通过急冷藉齿缝的节流和筛孔板的再分配作用.使反应纫和冷氢均匀混合和分配到下一床层.圈廿二是一种绕流式挎董系统?反应物下降到混台室外面的环形空同,并经混合室外壁孔进人.而j峄氢由混台室内璧孔进人,两者在混室中初步混合后?在急跨室中进一步在绕流.过程中达到物料和温度的均匀分布.在圈廿二一a中混台介质直接进人下一床层.而圈廿二一b中混台介质需再经过进宫进一步搅拌后再进人下一床层.图廿三采用蜂寓管供给冷氢,它有一带叶片的急j峄室,这种装置是使反应舟质与j峄氢在共同旋转过程中实现均匀混合..艇车墼A—A..'-B—B圈2l带齿盒惫冷箱的冷氯系统l,睁氯蕾2,j巨音窒3,齿盘式急持箱41筛乳塔撮b圈22绕漉式冷氢系统,持氯瞥2,i昆台窒3,蛲藏式急睁糟4中心蕾5,进富第)期蒜油与值化?4l?=——LlIlI/::厂Ifl10If呷吐』6\i,立lB—B.'圈23旋叶式惫冷器冷氢系统l,琦氢蕾2,混合奎3,急睁奎田廿四是一种带折流式急冷室的冷氢系统,反应介质和冷氢从急冷器上墙的环形通道进急冷嚣,然后折流.从急冷器下靖小孔音{}出,在此过程中,实现流体均匀混合.圈24带折藏式惫冷器的冷氢系统1,冷氢蕾2,急睁奎3,饼垢蓝4.分配盘5'僵化剂卸出f田三中所示的联合油公司加氢反应嚣,是在冷氢加人后.使介质和冷氢的混合通过急冷室和筛孔板的作用面一步混音均匀.从而保证下一床层有良好的反应条件.国外在设计各种反应嚣时,非常注意冷氢系统.并研究和发现了多种冷氢系坑的专利.我国在加氢反应嚣的设计.一般不考虑冷氢加人后介质与冷氢进一步均匀混合.这种简化是否合理.应慎重考虑.必须措出,加氢反应器中各内构件的工作是互相关联的.人口扩散工作不挂.会导致分配塔盘工作的怒化;锈垢篮设计不当,将直接影响催化荆床层中的流体分布和压力降高低,冷氢系统的分配和混合效果.决定着下一床层的正常操作.因此一台成功的加氢反应嚣,必须统筹考虑其内掏件.实践表明,反应嚣内采用高效内构件,会大大提高生产效率.据美国联合油公司介绍加拿大一炼厂的加氢反应嚣,箕内构件结构原来用环球油品公司技术,后改用联合油公司内件技术,处理能力提高圈25底部塞管结构t42炼油与催化1994皇了30%左右.因此认真吸取国外加氢反应嚣内构件系统的先进技术,探讨反应嚣内构件的理论基础.并开展试验研究工作.对于改进和完善蠡国加氢反应器及内构件的设计.是当今很重要的任务.最后简单的舟绍一下催化剂的装卸方法.老式的加氢反应嚣采用平塔盘.一般催化剂的装卸的方法都是上装上卸.现代的加氢反应嚣都是上装下卸方法.如图三所示为联合油公司在加氢反应器中采用的是下科臂绪构.石油三厂热壁加氢反应器采用的是螺旋永平催化剂除料嚣.无论上装上卸.还是上装下卸,在反应嚣的底都还应设如图三所示的出口收集嚣或底部塞臂结}哿.目的是防止催化剂跑掼.底都塞管结构见图廿五.参考文献:I炼油设计1986.5,6期2炼油化工机挑1980.I期3加氧精翻与加氢裂I匕,石化出版社汽油脱硫新工艺OCrGAIN流化值化裂化汽油是汽油硫含量的主要来源.普通降低汽油琉台量的方法为大量投资的催化裂化原料加氢处理.或辛烷值掼先报大的催化裂化汽油加氢脱硫.oa'GA新工艺则与众不同.它仅需要一个简单的同定床反应嚣和一个莫比尔专利系统以进行特殊的化学反应.它可在不降低裂化汽油辛烷值的条件下彻底脱琉和降低烯烃含量.甚至在一些情况下.脱瘴产品的辛烷值可超过进料的辛烷值. OCrGA蹦工艺可处理不同沸程,不同硫和烯烃古量的汽油,还可以每天按需要改变产品辛烷值维持汽油琉台量符合规格. 该工艺在美国乔利埃特炼厂的工业试验十分成功.更换催他剂就基本完成了改造.无需投资.谈催化剂系统适用于加氢补充精毒i设备.新工艺于1991年底开始试运.从那时以来已能满足和超过所有预期的性能.诙厂的Oa'G=N装置操作性能和普通加氢补充精{彗I的比较表明,多年来普通加氢补充精制的产品辛烷值一般损失2—3个单位.甚至4个单位.炼厂的经济性表明,在OCrGAIN装置上加工更多较轻的催化裂他汽油而得到喀低的产品辛烷值可取得较大效益.而且Oa'GAIN具有在满足严格的古硫规格的同时改变炼厂经济性的灵活性.实验室的24种以上试辩的中试研究说明.OCrGAn工艺的通席性和曼活性都很好.高古烯烃的原料用瞢通加氢补充精制加工的辛烷值有可能降低l2一l3个单位.而甩OCfGAIN加工辛烷值没有损失.。
加氢裂化装置（SSOT）反应器内构件的改造._7～j,.,乎机械与设备齐鲁石油化工,1999,27(4):307～310QlLUPETROCHEMICAITECHNoIOGY加氢裂化装置(SSOT)反应器内构件的改造张树广穆海涛胡正海————7-~?gg,(齐鲁石化公司胜利炼油厂,淄博,255434)摘要总结了齐鲁石化公司胜利焯油.wN氲裂化装置(S.SOT)反应器内掏件改造取得成功的经驻内件改进后使反应器径蜘温差由最初的35'c上降到了5℃.延长r催化剂使用寿白,具有鞍好的经侪啦益关键词加氢裂化装置匣应器内构件径同温差--————-——一_?—,～婿稚sc下l前言加氢裂化装置(SSOT)l991年首次开工后,表现出床层径向温度分布严重不均的问题.为解决这个问题,先后在1994～1997年对反应器内构件进行过5次不同程度的改造,但床层径向温度分布严重不均的问题没有得到根本解决.1998年再次对反应器内构件进行了改造,从开工后床层温度分布数据看,本次改造较为成功,消除了反应器径向温差,延长了催化剂使用寿命,具有较好的经济效益.圈1反应器检测热偶方位简图2概述加氢裂化装置为单段一次通过的加氢异构裂化装置(简称SSOT).减二线蜡油为原料,原料干点(ASTM)约540℃.液时空速11h.,350℃转化率为50%.气油比758m/m.设一个反应器五个床层,一床层为精制床层,其余为裂化床改遭稍糙层.在每个床层出人口的内部及反应器外表面同一截面上.各设有3支热电偶,每支热电偶位置相差60.,监视反应器的温度分布情况,如图1示a.b,C三点为反应器内部热偶,c与冷氢口相差一rJ盏生支捧同一——Lnnnnnnnn升嚣甘分配嚣图2改造前反应器内构件简图l嵌稿日期:1998—04—09.修回.1999一I(卜412作者简介张树r.男.工理.1992年毕业丁抚顺石油学睨石化系.现任胜利炼袖厂加茸裂也车间技术组长图市分▲一床沫308齐鲁石油化工第27卷l5'.反应器内构件简图如图2所示.该装置在首次开工时,就表现出反应器床层径向温度分布不均的问题,表1是典型的反应器床层温度分布数据,图3是对应的床层温度分布趋势图.表1改造劫反应器温魔分布I1991—12—03从表1中的数据可以看出,第四床层和第五床层出口的径向温差分别高达37℃和39"(2.反应器床层径向温差大.由于过大的径向温差,导致五床层下部产生了热点,并很快结块,大大降低了催化剂的使用周期.3反应器内床层径向温差大的原因和内构件改造的思路3.1反应器内床层径向温差大的原因从表1的数据可以看出,一床层径向温差只有2℃,二床层已有较大温差,随反应器床层的增加,径向温差逐渐增大,到四,五床层,径向温差已高达37℃和39℃,也就是随反应物流的下移,反应床层同一个截面上的温差在增大,造成这种现象的原因是因为五个反应床层叠加在一个反应器中,中间没有混合过程,就象一个柱塞流反应器, 有一个床层温度分布不好,就影响后几个床层的温度分布;同时由于加氢裂化反应是剧烈的放热反应,温度高的反应床层反应剧烈,放出的热量大,使温升增大;温度低的催化剂床层反应缓和, 反应放出的热量小,相应的温差小.结果是反应器入口几度的温差,到反应器出口变成了几十度. 由表1的数据和图l还可以看出,靠近冷氢口越近,床层径向温度越低.这似乎说明了急冷氢对温度分布有较明显的影响.这种猜想在开停工过程中得到验证.开工进油后.在床层催化剂发生加氢裂化反应之前.或停工降温终止加氢裂化反应后(此时床层发有温升,各床层没有冷氢),反应器径向温差几乎为零.在加大冷氢后,径向温差明显增大.表2是首次开工时停工过程冷氢实验数据,这说明在反应器内部油的分配是较均匀衰2首次开工时停工过程冷氢宴验第4期张树广等.加氢裂化装置(ssoT)反应器内掏件的改造.309 的,冷氢分布的不均匀是径向产生很大温差的原因.3.2内构件改造的思路基于上面的分析,若要减小反应器床层径向温差的叠加效应,最简单的方法就是在床层之间增加油气的混合过程,消除不同床层之间的相互影响.理想的内件应能控制反应器的径向温差在5℃之内.图4所示的是另一装置(A装置)反应器内构件的简图.该装置的运行条件与这套装置工艺条件相类似,经过多年的运行实践,被证明有良好的油气分配,反应器的径向温差基本在3℃之内.图4A装置反应器内构件的茼图对比两装置反应器的内构件(图2和图4),它们的主要区别在于:(1)SSOT反应器内构件为升气管式的再分配盘,而A装置为泡罩式的.(2)A装置反应器中的冷氢与上床层物料通过混合箱进行充分混合,而本装置则是靠冷氢环将冷氢喷在截面上,使物料和冷氢混合.由区别(1)知,升气管式的分配盘和泡罩式分配盘相比,有不同的特点:升气管式的分配盘气液相分别有各自的通道,理想的液相分布是在分配盘上有一定的液面, 这时分配是均匀的,否则.气相进入反应器后,液相在分配盘上形不成液面或液面很低.,则液相分配不均,但泡罩式的分配盘则有更大的弹性.由于液体在分配盘上形成一定的液面后,才会继续通过泡罩的缝隙向下混合流动.因此,前者操作弹性小,后者操作弹性大,反应器分配盘安装时,特别注意其水平度,前者对水平度灵敏.而后者受水平度的影响较小.CHEVRON公司曾把一套升气管式的加氢反应器的内构件改为泡罩式,对改变原反应器温度分布不均有明显的效果.对于区别(2).由于A装置反应器每个床层之间有再混合器,因此物流在每个床层有再全部混合和再分配的过程,可有效地克服上床层温度分布不均对下部床层的影响,而本装置反应器则没有床层之间的再混合过程,因此不能有效地克服上床层对下床层的影响,因此.形成叠加.从而使温度分布不均的问题随床层而增加.另外.在ss0T反应器入口设有一篮底封死,四周为网眼的初分配器,如图5所示在反应器打开时发现部分网眼被堵死,初分配能力很差. /,\,一图5反应器入口的初分配器4反应器内构件的改造和改造后的床层温度分布衰3首次改造后反应器床层温度丹布I1994一一们基于上面的分析.1994年停工检修时,对反31O齐鲁石油化工应器内构件进行了首次改造:(1)将反应器入口的预分配器改为扩散器:(2)增加冷氢混合箱;将升气管改为泡罩,将卸料管由中问改至一侧.在改造过程中,施工人员克服了内构件空问狭小带来的许多困难,将改造工作圆满完成;如果内构件有足够的空间,改造工作就较容易进行首次改造后典型的反应器床层温度分布数据如上表3所示,图6是对应的床层温度分布趋势囝图6床层温度分布图●一a点.A--b点;●一c点.表4反应器内构件几次改造主要内窖时间改造的内容表3的数据表明,改造后五床层的径向温差明显降低,入12温差由20V.2以上降至8℃左右,五第27卷床出VI温差由最大的39℃降至16"C左右,改造效果非常明显.而没有改造的床层则径向强度分市依然较差因此,于1995～1997年装置检修时x.j-~,三,四床层人口的内构件也进行了改造.历次改造内容详见丧4.第二次采用r新型的构件设计,第三,四,五,六次对此作了,修改.第六次的改造是成功的.最后改造后的反应器温度分布数据见表5,对应的趋势图见图7.裹5几次改造后的床层温度分布【1998—04—27 删41040O;390■380370瑚m床二床蔓床四睐五床图7几次改造后对应的床层温度分布图(1998—0427)●a;●一bJ占;▲从以上典型的床层温度分布数据可以看出改造达到了预期的效果由于径向温差的减小使床层热点消除,使催化剂运转周期延长了一倍具有较好的经济效益.5结论(1)加氢裂化(SSOT)反应器(下转第304页)304叼c),齐鲁石油化工第27卷行打磨.拐角处应圆滑过渡;(5)PVC材料应符合以下标准GB4454—84;管材符合GB4219—84;板材符合4结束语(6)PVC与碳钢之间采用氯丁胶粘接,粘接前应对碳钢件上的粘接表面进行喷砂除锈,并用溶剂去除油污;(7)在进行FRP施工前,应首先对PVC壳体及接管焊缝进行电火花检测,检测电压不得低于20000V,不发生剧烈火花为合格;(8)eve壳体电火花检测合格后,对其外表面去除油污等做表面处理,然后在壳体表面均匀密实地涂一层PVC表面处理剂;(9)PVC与FRP之间采用粘结剂粘接.粘结剂粘度应调合适宜,并均匀涂至PVC壳体外表面上,要求涂层厚薄均匀,不得流淌,不得有漏涂空白;(10)设备筒体FRP加强层必须采用机械缠绕法进行施工,参照制造厂标准进行检验和验收: (11)设备制造并组装完毕后,支承粱应保持在同一水平面上,保证液体分布器的溢流堰不致倾斜;(12)设备制造完毕后,0.02MPa压缩空气进行气压试验(13)制造时,应控制设备组装所产生的尺寸偏差及元件本身的尺寸精度,即对塔体垂直度,内直径,总高度偏差以及设备组件和组装后的有关偏差都给出了要求,并规定了一定的数值,在此不再赘述.干燥塔于1992年6月制造完毕,经使用单位组织验收一次台格,并于1992年秋季大检修时安装投用.投入运行至今情况良好.(1)该设备国产化后投用运行7年来设备本身未出现任何问题,证明该设备的国产化设计是(2)该设备国产化的成功为国家节约了大量的外汇,为装置安稳长满优运行和装嚣达标提供了可靠的保证,经济效益显着.(3)此类设备国产化设计遇到的较少.作者对设计中有关方法进行了介绍,以期起到抛砖引玉的作用,希望能对同行的设计工作有一定的参考价值.(4)该设备国产化设计中尚存在的问题是FRP加强层厚度由于受国内FRP设备制造水平及原材料质量等方面的影响取值较大.随着我国FRP设备制造水平的提高和FRP制造原材料质量的提高,FRP加强层的厚度可以相应减薄.以便较低设备造价,取得更好的经济效益.参考文献1ARONKASEICO.1ad2ndStagechlorinegasdryingtower2美国国际增强塑料公司(IRP)制造厂标准(1990)3CD130A17—85,'聚氯乙烯塑料制没备设计技术规定)4CD130A18—85,'聚氯乙烯型料制政备技术条件)5CD130A19—85,'手糊法玻璃钢设备技术条件)一～+_+一一+一…+一一一一一一一一一～～…一～～一…一一.一(上接第310页)内构件,通过改造取得成功,解决了反应器内冷氢分布不均,床层径向温差大的问题,延长了催化剂使用周期,具有较好的经济效益.(2)在床层内构件之间增加混合箱,较好地改变了床层之间径向温差的叠加影响.对冷氢分布构件的改造,使冷氢分布均匀,进一步藏小r径向(3)1998年没有对二,三床层的冷氢管进行改造,二,三床层的径向温差仍较大.进而影响到四床层的径向温差,固此有必要对二,三床层的玲氢管继续进行改造.扬子石油化工公丑乙烯装置在不停车的情况下,仅用2羽邪蕊成了为乙三醛装置开孔的任务.在乙二醇T一535和E一535之间打开了一个旁路通道,解决了生产一大难题.该公司检修公司不停输带压开孔技术日趋成熟.自1996年首次成功地在石油液化气管道上实施带压开孔以来,经过不断地学习,探索和总结,已多次在火炬气,超高压蒸汽等不同物料的工艺管道上为公司大型装置实现不停输开孔.满足了生产装置的工艺操作要求,创造了可观的经济教益,率次作业管道为不锈钢材质,而且装置管道内物料温度高达115℃.对开孔设备和技l求保正措施提出了更严格的要求.为此.制定了两套技术方案和安全措施,自行设计及制造了不诱锕法兰.更换密封断,使其能承受115℃以上的高温.此次开孔成功.标志着扬子石化公司带压丹孔技术向不锈锕管道开孔迈出了可喜的～步江镇海。
加氢反应器的原理及结构加氢反应器是加氢装置的核心设备，也是加氢工艺的关键。
你知道他的运行原理，结构组成吗？有哪些构件，这些构件又在反应器中扮演什么“角色”呢？加氢反应器操作于高温高压临氢环境下，并且进入反应器的物料往往都含有硫和氮等杂质，和氢反应生成具有腐蚀性的硫化氢和氨。
另外，加氢反应是放热反应，会使床层温度升高，但又不能出现局部过热现象。
加氢反应器的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的，其反应的形式也有各异，一般有三种类型：固定床反应器、移动床反应器和流化床反应器。
根据反应器使用状态下，高温介质是否与器壁接触，可以分为冷壁结构及热壁结构。
冷壁式反应器冷壁式反应器是在设备内壁设置非金属隔热层，有些还在隔热层内衬不锈钢套，使反应器的设计壁温降至300℃以下，因而就可以选用15CrMoR或碳钢，内壁也不用堆焊不锈钢，从而大大降低了制造难度。
但由于冷壁式反应器的隔热层占据内壳空间，减少了反应器容积的利用率，浪费了材料，而且冷壁式反应器内的非金属隔热层在介质的冲刷下，或在温度的变化中易损坏，操作一段时间后可能就需要修理或更换，且施工和修理费用较高。
如果操作时衬里脱落，衬里脱落处附近的反应器壁会超过设计温度，从外观看，该处油漆会变色。
因此反应器的不安全隐患大大增加，严重时甚至造成装置的被迫停车。
热壁式反应器热壁式反应器的器壁直接与介质接触，器壁温度与操作温度基本一致，所以被称为热壁式反应器。
虽然热壁反应器的制造难度较大，一次性投资较高，但它可以保证长周期安全运行，目前已在国际上普遍采用。
加氢反应器的内构件加氢过程由于存在有气、液、固三相的放热反应，欲使反应进料（气、液两相）与催化剂（固相）充分、均匀、有效地接触，加氢反应器设计有多个催化剂床层，在每个床层的顶部都设置有分配盘，并在两个床层之间设有温控结构（冷氢箱），以确保加氢装置的安全平稳生产和延长催化剂的使用寿命。
技术那些昂贵的加氢设备和内件特点看你知多少加氢设备主要指的是加氢装置反应部分的一些最关键的设备。
包括加氢反应器、高压换热器、高压分离器、加氢加热炉等。
由于加氢装置本身的特点，这些设备的操作条件都相当苛刻，处于高温高压临氢环境下，有的设备进料物流中还含有硫化氢、氨等腐蚀性介质，因此有可能发生其他类型装置的设备不会或不容易有的腐蚀或损伤现象。
特别是由于氢气的存在，一旦泄露，与空气混合达到爆炸极限引起爆炸，后果更不堪设想。
加氢装置的事故在国内外的生产中都发生过，如日本富士石油公司索狄珈乌拉（Sodegaura）炼油厂的燃料油加氢脱硫装置有一台高压换热器，由于检修与维护不当，使得螺纹锁紧结构中的垫片压板发生变形，引起氢气泄露，1992-10-16发生了一次爆炸事故，造成10人死亡，7人受伤，炼油厂与临近工厂部分设施与设备遭到破坏，总损失达24亿日元。
此外，由于这些设备使用条件苛刻，制造技术要求高，价格相对比较昂贵，一般这些设备的费用大约占整个装置建设投资的40%，所占比例是很可观的。
所以人们对于这些设备的设计、制造、安装、检修、操作等都给予了极大的重视。
加氢反应器反应器类别按照工艺流程及结构分类可分为： 1. 固定床反应器 2. 移动床反应器 3. 流化床反应器其中，固定床反应器使用最为广泛（气液并流下流式）固定床反应器：床层内固体催化剂处于静止状态。
特点：催化剂不宜磨损，催化剂在不失活情况下可长期使用。
主要适于加工固体杂质、油溶性金属含量少的油品。
移动床反应器：生产过程中催化剂连续或间断移动加入或卸出反应器。
主要适于加工有较高金属有机化合物及沥青质的渣油原料，可避免床层堵塞及催化剂失活问题。
流化床反应器：原料油及氢气自反应器下部进入通过催化剂床层，使催化剂流化并被流体托起。
主要也适于加工有较高金属有机化合物、沥青质及固体杂质的渣油原料。
反应器内件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。
