加氫反應(yīng)器及催化裂化反應(yīng)器介紹

1、加氫反應(yīng)器及催化裂化反應(yīng)器介紹第1頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一加氫反應(yīng)器是各類加氫工藝的關(guān)鍵設(shè)備加氫過程分類：1.加氫處理（進料分子基本無變化，使烯烴飽和及脫硫）2.加氫精制（約10%原料分子降低分子量）3.加氫裂化（有10%原料分子轉(zhuǎn)化為小分子）加氫反應(yīng)器分類（按照工藝流程及結(jié)構(gòu)分類）固定床反應(yīng)器 2. 移動床反應(yīng)器 3. 流化床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器使用最為廣泛（氣液并流下流式）一.加氫反應(yīng)器第2頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一固定床反應(yīng)器：床層內(nèi)固體催化劑處于靜止狀態(tài)。特點：催化劑不宜磨損，催化劑在不失活情況下可長期使用。主要適于加工固

2、體雜質(zhì)、油溶性金屬含量少的油品第3頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一移動床反應(yīng)器：生產(chǎn)過程中催化劑連續(xù)或間斷移動加入或卸出反應(yīng)器。主要適于加工有較高金屬有機化合物及瀝青質(zhì)的渣油原料，可避免床層堵塞及催化劑失活問題。第4頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一流化床反應(yīng)器：原料油及氫氣自反應(yīng)器下部進入通過催化劑床層，使催化劑流化并被流體托起。主要也適于加工有較高金屬有機化合物、瀝青質(zhì)及固體雜質(zhì)的渣油原料。第5頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一按反應(yīng)器使用狀態(tài)分類： 使用狀態(tài)下高溫介質(zhì)是否與器壁接觸，分為冷壁結(jié)構(gòu)及熱壁結(jié)構(gòu)。冷壁反應(yīng)

3、器熱壁反應(yīng)器第6頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一冷熱壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器特征及應(yīng)用第7頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一按反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)分類： 分為單層結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)。單層結(jié)構(gòu)包括鋼板卷焊及鍛焊結(jié)構(gòu)；多層結(jié)構(gòu)一般有繞帶式及熱套式。第8頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第9頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第10頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一煅焊結(jié)構(gòu)反應(yīng)器制造過程第11頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一 加氫過程由于存在有氣、液、固三相的放熱反應(yīng)，欲使反應(yīng)

4、進料（氣、液兩相）與催化劑（固相）充分、均勻、有效地接觸，加氫反應(yīng)器設(shè)計有多個催化劑床層，在每個床層的頂部都設(shè)置有分配盤，并在兩個床層之間設(shè)有溫控結(jié)構(gòu)（冷氫箱），以確保加氫裝置的安全平穩(wěn)生產(chǎn)和延長催化劑的使用壽命。 反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有入口擴散器、積垢籃、卸料管、催化劑支撐盤、出口捕集器、氣液反應(yīng)物流分配盤、冷氫箱、熱電偶保護管和出口收集器等反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件。第12頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一入口擴散器 來自反應(yīng)器入口的介質(zhì)首先經(jīng)過入口擴散器，在上部錐形體整流后，經(jīng)上下兩擋板的兩層孔的節(jié)流、碰撞后被擴散到整個反應(yīng)器截面上。 其主要作用為：一是將進入的介質(zhì)擴散到反應(yīng)器的整個截

5、面上；二是消除氣、液介質(zhì)對頂分配盤的垂直沖擊，為分配盤的穩(wěn)定工作創(chuàng)造條件；三是通過擾動，促使氣液兩相混合第13頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一2. 分配盤 目前，國內(nèi)加氫反應(yīng)器所使用的反應(yīng)物流分配器，按其作用原理大致可分為溢流式和抽吸噴射式兩類；反應(yīng)物流分配盤應(yīng)不漏液，安裝后須進行測漏試驗，即在分配盤上充水至100mm高，在5分鐘內(nèi)其液位下降高度，以不大于5mm為合格；分配盤安裝的水平度要求，對于噴射式的分配器，包括制造公差和在載荷作用下的繞度在內(nèi)，其分配盤的水平度應(yīng)控制為5mm6mm；對于溢流式的分配器，其分配盤安裝的水平度要求更嚴格一些。 第14頁，共71頁，20

6、22年，5月20日，20點39分，星期一 在催化劑床層上面，采用分配盤是為了均布反應(yīng)介質(zhì)，改善其流動狀況，實現(xiàn)與催化劑的良好接觸，進而達到徑向和軸向的均勻分布。第15頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一反應(yīng)器頂部分配盤第16頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第17頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一3. 積垢籃 由不同規(guī)格的不銹鋼金屬網(wǎng)和骨架構(gòu)成的籃框，置于反應(yīng)器上部催化劑床層的頂部，可為反應(yīng)物流提供更大的流通面積，在上部催化劑床層的頂部撲集更多的機械雜質(zhì)的沉積物，而又不致引起反應(yīng)器壓力降過快地增長；積垢籃框在反應(yīng)器內(nèi)截面上呈

7、等邊三角形均勻排列，其內(nèi)是空的（不裝填催化劑或瓷球），安裝好后要須用不銹鋼鏈將其穿連在一起，并牢固地拴在其上部分配盤地支撐梁上，不銹鋼金屬鏈條要有足夠地長度裕量（按床層高度下沉5考慮），以便能適應(yīng)催化劑床層的下沉。 第18頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一4. 催化劑支撐盤 催化劑支撐盤由T形大梁、格柵和絲網(wǎng)組成。大梁的兩邊搭在反應(yīng)器器壁的凸臺上，而格柵則放在大梁和凸臺上。格柵上平鋪一層粗不銹鋼絲網(wǎng)，和一層細不銹鋼絲網(wǎng)，上面就可以裝填磁球和催化劑了。 催化劑支撐大梁和格柵要有足夠的高溫強度和剛度。即在420高溫下彎曲變形也很小，且具有一定的抗腐蝕性能。因此，大梁、格柵和

8、絲網(wǎng)的材質(zhì)均為不銹鋼。在設(shè)計中應(yīng)考慮催化劑支撐盤上催化劑和磁球的重量、催化劑支撐盤本身的重量、床層壓力降和操作液重等載荷，經(jīng)過計算得出支撐大梁和格柵的結(jié)構(gòu)尺寸。 第19頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第20頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第21頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第22頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第23頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一4. 催化劑卸料管 固定床反應(yīng)器每一催化劑床層下部均安裝有若干根卸料管，跨過催化劑支撐盤、物料分配盤及冷氫箱，通向下一

9、床層，作為在反應(yīng)器停工卸除催化劑的卸劑通道。第24頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第25頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第26頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一5. 冷氫管 烴類加氫反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，對多床層的加氫反應(yīng)器來說，油氣和氫氣在上一床層反應(yīng)后溫度將升高，為了下一床層繼續(xù)有效反應(yīng)的需要，必須在兩床層間引入冷氫氣來控制溫度。將冷氫氣引入反應(yīng)器內(nèi)部并加以散布的管子被稱為冷氫管。 冷氫加入系統(tǒng)的作用和要求是： 均勻、穩(wěn)定地供給足夠的冷氫量； 必須使冷氫與熱反應(yīng)物充分混合，在進入下一床層時有一均勻的溫度和物料分布。 冷

10、氫管按形式分直插式、樹枝狀形式和環(huán)形結(jié)構(gòu)。 對于直徑較小的反應(yīng)器，采用結(jié)構(gòu)簡單便于安裝的直插式結(jié)構(gòu)即可。 對于直徑較大的反應(yīng)器，直插式冷氫管打入的冷氫與上層反應(yīng)后的油氣混合效果就不好，直接影響了冷氫箱的再混合效果。這時就應(yīng)采用樹枝狀或環(huán)形結(jié)構(gòu)。第27頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第28頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第29頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第30頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一6. 冷氫箱 冷氫箱實為混合箱和預(yù)分配盤的組合體。它是加氫反應(yīng)器內(nèi)的熱反應(yīng)物與冷氫氣進行混合及熱量交

11、換的場所。其作用是將上層流下來的反應(yīng)產(chǎn)物與冷氫管注入的冷氫在箱內(nèi)進行充分混合，以吸收反應(yīng)熱，降低反應(yīng)物溫度，滿足下一催化劑床層的反應(yīng)要求，避免反應(yīng)器超溫。 冷氫箱的第一層為擋板盤，擋板上開有節(jié)流孔。由冷氫管出來的冷氫與上一床層反應(yīng)后的油氣在擋板盤上先預(yù)混合，然后由節(jié)流孔進入冷氫箱。進入冷氫箱的冷氫氣和上層下來的熱油氣經(jīng)過反復(fù)折流混合，就流向冷氫箱的第二層篩板盤，篩板盤，在篩板盤上再次折流強化混合效果，然后在作分配。篩板盤下有時還有一層泡帽分配盤對預(yù)分配后的油氣再作最終的分配。第31頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第32頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分

12、，星期一第33頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第34頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第35頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一冷氫管催化劑卸料管冷氫箱上擋板盤冷氫箱下?lián)醢灞P冷氫箱篩板盤第36頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第37頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一7. 出口收集器 出口收集器是個帽狀部件，頂部有圓孔，側(cè)壁有長孔，覆蓋不銹鋼網(wǎng)。其作用主要是阻止反應(yīng)器底部的瓷球從出口漏出，并導(dǎo)出流體。第38頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一 反應(yīng)器底部的

13、出口收集器，用于支撐下部的催化劑床層，減小床層的壓降和改善反應(yīng)物料的分配。出口收集器與下端封頭接觸的下沿開有數(shù)個缺口，供停工時排液用。 第39頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一8. 熱電偶 為監(jiān)視加氫放熱反應(yīng)引起床層溫度升高及床層截面溫度分布狀況而對操作溫度進行監(jiān)控。第40頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一加氫反應(yīng)器常見損傷與對策高溫氫腐蝕 高溫氫腐蝕是在高溫高壓條件下擴散侵入鋼中的氫與不穩(wěn)定的碳化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷氣泡(它包含甲烷的成核過程和成長)，即FeC+2H2一CH4+3Fe，并在晶間空穴和非金屬夾雜部位聚集，引起鋼的強度、延性和韌

14、性下降與劣化，同時發(fā)生晶間斷裂。由于這種脆化現(xiàn)象是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，所以它具有不可逆的性質(zhì)，也稱永久脆化現(xiàn)象。 高溫氫腐蝕有兩種形式：一是表面脫碳；二是內(nèi)部脫碳。 表面脫碳不產(chǎn)生裂紋，在這點上與鋼材暴露在空氣、氧氣或二氧化碳等一些氣體中所產(chǎn)生的脫碳相似，表面脫碳的影響般很輕，其鋼材的強度和硬度局部有所下降而延性提高。 內(nèi)部脫碳是由于氫擴散侵入到鋼中發(fā)生反應(yīng)生成了甲烷，而甲烷又不能擴散出鋼外，就聚集于晶界空穴和夾雜物附近，形成了很高的局部應(yīng)力，使鋼產(chǎn)生龜裂、裂紋或鼓包，其力學(xué)性能發(fā)生顯著的劣化。第41頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一影響高溫氫腐蝕的主要因素1)溫度、壓

15、力和暴露時間的影響 溫度和壓力對氫腐蝕的影響很大，溫度越高或者壓力越大發(fā)生高溫腐蝕的起始時間就越早。 2)合金元素和雜質(zhì)元素的影響 在鋼中凡是添加能形成很穩(wěn)定碳化物的元素(如鉻、鉬、釩、鈦、鎢等)，就可使碳的活性降低，從而提高鋼材抗高溫氫腐蝕的能力。 在合金元素對抗氫腐蝕性能的影響中，元素的復(fù)合添加和各自添加的效果不同。例如鉻、鉬的復(fù)合添加比兩個兒素單獨添加時可使抗氫腐蝕性能進一步提高。在加氫高壓設(shè)備中廣泛地使用著鉻-鉬鋼系，其原因之一也在于此。3)熱處理的影響 鋼的抗氫腐蝕性能，與鋼的顯微組織也有密切關(guān)系。對于淬火狀態(tài)，只需經(jīng)很短時間加熱就出現(xiàn)了氫腐蝕。但是一施行回火，且回火溫度越高，由于可

16、形成穩(wěn)定的碳化物，抗氫腐蝕性能就得到改善。另外，對于在氫環(huán)境下使用的鉻-鉬鋼設(shè)備，施行了焊后熱處理同樣具有可提高抗氫腐蝕能力的效果。第42頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一4)應(yīng)力的影響 在高溫氫腐蝕中，應(yīng)力的存在肯定會產(chǎn)生不利的影響。在高溫氫氣中蠕變強度會下降。特別是由于二次應(yīng)力(如熱應(yīng)力或由冷作加工所引起的應(yīng)力)的存在會加速高溫氫腐蝕。高溫氫腐蝕的防止措施 高溫高壓氫環(huán)境下高溫氫腐蝕的防止措施主要是選用耐高溫氫腐蝕的材料，工程設(shè)計上都是按照原稱為“納爾遜(Nelson)曲線”來選擇的。 盡量減少鋼材中對高溫氫腐蝕不利影響的雜質(zhì)元素（Sn、Sb）。 制造及在役中返修補

17、焊后必須進行焊后熱處理。 操作中嚴防設(shè)備超溫。 控制外加應(yīng)力水平。 第43頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第44頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一2.氫脆 所謂氫脆，就是由于氫殘留在鋼中所引起的脆化現(xiàn)象。產(chǎn)生了氫脆的鋼材，其延伸率和斷面收縮率顯著下降。這是由于侵人鋼中的原子氫，使結(jié)晶的原子結(jié)合力變?nèi)?，或者作為分子狀在晶界或夾雜物周邊上析出的結(jié)果。但是，在一定條件下，若能使氫較徹底地釋放出來，鋼材的力學(xué)性能仍可得到恢復(fù)。這一特性與前面介紹的氫腐蝕截然不同，所以氫脆是可逆的，也稱作一次脆化現(xiàn)象。 氫脆的敏感性一般是隨鋼材的強度的提高而增加，鋼的顯微

18、組織對氫脆也有影響。鋼材氫脆化的程度還與鋼中的氫含量密切相關(guān)。強度越高，只要吸收少量的氫，就可引起很嚴重的脆化。 對于操作在高溫高壓氫環(huán)境下的設(shè)備，在操作狀態(tài)下，器壁中會吸收一定量的氫。在停工的過程中，由于冷卻速度太快，鋼中的氫來不及擴散出來，造成過飽和氫殘留在器壁內(nèi)，就可能在溫度低于150時引起亞臨界裂紋擴展，對設(shè)備的安全使用帶來威脅。 在高溫高壓臨氫設(shè)備中，特別是內(nèi)表面堆焊有奧氏體不銹鋼堆焊層的加氧反應(yīng)器曾發(fā)生過一些氫脆損傷的實例。其部位多發(fā)生在反應(yīng)器支持圈角焊縫上以及堆焊奧氏體小銹鋼的梯形槽法蘭密封面的槽底拐角處。第45頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一防止氫脆的

19、若干對策 要防止氫脆損傷發(fā)生，主要應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計上、制造過程中和生產(chǎn)操作方面采取如下措施：(1)盡量減少應(yīng)變幅度，這對于改善使用壽命很有幫助。 (2)盡量保持TP347堆焊金屬或焊接金屬有較高的延性。為此，一是要控制TP347中鐵素體含量，以避免含量過多時在焊后最終熱處理過程轉(zhuǎn)變成較多的相而產(chǎn)生脆性；二是對于前述那些易發(fā)生氫脆的部位，應(yīng)盡量省略TP347堆焊金屬或焊接金屬的焊后最終熱處理，以提高其延性。(3)裝置停工時冷卻速度不應(yīng)過快，且停工過程中應(yīng)有使鋼中吸藏的氫能盡量釋放出去的工藝過程，以減少器壁中的殘留氫含量。(4)盡量避免非計劃緊急停工(緊急放空)。 第46頁，共71頁，2022年，5月

20、20日，20點39分，星期一3.高溫硫化氫的腐蝕 在加氫裝置中，一般都會有硫化氫腐蝕介質(zhì)存在。對于以碳鋼或低鉻鋼制的設(shè)備，在操作溫度高于204，其腐蝕速度將隨著溫度的升高而增加。特別是當(dāng)硫化氫和氫共存的條件下，它比硫化氫單獨存在時產(chǎn)生的腐蝕還要更為劇烈和嚴重。氫在這種腐蝕過程中起著催化劑的作用，加速了腐蝕的進展。 對于在硫化氫和氫共存條件下的材料選擇，一是參考相似條件的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來預(yù)計材料的腐蝕率后確定；二是在無經(jīng)驗數(shù)據(jù)依據(jù)時，可根據(jù)柯珀(Couper)曲線來估算材料的腐蝕率。該曲線是美國腐蝕工程師學(xué)會的一個專門小組通過大量的試驗和生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)電子計算機反復(fù)回歸處理、關(guān)聯(lián)后整理出來的。據(jù)驗證按此曲

21、線估算出來的腐蝕率與工業(yè)裝置的經(jīng)驗比較接近。對于不同鉻含量(O-9)的鉻鋼的腐蝕率，先按給定的硫化氫濃度和溫度從圖上求出碳鋼的腐蝕率，然后再乘以相應(yīng)鉻含量的系數(shù) Fcr。加以修正后的值即是。 第47頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第48頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一4.連多硫酸引起的應(yīng)力腐蝕開裂 應(yīng)力腐蝕開裂是某一金屬(鋼材)在拉應(yīng)力和特定的腐蝕介質(zhì)共同作用下所發(fā)生的脆性開裂現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼對于硫化物應(yīng)力腐蝕開裂是比較敏感的。連多硫酸(H2Sx06，x=3-6)引起的應(yīng)力腐蝕開裂也屬于硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，一般為晶間裂紋。這種開裂與在高溫運

22、轉(zhuǎn)時由于碳化鉻析出在晶界上，使晶界附近的鉻濃度減少，形成貧鉻區(qū)有關(guān)。連多硫酸的形成是由于設(shè)備在含有高溫硫化氫的氣氛下操作時生成了硫化亞鐵，而當(dāng)設(shè)備停止運轉(zhuǎn)或停工檢修時，它與出現(xiàn)的水分和進入設(shè)備內(nèi)的空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果。即： 3FeS+502-Fe2O3FeO+3SO2 SO2+H20-H2SO3 H2S03+1202-H2S04 FeS十H2SO3mH2SxO6十nFe FeS+H2S04一-FeSO4+H2S H2SO3十H2S-mH2Sx06十nS FeS十H2Sx06一-FeSx06+H2S第49頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一防止對策(1)設(shè)計上的措施 選

23、用合適的材料是有效的措施之一。一般應(yīng)選用超低碳型(C 003)或穩(wěn)定型的不銹鋼(如SUS321，SUS347)，采用奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼也有較好的使用效果。還可以選用鐵素體不銹鋼，因它對連多硫酸的應(yīng)力腐蝕開裂不敏感，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免有應(yīng)力集中。 (2)制造上盡量消除或減輕由于冷加工和焊接引起的殘余應(yīng)力，并注意加工成不形成應(yīng)力集中或盡可能小的結(jié)構(gòu)。國外對不銹鋼設(shè)備發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂原因調(diào)查統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)大部分的損傷是由于焊接和加工中造成的殘余應(yīng)力引起的。另外，為不使碳化物在晶間上析出，在加工后應(yīng)進行固溶化熱處理(約1100，急冷)。實行穩(wěn)定化處理(約870950)也可減少裂紋的敏感性； (3

24、)使用上的措施 主要是緩和環(huán)境條件。在裝置停工時，采取措施抑制連多硫酸生成或用中和溶液將形成的連多硫酸中和掉。根據(jù)不同的停工方案，用1.5-2濃度的碳酸鈉溶液進行中和清洗或用惰性氣(如氮氣)封閉，以隔絕空氣進入到設(shè)備中去或向系統(tǒng)中供給一定的熱量(加熱)，以防止水汽析出等都是有效的措施； 第50頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一5.鉻鉬鋼的回火脆性 鉻-鉬鋼的回火脆性是將鋼材長時間地保持在325575(也有人提出是在371-593或 354565或400600等等)或者從這溫度范圍緩慢地冷卻時，其材料的斷裂韌性就引起劣化損傷的現(xiàn)象。 它產(chǎn)生的原因是由于鋼中的雜質(zhì)元素和某些

25、合金元素向原奧氏體晶界偏析，使晶界凝集力下降所至。從破壞試樣所表明的特征來看，在脆性斷口上呈現(xiàn)出晶間破壞的形態(tài)?；鼗鸫嘈詫τ诳估瓘姸群脱由炻蕘碚f，幾乎沒有影響，主要是在進行沖擊性能試驗時可觀測到很大的變化。材料一旦發(fā)生回火脆性，就使其延脆性轉(zhuǎn)變溫度向高溫側(cè)遷移。因此，在低溫區(qū)若有較大的附加應(yīng)力存在，就有發(fā)生脆性破壞的可能。 回火脆化現(xiàn)象具有可逆性，將已經(jīng)脆化了的鋼加熱到600以上，然后急冷，鋼材就可以恢復(fù)到原來的韌性。 影響回火脆性的主要因素很多，如化學(xué)成分、制造時的熱處理條件、加工時的熱狀態(tài)、強度大小、塑性變形、碳化物的形態(tài)、使用時所保持的溫度等等。 第51頁，共71頁，2022年，5月20

26、日，20點39分，星期一防止Cr-Mo鋼設(shè)備回火脆性破壞若干措施 1）盡量減少鋼中能增加脆性敏感性的元素P、Sb、Sn、As、Si的含量。2）制造中選擇合適的熱處理工藝 較低的奧氏體化溫度對減小回火脆性敏感性有利，但奧氏體化溫度太低將會使力學(xué)性能，特別是屈服強度下降太多。所以只能選擇一個既能滿足設(shè)計對力學(xué)性能要求，又能滿足抗回火脆性需要的綜合性能優(yōu)越的熱處理工藝。3）采用熱態(tài)型的開停工方案 設(shè)備處于正常操作溫度下時，不會發(fā)生由回火脆性引起破壞，因為這時的溫度比鋼材脆性轉(zhuǎn)變溫度高。但是，像21/4Cr-lMo鋼制設(shè)備經(jīng)長期使用后，若有回火脆化，包括母材、焊縫金屬在內(nèi)，其轉(zhuǎn)變溫度都有一定程度提高。

27、此情況下，在開停工過程中就有可能產(chǎn)生脆性破壞。因此在開停工時必須采用較高的最低升壓溫度。這就是熱態(tài)型開停工方法。即在開工時先升溫后升壓，停工時先降壓后降溫。API推薦MPT（最低升壓溫度）為93度。4）采用合適的開停工升降溫速度，建議溫度小于150度時，升溫速度不超過25度。第52頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一6. 奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離 加氫裝置中，用于高溫高壓反應(yīng)器，為了抵抗H2S的腐蝕，在內(nèi)表面都堆焊了幾毫米厚的不銹鋼堆焊層(多為奧氏體不銹鋼)。在十多年前曾在此類反應(yīng)器上發(fā)現(xiàn)了不銹鋼堆焊層剝離損傷現(xiàn)象。堆焊層剝離現(xiàn)象有如下主要特征： (1)堆焊層剝離現(xiàn)象

28、也是氫致延遲開裂的一種形式。高溫高壓氫環(huán)境下操作的反應(yīng)器，氫會侵入擴散到器壁中。由于制作反應(yīng)器本體材料的Cr-Mo鋼(如21/4Cr-lMo鋼)和堆焊層用的奧氏體不銹鋼(如Tp309和Tp347)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同，因而氫的溶解度和擴散速度都不一樣，使堆焊層界面上氫濃度形成不連續(xù)狀態(tài)，如圖所示。而且由于母材的溶解度與溫度的依賴性更大，當(dāng)反應(yīng)器從正常運行狀態(tài)下停工冷卻到常溫狀態(tài)時，在過渡區(qū)界面上的堆焊層側(cè)聚集大量的氫而引起脆化。第53頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第54頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一 另外，由于母材和堆焊層材料的線膨脹系數(shù)差別較

29、大，在反應(yīng)器制造時會形成相當(dāng)可觀的殘余應(yīng)力。據(jù)測試結(jié)果，堆焊層界面上的正拉伸殘余應(yīng)力可達137.3 - 205.9MPa。還有，由于過飽和溶解氫結(jié)合成分子形成的氫氣壓力也會產(chǎn)生很高的應(yīng)力。 上述這些原因就有可能使堆焊層界面發(fā)生剝離，而且經(jīng)過超聲檢測和聲發(fā)射試驗的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)剝離并不是從操作狀態(tài)冷卻到常溫時就馬上發(fā)生，而是要經(jīng)過一段時間以后(需要一定的孕育期)才可觀察到這種現(xiàn)象。 (2)從宏觀上看，剝離的路徑是沿著堆焊層和母材的界面擴展的，在不銹鋼堆焊層與母材之間呈剝離狀態(tài)，故稱剝離現(xiàn)象。 (3)從微觀上看，剝離裂紋發(fā)生的典型狀態(tài)有沿著熔合線上所形成的碳化鉻析出區(qū)和沿著長大的奧氏體晶界擴展的兩大類

30、。第55頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一影響堆焊層氫致剝離的主要因素1)氫氣壓力和溫度的影響 在眾多影響堆焊層剝離的因素中，操作溫度和氫氣壓力是最重要的參數(shù)。氫氣壓力和操作溫度越高，越容易發(fā)生剝離。 2)從高溫高壓氫環(huán)境下冷卻速度的影響 在高溫高壓氫氣中暴露后，其冷卻速度越快，越容易產(chǎn)生剝離。3）反復(fù)加熱冷卻的影響 當(dāng)堆焊層過渡區(qū)吸藏有氫的情況下，反復(fù)加熱冷卻的次數(shù)越多，越容易引起剝離和促進剝離的進展。因為堆焊層材料與母材之間的線膨脹系數(shù)差別很大，反復(fù)地加熱冷卻會引起熱應(yīng)變的累積，已有實驗證明，它可對剝離起到上述影響的效果。 4)焊后熱處理的影響 焊后熱處理對剝離也是

31、一個很重要的影響因素。焊后熱處理溫度越高，碳化鉻析出層就更寬，將使材料的抗剝離性能明顯下降。第56頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一防止堆焊層氫致剝離的對策 依上所述，可以將引起堆焊層剝離的基本因素歸結(jié)為： (a)界面上存在很高的氫濃度； (b)有相當(dāng)大的殘余應(yīng)力存在； (c)與堆焊金屬的性質(zhì)有關(guān)。 因此，凡是采取能夠降低界面上的氫濃度，減輕殘余應(yīng)力和使熔合線附近的堆焊金屬具有較低氫脆敏感性的措施對于防止堆焊層的剝離都是有效的。 比如采用大電流高焊速的堆焊工藝；盡量避免非計劃的緊急停車；在正常停工時要采取使氫盡可能釋放出去的停工條件，以減少殘留氫量。第57頁，共71頁，

32、2022年，5月20日，20點39分，星期一熱壁加氫反應(yīng)器的在役檢驗 熱壁加氫反應(yīng)器在役檢驗應(yīng)以檢查有無高溫氫腐蝕、氫致裂紋、堆焊層氫致剝離裂紋和回火脆化程度等為主要內(nèi)容。 檢驗范圍及數(shù)量一般可根據(jù)以下幾方面考慮后確定（1）使用中通常容易出現(xiàn)裂紋的部位，如法蘭的梯形密封槽、內(nèi)外部構(gòu)件與殼體連接的焊縫等；（2）容易產(chǎn)生堆焊層氫致剝離裂紋或發(fā)生幾率大的部位；（3）根據(jù)操作歷史，包括溫度、壓力及其超溫、超壓和開停工次數(shù)的情況；（4）根據(jù)過去檢驗記錄，如記錄的缺陷情況、返修部位等。 總體來說，檢驗的重點應(yīng)該是法蘭密封面、高應(yīng)力和應(yīng)力集中區(qū)，主焊縫、堆焊層及層下缺陷和主螺栓。 在役檢驗主要采用無損檢測方

33、法進行，包括目視檢查（VT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）和超聲波檢測(UT)以及超聲波衍射時差法（TOFD)，此外，國外還有聲發(fā)射檢查（AET）作為輔助手段。第58頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一反應(yīng)器在役檢驗的典型部位及適用方法第59頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一二.催化裂化反應(yīng)器 反應(yīng)沉降器是催化裂化化學(xué)反應(yīng)的場所，是本裝置的關(guān)鍵設(shè)備，根據(jù)反應(yīng)器與再生器相互位置不同，反再系統(tǒng)可分為以下幾種類型：1.并列式（1）等高并列 （2）高低并列 （3）三器合并第60頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一2.同軸式（1）

34、沉降器與再生器同軸 （2）沉降器與再生器和燒焦罐同軸 3.同軸加并列（1）沉降器一再同軸與二再并列 （2）一再二再同軸與沉降器同軸 第61頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一第62頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一提升管反應(yīng)器結(jié)構(gòu) 提升管反應(yīng)器是一根長徑比很大的管子，長度一般為30-36米，直徑根據(jù)處理量決定，通常以油氣在提升管內(nèi)平均停留時間1-4秒為限確定提升管直徑。在提升管側(cè)面開有若干進料口，使新鮮原料、回?zé)捰图坝蜐{從不同位置進入提升管，進行選擇性裂化。 進料口以下稱為預(yù)提升段，作用為：由提升管底部吹入水蒸氣（預(yù)提升蒸汽），使由再生斜管來的催化劑加速，保證油與催化劑相遇時間均勻接觸。第63頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一 為使油氣在離開提升管后立即終止反應(yīng)，提升管出口均設(shè)有快速分離裝置，作用為使油氣與大部分催化劑迅速分開。常用快速分離器的類型為：傘帽型、倒L型、 T型、粗旋風(fēng)分離器、彈射快速分離器、垂直齒縫型（分別為圖中a、b、c、d、e、f所示。第64頁，共71頁，2022年，5月20日，20點39分，星期一沉降器結(jié)構(gòu) 沉降器是用碳鋼制成的圓筒形設(shè)備，上段為沉降段，下段為汽提段。沉降段內(nèi)裝有數(shù)組旋風(fēng)分離器，頂部是集氣室并有油氣出口。沉降器的作用是使來自提升管的油氣和催化劑分離，油