加氫裂化設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)

1、 海南煉化海南煉化HNLH 加氫裂化設(shè)備加氫裂化設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)周輝周輝海南實(shí)華煉油化工有限公司海南實(shí)華煉油化工有限公司2004年年9月月 海南煉化海南煉化HNLH 一、主要工藝設(shè)備一、主要工藝設(shè)備 海南煉化海南煉化HNLH 1.1.反應(yīng)器反應(yīng)器 海南煉化海南煉化HNLH 加氫反應(yīng)器是加氫裂化裝置的核心設(shè)備加氫反應(yīng)器是加氫裂化裝置的核心設(shè)備。有兩個(gè)特點(diǎn)：。有兩個(gè)特點(diǎn)： 一是操作于高溫高壓環(huán)境中，且進(jìn)入到一是操作于高溫高壓環(huán)境中，且進(jìn)入到反應(yīng)器的物料中往往含有硫和氮等雜質(zhì)，與反應(yīng)器的物料中往往含有硫和氮等雜質(zhì)，與氫反應(yīng)分別形成具有腐蝕性的氫反應(yīng)分別形成具有腐蝕性的H H2 2S S和和NHN

2、H3 3。 海南煉化海南煉化HNLH 二是加氫裂化是個(gè)放熱反應(yīng)，在反二是加氫裂化是個(gè)放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，其反應(yīng)熱較大（約應(yīng)過程中，其反應(yīng)熱較大（約630-840KJ/kg），使床層溫度升高，會(huì)引起），使床層溫度升高，會(huì)引起局部過熱現(xiàn)象。局部過熱現(xiàn)象。 如此苛刻的使用條件給設(shè)計(jì)、制造如此苛刻的使用條件給設(shè)計(jì)、制造帶來很大難度。所以，反應(yīng)器的問世，帶來很大難度。所以，反應(yīng)器的問世，不僅體現(xiàn)出加氫高壓設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，不僅體現(xiàn)出加氫高壓設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，而且在某種程度上也是一個(gè)國(guó)家總體技而且在某種程度上也是一個(gè)國(guó)家總體技術(shù)水平的一個(gè)重要標(biāo)志。術(shù)水平的一個(gè)重要標(biāo)志。 海南煉化海南煉化HNLH 1.1

3、反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展概況反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展概況 隨著加氫工藝的廣泛應(yīng)用，并且一直隨著加氫工藝的廣泛應(yīng)用，并且一直向上保持著發(fā)展的趨勢(shì)，因而加氫工藝設(shè)備向上保持著發(fā)展的趨勢(shì)，因而加氫工藝設(shè)備技術(shù)也得到了很快的發(fā)展與進(jìn)步，具體表現(xiàn)技術(shù)也得到了很快的發(fā)展與進(jìn)步，具體表現(xiàn)在：在：大型化大型化 為了獲得較佳的經(jīng)濟(jì)效益，裝置日趨大為了獲得較佳的經(jīng)濟(jì)效益，裝置日趨大型化帶來了設(shè)備的大型化我國(guó)在型化帶來了設(shè)備的大型化我國(guó)在1989年自行年自行研制成功的第一臺(tái)鍛焊結(jié)構(gòu)的熱壁加氫反應(yīng)研制成功的第一臺(tái)鍛焊結(jié)構(gòu)的熱壁加氫反應(yīng)器，器， 海南煉化海南煉化HNLH 重量約重量約220t，成功用于撫順石化公司石油，成功用于撫順石化公司

4、石油三廠的加氫裂化裝置，三廠的加氫裂化裝置，1998年已分別生產(chǎn)年已分別生產(chǎn)出內(nèi)徑達(dá)出內(nèi)徑達(dá)4.2m和單臺(tái)重量近千噸的大型反和單臺(tái)重量近千噸的大型反應(yīng)器。應(yīng)器。 海南煉化海南煉化HNLH 安全性安全性 在核心技術(shù)上主要是圍繞其使用的安在核心技術(shù)上主要是圍繞其使用的安全性上得以提高，包括設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)型全性上得以提高，包括設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)型式及反應(yīng)器材料（包括焊接材料）等許多式及反應(yīng)器材料（包括焊接材料）等許多方面的技術(shù)都有明顯的進(jìn)步。這一系列成方面的技術(shù)都有明顯的進(jìn)步。這一系列成就為安全使用提供了牢靠的基礎(chǔ)。這些技就為安全使用提供了牢靠的基礎(chǔ)。這些技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步是與科學(xué)、制造、冶金及術(shù)的發(fā)展與

5、進(jìn)步是與科學(xué)、制造、冶金及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展密不可分計(jì)算機(jī)應(yīng)用等技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展密不可分的。的。 海南煉化海南煉化HNLH 設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法 過去一般采用的過去一般采用的“規(guī)則設(shè)規(guī)則設(shè)計(jì)計(jì)”即即“常規(guī)設(shè)計(jì)常規(guī)設(shè)計(jì)”的方法（的方法（GB150等）等），它是以彈性失效準(zhǔn)則為理論基礎(chǔ)，它是以彈性失效準(zhǔn)則為理論基礎(chǔ),采用第采用第一強(qiáng)度理論，用第一主應(yīng)力為控制應(yīng)力。一強(qiáng)度理論，用第一主應(yīng)力為控制應(yīng)力?，F(xiàn)在逐步發(fā)展到采用以現(xiàn)在逐步發(fā)展到采用以“應(yīng)力分析為基礎(chǔ)應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)”，即，即“分析設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)”的方法，采用的方法，采用最大剪應(yīng)力為控制作用的第三強(qiáng)度理論，最大剪應(yīng)力為控制作用的第

6、三強(qiáng)度理論，按照按照J(rèn)B4732-95鋼制壓力容器鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)行設(shè)計(jì)。 “分析設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)”要求對(duì)容要求對(duì)容器的有關(guān)部位器的有關(guān)部位 海南煉化海南煉化HNLH 的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算及按應(yīng)力的性質(zhì)進(jìn)的應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算及按應(yīng)力的性質(zhì)進(jìn)行分類，并對(duì)各類應(yīng)力及其組合進(jìn)行評(píng)行分類，并對(duì)各類應(yīng)力及其組合進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)材料、制造、檢驗(yàn)也提出了價(jià)，同時(shí)對(duì)材料、制造、檢驗(yàn)也提出了比比“常規(guī)設(shè)計(jì)常規(guī)設(shè)計(jì)”更高的要求，該設(shè)計(jì)方更高的要求，該設(shè)計(jì)方法先進(jìn)、嚴(yán)格，從而提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確法先進(jìn)、嚴(yán)格，從而提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與使用的可靠性，設(shè)備重量減輕，投性與使用的可靠性，設(shè)備重量減輕，

7、投資節(jié)省，它是容器設(shè)計(jì)觀點(diǎn)和方法的一資節(jié)省，它是容器設(shè)計(jì)觀點(diǎn)和方法的一個(gè)飛躍。個(gè)飛躍。 海南煉化海南煉化HNLH 結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式 反應(yīng)器本體經(jīng)歷了由單層到反應(yīng)器本體經(jīng)歷了由單層到多層的階段，后來由于冶金、鍛造等技術(shù)的多層的階段，后來由于冶金、鍛造等技術(shù)的進(jìn)步，單層鍛造結(jié)構(gòu)或厚板卷焊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)進(jìn)步，單層鍛造結(jié)構(gòu)或厚板卷焊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器又逐漸占了統(tǒng)治地位。從使用狀態(tài)下其高器又逐漸占了統(tǒng)治地位。從使用狀態(tài)下其高溫介質(zhì)是否直接與器壁接觸來看，又分為熱溫介質(zhì)是否直接與器壁接觸來看，又分為熱壁結(jié)構(gòu)和冷壁結(jié)構(gòu)。為了易于解決反應(yīng)器用壁結(jié)構(gòu)和冷壁結(jié)構(gòu)。為了易于解決反應(yīng)器用材的耐氫腐蝕和硫化氫腐蝕等問題，在反應(yīng)材

8、的耐氫腐蝕和硫化氫腐蝕等問題，在反應(yīng)器內(nèi)表面襯非金屬隔熱襯里結(jié)構(gòu)或通以溫度器內(nèi)表面襯非金屬隔熱襯里結(jié)構(gòu)或通以溫度不高的氫氣以達(dá)到保護(hù)反應(yīng)器不直接受高溫不高的氫氣以達(dá)到保護(hù)反應(yīng)器不直接受高溫高壓氫腐蝕的另一種帶高壓氫腐蝕的另一種帶“瓶襯瓶襯”的結(jié)構(gòu)稱為的結(jié)構(gòu)稱為冷壁結(jié)構(gòu)；反之稱為熱壁結(jié)構(gòu)。冷壁結(jié)構(gòu)；反之稱為熱壁結(jié)構(gòu)。 海南煉化海南煉化HNLH 材料技術(shù)材料技術(shù) 熱壁結(jié)構(gòu)是伴隨著冶金技術(shù)和堆焊技熱壁結(jié)構(gòu)是伴隨著冶金技術(shù)和堆焊技術(shù)的進(jìn)步而出現(xiàn)的，與冷壁結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：術(shù)的進(jìn)步而出現(xiàn)的，與冷壁結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 器壁相對(duì)不易產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，從而可提高器壁相對(duì)不易產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，從而可

9、提高使用的安全性。而冷壁結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過程中隔熱襯里較易使用的安全性。而冷壁結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過程中隔熱襯里較易損壞，熱流體滲到壁上，導(dǎo)致器壁超溫，使安全生產(chǎn)受損壞，熱流體滲到壁上，導(dǎo)致器壁超溫，使安全生產(chǎn)受到威脅或被迫停工。到威脅或被迫停工。 可以充分利用反應(yīng)器的容積，其有效容積利用可以充分利用反應(yīng)器的容積，其有效容積利用率可達(dá)率可達(dá)80-90%。 海南煉化海南煉化HNLH 1.2結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征 1.2.1 本體結(jié)構(gòu)本體結(jié)構(gòu) 可分為兩大類：一是單層結(jié)構(gòu)，二是多層結(jié)可分為兩大類：一是單層結(jié)構(gòu)，二是多層結(jié)構(gòu)。在單層結(jié)構(gòu)中又有鋼板卷焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)構(gòu)。在單層結(jié)構(gòu)中又有鋼板卷焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)兩種。多層結(jié)構(gòu)有繞

10、帶式、熱套式等多種形式。兩種。多層結(jié)構(gòu)有繞帶式、熱套式等多種形式。 在單層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，一般在反應(yīng)器等設(shè)備在單層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，一般在反應(yīng)器等設(shè)備內(nèi)壁堆焊雙層不銹鋼（內(nèi)壁堆焊雙層不銹鋼（309L+347）以抵抗）以抵抗H2S的的侵蝕，單層結(jié)構(gòu)以鍛焊結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)明顯多。表現(xiàn)侵蝕，單層結(jié)構(gòu)以鍛焊結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)明顯多。表現(xiàn)在：在： 海南煉化海南煉化HNLH 實(shí)心鍛造可清除鋼錠中的偏析和夾雜，實(shí)心鍛造可清除鋼錠中的偏析和夾雜，8080年代開發(fā)的中空錠鍛造技術(shù)既可降低錠中年代開發(fā)的中空錠鍛造技術(shù)既可降低錠中的碳偏析，又可使鍛件制造時(shí)間大為縮短；的碳偏析，又可使鍛件制造時(shí)間大為縮短； 鍛造變形過程的拔長(zhǎng)、擴(kuò)孔等工

11、藝，使鍛造變形過程的拔長(zhǎng)、擴(kuò)孔等工藝，使鍛件各向性能差別較小，增加內(nèi)部致密度，鍛件各向性能差別較小，增加內(nèi)部致密度，所以材料的均質(zhì)性和致密性較好；所以材料的均質(zhì)性和致密性較好； 海南煉化海南煉化HNLH 焊縫較少，特別是沒有縱焊縫，從而提高焊縫較少，特別是沒有縱焊縫，從而提高了反應(yīng)器耐周向應(yīng)力的可靠性，同時(shí)也可縮了反應(yīng)器耐周向應(yīng)力的可靠性，同時(shí)也可縮短制造周期及減少制造和使用過程中對(duì)焊縫短制造周期及減少制造和使用過程中對(duì)焊縫檢查的工作量；檢查的工作量； 鍛造筒的粗造度和尺寸精度高，可方便鍛造筒的粗造度和尺寸精度高，可方便筒節(jié)對(duì)接，錯(cuò)邊量小；筒節(jié)對(duì)接，錯(cuò)邊量?。?反應(yīng)器內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)可加工成與筒體

12、一反應(yīng)器內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)可加工成與筒體一體的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于防止有關(guān)的脆性損傷很有體的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于防止有關(guān)的脆性損傷很有好處。好處。 海南煉化海南煉化HNLH 1.2.2 細(xì)部結(jié)構(gòu)細(xì)部結(jié)構(gòu) 細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也很重要。一些脆性細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也很重要。一些脆性損傷事故往往發(fā)生在一些細(xì)部結(jié)構(gòu)部位，損傷事故往往發(fā)生在一些細(xì)部結(jié)構(gòu)部位，如內(nèi)部承受重載荷的支撐圈和較大法蘭的如內(nèi)部承受重載荷的支撐圈和較大法蘭的應(yīng)力集中的高應(yīng)力區(qū)。對(duì)于這些部位以及應(yīng)力集中的高應(yīng)力區(qū)。對(duì)于這些部位以及對(duì)于一些不便于使用中的維護(hù)與檢測(cè)或是對(duì)于一些不便于使用中的維護(hù)與檢測(cè)或是不利于各類應(yīng)力水平降低的細(xì)部結(jié)構(gòu)都作不利于各類應(yīng)力水平降低的細(xì)部結(jié)

13、構(gòu)都作了一些改進(jìn)，避免或大大減少了各類損傷了一些改進(jìn)，避免或大大減少了各類損傷的出現(xiàn)。的出現(xiàn)。 海南煉化海南煉化HNLH 催化劑支撐結(jié)構(gòu)催化劑支撐結(jié)構(gòu) 最早支撐催化劑的支持圈多半都是直接最早支撐催化劑的支持圈多半都是直接焊接于筒體上，如圖焊接于筒體上，如圖-1（a）所示。使用中在）所示。使用中在支持圈處發(fā)現(xiàn)多起裂紋，改進(jìn)為如圖支持圈處發(fā)現(xiàn)多起裂紋，改進(jìn)為如圖-1（b）所示的結(jié)構(gòu)。所示的結(jié)構(gòu)。 海南煉化海南煉化HNLH 海南煉化海南煉化HNLH 反應(yīng)器進(jìn)出口大法蘭密封結(jié)構(gòu)反應(yīng)器進(jìn)出口大法蘭密封結(jié)構(gòu) 一般反應(yīng)器進(jìn)出口管的尺寸較大，其法一般反應(yīng)器進(jìn)出口管的尺寸較大，其法蘭多采用環(huán)形八角型金屬墊片密封

14、。由于螺蘭多采用環(huán)形八角型金屬墊片密封。由于螺栓載荷大，且原先設(shè)計(jì)上有不完善之處，曾栓載荷大，且原先設(shè)計(jì)上有不完善之處，曾在法蘭密封槽內(nèi)發(fā)生過裂紋，因而將該結(jié)構(gòu)在法蘭密封槽內(nèi)發(fā)生過裂紋，因而將該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的圖的設(shè)計(jì)的圖-2（a）改進(jìn)為圖）改進(jìn)為圖-2（b）的結(jié)構(gòu)）的結(jié)構(gòu) 海南煉化海南煉化HNLH 海南煉化海南煉化HNLH 反應(yīng)器支撐結(jié)構(gòu)反應(yīng)器支撐結(jié)構(gòu) 為了改善反應(yīng)器裙座支撐部位的應(yīng)力狀為了改善反應(yīng)器裙座支撐部位的應(yīng)力狀況和為使裙座連接處焊縫在制造與使用過程況和為使裙座連接處焊縫在制造與使用過程檢修時(shí)能夠進(jìn)行超聲和射線檢測(cè)，將此處的檢修時(shí)能夠進(jìn)行超聲和射線檢測(cè)，將此處的結(jié)構(gòu)由過去的圖結(jié)構(gòu)由過去的

15、圖-3（a）的形式改進(jìn)為圖）的形式改進(jìn)為圖-3（b）的形式。）的形式。 海南煉化海南煉化HNLH ( 過 去 的 結(jié) 構(gòu)( 新 的 結(jié) 構(gòu)圖 -3 催 化 劑 支 持 結(jié) 構(gòu) 的 改 進(jìn) 海南煉化海南煉化HNLH 改善裙座連接處應(yīng)力水平的結(jié)構(gòu)改善裙座連接處應(yīng)力水平的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 反應(yīng)器在操作狀態(tài)下，裙座連接部反應(yīng)器在操作狀態(tài)下，裙座連接部位由于器壁和裙座的邊界條件差別較大位由于器壁和裙座的邊界條件差別較大，在設(shè)計(jì)中往往發(fā)現(xiàn)此處的熱應(yīng)力相當(dāng)，在設(shè)計(jì)中往往發(fā)現(xiàn)此處的熱應(yīng)力相當(dāng)大。為了能夠使裙座連接部位的溫度梯大。為了能夠使裙座連接部位的溫度梯度減小，以降低其熱應(yīng)力，對(duì)此連接處度減小，以降低其熱應(yīng)力

16、，對(duì)此連接處的設(shè)計(jì)，由過去的圖的設(shè)計(jì)，由過去的圖-4（a）改進(jìn)為設(shè)有）改進(jìn)為設(shè)有熱箱的圖熱箱的圖-4（b）的結(jié)構(gòu)。）的結(jié)構(gòu)。 海南煉化海南煉化HNLH 海南煉化海南煉化HNLH 1.3 主要內(nèi)件形式及作用主要內(nèi)件形式及作用 反應(yīng)器內(nèi)件的設(shè)計(jì)性能的優(yōu)劣與催化劑性能反應(yīng)器內(nèi)件的設(shè)計(jì)性能的優(yōu)劣與催化劑性能一道是關(guān)系到加氫裂化工藝水平的關(guān)鍵因素。在一道是關(guān)系到加氫裂化工藝水平的關(guān)鍵因素。在加氫過程中存在著氣、液、固三相狀態(tài)，反應(yīng)器加氫過程中存在著氣、液、固三相狀態(tài)，反應(yīng)器內(nèi)件特別是液體分配盤的設(shè)計(jì)很重要，如果反應(yīng)內(nèi)件特別是液體分配盤的設(shè)計(jì)很重要，如果反應(yīng)物分布不好，就會(huì)出現(xiàn)短路、溝流等現(xiàn)象，反應(yīng)物分布

17、不好，就會(huì)出現(xiàn)短路、溝流等現(xiàn)象，反應(yīng)溫度控制不好，就會(huì)出現(xiàn)溫度控制不好，就會(huì)出現(xiàn)“飛溫飛溫”、催化劑過快、催化劑過快結(jié)焦、縮短運(yùn)轉(zhuǎn)周期、目的產(chǎn)品收率下降等情況結(jié)焦、縮短運(yùn)轉(zhuǎn)周期、目的產(chǎn)品收率下降等情況。反應(yīng)物均勻分布和反應(yīng)溫度控制是加氫裂化裝。反應(yīng)物均勻分布和反應(yīng)溫度控制是加氫裂化裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，因此，優(yōu)化反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件設(shè)置正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，因此，優(yōu)化反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)，確保反應(yīng)器進(jìn)料與催化劑顆粒的有效充分接計(jì)，確保反應(yīng)器進(jìn)料與催化劑顆粒的有效充分接觸，在催化劑床層內(nèi)不發(fā)生流體偏離；以及針對(duì)觸，在催化劑床層內(nèi)不發(fā)生流體偏離；以及針對(duì)加加 海南煉化海南煉化HNLH 氫反應(yīng)為放熱反應(yīng)的特點(diǎn)，對(duì)于多床

18、層氫反應(yīng)為放熱反應(yīng)的特點(diǎn)，對(duì)于多床層的情況設(shè)置了有效的溫控結(jié)構(gòu)（如冷氫的情況設(shè)置了有效的溫控結(jié)構(gòu)（如冷氫箱），以保證生產(chǎn)安全和催化劑的使用箱），以保證生產(chǎn)安全和催化劑的使用壽命。在加氫裂化裝置中，到目前為止壽命。在加氫裂化裝置中，到目前為止一般采用固定床的工藝過程。為此，要一般采用固定床的工藝過程。為此，要確保：確保： 海南煉化海南煉化HNLH 進(jìn)入反應(yīng)器的進(jìn)入反應(yīng)器的 液體停留時(shí)間不要太長(zhǎng)液體停留時(shí)間不要太長(zhǎng)，以免過度反應(yīng)；，以免過度反應(yīng)； 避免催化劑的流化與磨損；避免催化劑的流化與磨損； 壓力降要小壓力降要小 基于以上幾點(diǎn)考慮，反應(yīng)器的形式幾乎基于以上幾點(diǎn)考慮，反應(yīng)器的形式幾乎都為氣液并流

19、的下流式結(jié)構(gòu)，包括：都為氣液并流的下流式結(jié)構(gòu)，包括： 入口擴(kuò)散器入口擴(kuò)散器 設(shè)置目的是防止高速設(shè)置目的是防止高速流流體直接沖擊液體分配盤，影響分配效果，體直接沖擊液體分配盤，影響分配效果， 海南煉化海南煉化HNLH 從而起到預(yù)分配的作用；從而起到預(yù)分配的作用； 氣液分配盤氣液分配盤 目的是使進(jìn)入反應(yīng)器的物料均目的是使進(jìn)入反應(yīng)器的物料均勻分散，與催化劑顆粒有效的接觸，充分發(fā)揮催化勻分散，與催化劑顆粒有效的接觸，充分發(fā)揮催化劑的作用；劑的作用； 積垢藍(lán)積垢藍(lán) 置于催化劑床層的頂部，是由各種置于催化劑床層的頂部，是由各種規(guī)格的不銹鋼金屬絲網(wǎng)與骨架構(gòu)成的藍(lán)筐，它為反規(guī)格的不銹鋼金屬絲網(wǎng)與骨架構(gòu)成的藍(lán)筐

20、，它為反應(yīng)器的進(jìn)入物料提供更多的流通面積，使催化劑床應(yīng)器的進(jìn)入物料提供更多的流通面積，使催化劑床層可積聚更多的銹垢和沉積物而不致引起床層壓降層可積聚更多的銹垢和沉積物而不致引起床層壓降過分的增加；過分的增加； 冷氫箱冷氫箱 由冷氫管、冷氫盤、再分配盤組成由冷氫管、冷氫盤、再分配盤組成，用以控制加氫放熱反應(yīng)引起的床層溫升，用以控制加氫放熱反應(yīng)引起的床層溫升 海南煉化海南煉化HNLH 熱電偶熱電偶 對(duì)加氫放熱反應(yīng)引起的催對(duì)加氫放熱反應(yīng)引起的催化劑床層溫升及床層截面溫度分布狀況進(jìn)行化劑床層溫升及床層截面溫度分布狀況進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控。 出口收集器等出口收集器等 用于支持下部的催化劑用于支持下部的催化劑床

21、層，以減輕床層的壓降和改善反應(yīng)物料的床層，以減輕床層的壓降和改善反應(yīng)物料的分配。分配。 海南煉化海南煉化HNLH 海南煉化海南煉化HNLH 2.高壓換熱器高壓換熱器 海南煉化海南煉化HNLH 在煉廠中使用的換熱器形式較多，但用于高溫高在煉廠中使用的換熱器形式較多，但用于高溫高壓含有壓含有H2和和H2S介質(zhì)場(chǎng)合的換熱器并不多。這是介質(zhì)場(chǎng)合的換熱器并不多。這是由于隨著裝置的大型化，所需換熱器的尺寸也越由于隨著裝置的大型化，所需換熱器的尺寸也越來越大，解決給在如此苛刻條件下密封問題帶來來越大，解決給在如此苛刻條件下密封問題帶來很大困難。另外，這類裝置加工或處理的物料中很大困難。另外，這類裝置加工或處

22、理的物料中都含有腐蝕性介質(zhì)，換熱器需要抽芯進(jìn)行內(nèi)部檢都含有腐蝕性介質(zhì)，換熱器需要抽芯進(jìn)行內(nèi)部檢查，要求管束的拆裝方便容易。上述難點(diǎn)和要求查，要求管束的拆裝方便容易。上述難點(diǎn)和要求，對(duì)于煉廠中使用較多的普通大法蘭型換熱器，對(duì)于煉廠中使用較多的普通大法蘭型換熱器，雖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但難以滿足要求。特別雖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但難以滿足要求。特別是大型化后，這種形式換熱器緊固螺栓將很大，是大型化后，這種形式換熱器緊固螺栓將很大，給緊固和拆卸帶來相當(dāng)困難，既不便維修，又難給緊固和拆卸帶來相當(dāng)困難，既不便維修，又難以保證不泄漏。同時(shí)管殼程的大法蘭螺栓也隨之以保證不泄漏。同時(shí)管殼程的大法蘭螺栓也隨之 海

23、南煉化海南煉化HNLH 變大、變厚，既不易加工，又使金屬耗量增變大、變厚，既不易加工，又使金屬耗量增加，從而使制造成本上升。所以，在加氫裂加，從而使制造成本上升。所以，在加氫裂化和加氫脫硫裝置中使用較多的是螺紋環(huán)鎖化和加氫脫硫裝置中使用較多的是螺紋環(huán)鎖緊式換熱器。緊式換熱器。 此類換熱器多用此類換熱器多用U型管式，它的獨(dú)特結(jié)型管式，它的獨(dú)特結(jié)構(gòu)在于管箱部分，管殼程均為高壓時(shí)稱為構(gòu)在于管箱部分，管殼程均為高壓時(shí)稱為H-H型，對(duì)于殼程為低壓而管程為高壓的稱為型，對(duì)于殼程為低壓而管程為高壓的稱為H-L型。型。 海南煉化海南煉化HNLH 主要特點(diǎn)主要特點(diǎn) 密封性能可靠密封性能可靠 這是由于在管箱中內(nèi)壓

24、引起的軸向力通過管這是由于在管箱中內(nèi)壓引起的軸向力通過管箱蓋和螺紋鎖緊環(huán)傳遞給管箱殼體承受。它不象箱蓋和螺紋鎖緊環(huán)傳遞給管箱殼體承受。它不象普通型法蘭換熱器，其法蘭螺栓載荷由兩部分組普通型法蘭換熱器，其法蘭螺栓載荷由兩部分組成：一是流體靜壓力產(chǎn)生的軸向力使法蘭分開，成：一是流體靜壓力產(chǎn)生的軸向力使法蘭分開，需克服此種端面載荷；二是為保證密封性，在墊需克服此種端面載荷；二是為保證密封性，在墊片或接觸面上需維持足夠的壓緊力。因此普通型片或接觸面上需維持足夠的壓緊力。因此普通型法蘭換熱器所需的螺栓大，擰緊困難，密封可靠法蘭換熱器所需的螺栓大，擰緊困難，密封可靠性相對(duì)較差。螺紋鎖緊環(huán)換熱器密封結(jié)構(gòu)則不

25、同性相對(duì)較差。螺紋鎖緊環(huán)換熱器密封結(jié)構(gòu)則不同，螺栓只需提供給墊片密封所需的密封壓緊力，螺栓只需提供給墊片密封所需的密封壓緊力，流體靜壓力產(chǎn)生的軸向力通過螺紋環(huán)傳到了管箱流體靜壓力產(chǎn)生的軸向力通過螺紋環(huán)傳到了管箱殼體上，由管箱殼體承受，所以螺栓小，便于擰殼體上，由管箱殼體承受，所以螺栓小，便于擰緊，很容易達(dá)到密封效果。緊，很容易達(dá)到密封效果。 海南煉化海南煉化HNLH 拆裝方便拆裝方便 因?yàn)樗穆菟ㄐ?，很容易操作。因?yàn)樗穆菟ㄐ?，很容易操作?金屬用量少金屬用量少 結(jié)構(gòu)緊緊湊，占地面積小結(jié)構(gòu)緊緊湊，占地面積小 海南煉化海南煉化HNLH 3.高壓分離器高壓分離器 海南煉化海南煉化HNLH 3.1概

26、述概述 加氫裂化裝置通常在高壓反應(yīng)器的下游設(shè)置高加氫裂化裝置通常在高壓反應(yīng)器的下游設(shè)置高壓分離器，對(duì)反應(yīng)器流出物進(jìn)行分離。通常采用的壓分離器，對(duì)反應(yīng)器流出物進(jìn)行分離。通常采用的反應(yīng)流出物高分流程有冷高分和熱高分兩種流程。反應(yīng)流出物高分流程有冷高分和熱高分兩種流程。因此隨著裝置采用的高分流程的不同，高分也相應(yīng)因此隨著裝置采用的高分流程的不同，高分也相應(yīng)的分為熱高分和冷高分兩類。本裝置設(shè)計(jì)采用熱高的分為熱高分和冷高分兩類。本裝置設(shè)計(jì)采用熱高分流程，好處是：分流程，好處是： 換熱量大大減少，減少高壓換熱面積；換熱量大大減少，減少高壓換熱面積； 空冷負(fù)荷減少，空冷面積大大減少；空冷負(fù)荷減少，空冷面積大

27、大減少； 生成油分餾的換熱負(fù)荷降低，減少投資；生成油分餾的換熱負(fù)荷降低，減少投資； 可以防止稠環(huán)芳烴的積聚，堵塞高壓空冷，可以防止稠環(huán)芳烴的積聚，堵塞高壓空冷，特別對(duì)于全循環(huán)流程更為合適；特別對(duì)于全循環(huán)流程更為合適； 海南煉化海南煉化HNLH 可以避免冷高分的油水乳化現(xiàn)象發(fā)生，尤其可以避免冷高分的油水乳化現(xiàn)象發(fā)生，尤其是開停工期間，同時(shí)可縮短開工時(shí)間；是開停工期間，同時(shí)可縮短開工時(shí)間； 降低裝置的能耗。降低裝置的能耗。 從安裝方式來看，有立式和臥式之分。從安裝方式來看，有立式和臥式之分。 立式的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小立式的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小 臥式更有利于油、水、氣的分離臥式更有利于油、水、氣的分離 目

28、前大都采用立式，因此，在冷高分設(shè)計(jì)時(shí)目前大都采用立式，因此，在冷高分設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行了特殊考慮，以滿足工藝的需，對(duì)內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行了特殊考慮，以滿足工藝的需要。要。 海南煉化海南煉化HNLH 3.2 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 加氫裝置中的高分要實(shí)現(xiàn)氣液兩相分離加氫裝置中的高分要實(shí)現(xiàn)氣液兩相分離需要有合適的氣相分離空間和充分的液相停需要有合適的氣相分離空間和充分的液相停留時(shí)間。對(duì)于立式冷高分，由于要分離液相留時(shí)間。對(duì)于立式冷高分，由于要分離液相中的油和水比臥式冷高分難度大，因此需在中的油和水比臥式冷高分難度大，因此需在液相部分設(shè)置有利于油水兩相分離的聚液器液相部分設(shè)置有利于油水兩相分離的聚液器，以利于縮小分離

29、空間，減小高分體積，降，以利于縮小分離空間，減小高分體積，降低設(shè)備噸位，減少設(shè)備投資。低設(shè)備噸位，減少設(shè)備投資。 海南煉化海南煉化HNLH 二、加氫裂化設(shè)備的氫損傷二、加氫裂化設(shè)備的氫損傷形式形式 海南煉化海南煉化HNLH 1.概述概述 在加氫過程中，設(shè)備處于高溫高壓氫氣中在加氫過程中，設(shè)備處于高溫高壓氫氣中，氫損傷是常見的問題。金屬材料中由于有氫，氫損傷是常見的問題。金屬材料中由于有氫的存在或氫與金屬的相互作用而引起其機(jī)械性的存在或氫與金屬的相互作用而引起其機(jī)械性能變壞的現(xiàn)象，通稱為氫損傷（能變壞的現(xiàn)象，通稱為氫損傷（HD）（）（Hydrogen Damage）。原子態(tài)的氫是唯一能通）。原子

30、態(tài)的氫是唯一能通過擴(kuò)散進(jìn)入金屬中的物質(zhì)，因而只有原子態(tài)的過擴(kuò)散進(jìn)入金屬中的物質(zhì)，因而只有原子態(tài)的氫才引起氫損傷。金屬材料的氫損傷，根據(jù)產(chǎn)氫才引起氫損傷。金屬材料的氫損傷，根據(jù)產(chǎn)生條件、作用機(jī)理和破壞形態(tài)，主要可分為兩生條件、作用機(jī)理和破壞形態(tài)，主要可分為兩大類：一類是在常溫時(shí)由于氫擴(kuò)散到金屬中而大類：一類是在常溫時(shí)由于氫擴(kuò)散到金屬中而引起的氫脆（引起的氫脆（HE）（）（Hydrogen Embrittlement）和氫鼓泡（）和氫鼓泡（HB）（）（Hydrogen Blistering）；）；另一類是另一類是 在高溫高壓臨氫條件下，氫進(jìn)入金屬在高溫高壓臨氫條件下，氫進(jìn)入金屬后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致

31、材料脫碳、膨脹及沿晶后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致材料脫碳、膨脹及沿晶 海南煉化海南煉化HNLH 開裂的現(xiàn)象，稱為氫腐蝕，簡(jiǎn)稱氫蝕（開裂的現(xiàn)象，稱為氫腐蝕，簡(jiǎn)稱氫蝕（HC）（Hydrogen Corrosion）。煉油化工企業(yè)中，）。煉油化工企業(yè)中，除了加工含硫原油的原因外，在加氫裂化臨除了加工含硫原油的原因外，在加氫裂化臨氫裝置中存在有氫損傷的腐蝕環(huán)境，尤其是氫裝置中存在有氫損傷的腐蝕環(huán)境，尤其是對(duì)于裝置中處于高溫高壓臨氫環(huán)境的反應(yīng)器對(duì)于裝置中處于高溫高壓臨氫環(huán)境的反應(yīng)器、換熱設(shè)備和工藝管道來說，防止因氫蝕而、換熱設(shè)備和工藝管道來說，防止因氫蝕而造成突然事故的問題顯得格外重要。造成突然事故的問題顯得格

32、外重要。 海南煉化海南煉化HNLH 2.氫的來源氫的來源 金屬在冶煉、焊接、酸洗、電鍍等生金屬在冶煉、焊接、酸洗、電鍍等生產(chǎn)加工過程中都會(huì)吸收氫，因此都要加以嚴(yán)產(chǎn)加工過程中都會(huì)吸收氫，因此都要加以嚴(yán)格控制，但這不屬于本文討論的范疇。本文格控制，但這不屬于本文討論的范疇。本文所關(guān)心的是金屬設(shè)備在使用過程中與含氫介所關(guān)心的是金屬設(shè)備在使用過程中與含氫介質(zhì)相接觸時(shí)所吸收的氫。氫必須首先在金屬質(zhì)相接觸時(shí)所吸收的氫。氫必須首先在金屬表面成為活性氫原子，然后才能擴(kuò)散進(jìn)入金表面成為活性氫原子，然后才能擴(kuò)散進(jìn)入金屬?；钚詺湓拥膩碓粗饕峭ㄟ^以下三種屬?；钚詺湓拥膩碓粗饕峭ㄟ^以下三種途徑：途徑： 海南煉化

33、海南煉化HNLH 金屬與氫氣直接接觸金屬與氫氣直接接觸 金屬與氫氣直接接觸，氫分子吸附在金金屬與氫氣直接接觸，氫分子吸附在金屬表面并分解產(chǎn)生活性氫原子：屬表面并分解產(chǎn)生活性氫原子： H2 + M H2M H2M H + HM HM H + M 煉化企業(yè)的臨氫裝置都具備這個(gè)條件。煉化企業(yè)的臨氫裝置都具備這個(gè)條件。 海南煉化海南煉化HNLH 含氫化合物與金屬表面接觸含氫化合物與金屬表面接觸 含氫化合物與金屬表面接觸發(fā)生下列化含氫化合物與金屬表面接觸發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)，釋放出原子氫：學(xué)反應(yīng)，釋放出原子氫： HX + M MX + H 煉化企業(yè)最常見的濕煉化企業(yè)最常見的濕H2S環(huán)境造成鋼的氫致開環(huán)境造成

34、鋼的氫致開裂就是由于發(fā)生了這類反應(yīng)：裂就是由于發(fā)生了這類反應(yīng)： H2S + Fe FeS + 2H 它由以下幾個(gè)步驟完成：它由以下幾個(gè)步驟完成： H2S在水中發(fā)生離解：在水中發(fā)生離解： H2S H+ + HS- HS- H+ + S-2 鋼在鋼在H2S的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)：的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)： 海南煉化海南煉化HNLH 陽(yáng)極：陽(yáng)極： Fe Fe+2 + 2e Fe+2 + S-2 FeS Fe+2 + HS- FeS + H+ 陰極：陰極： 2H+ + 2e 2H 海南煉化海南煉化HNLH 金屬接觸含氫離子的溶液金屬接觸含氫離子的溶液 水化質(zhì)子（水化質(zhì)子（H3O+）在金屬表面與電）在金屬表面與電子 復(fù) 合 ， 生 成 活 化 氫 原 子 ：子 復(fù) 合 ， 生 成 活 化 氫 原 子 ： H3O+ + e H + H2O 當(dāng)然，通過以上過程產(chǎn)生的氫原子當(dāng)然，通過以上過程產(chǎn)生的氫原子，大部分會(huì)以氫氣逸出，少部分則吸附，大部分會(huì)以氫氣逸出，少部分則吸附于金屬表面，然后通過擴(kuò)散進(jìn)入金屬于金屬表面，然后通過擴(kuò)散進(jìn)入金屬。 海南煉化海南煉化HNLH 3 氫損傷氫損傷(Hydrogen Damage) 3.1 氫脆氫脆 擴(kuò)散到金屬中以固溶態(tài)存在或生成金擴(kuò)散到金屬中以固溶態(tài)存在或生成金屬