淺談石化行業(yè)加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及損傷對(duì)策

《淺談石化行業(yè)加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及損傷對(duì)策》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、淺談石化行業(yè)加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及損傷對(duì)策【摘要】加氫裝置廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)，加氫反應(yīng)器是其核心設(shè)備,其對(duì)石油行業(yè)的安全生產(chǎn)有著重耍影響。加氫反應(yīng)器長(zhǎng)期工作在臨氫高溫高壓的T況下，因此對(duì)材料的要求較高，技術(shù)難度較大。從熱壁加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件、主體材料的選擇、構(gòu)成部分、損傷對(duì)策等方面進(jìn)行了分析，為今后的熱壁加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)?！娟P(guān)鍵詞】加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)耍點(diǎn)損傷對(duì)策為了得到低硫的高品質(zhì)石油制品，石油工業(yè)生產(chǎn)中多采用加氫裝置，其核心設(shè)備為提供反應(yīng)場(chǎng)所的加氫反應(yīng)器。加氫反應(yīng)器長(zhǎng)期工作在400?500°C、20?25M

2、Pa的高參數(shù)工況下，因此其對(duì)材料的要求較高且技術(shù)難度較大［1］。目前，世界上技術(shù)較為成熟的加氫反應(yīng)器冇整體鍛焊式、單層卷板式、多層組合式等，較為常用的為單層卷板式熱壁加氫反應(yīng)器［2］。與其它形式相比，熱壁加氫反應(yīng)器具有不易產(chǎn)生局部過(guò)熱、安全性高、容積利用率高、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)。本文從熱壁加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)條件、主要部件、損傷對(duì)策等方面進(jìn)行了分析，為今后的熱壁加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)提供參考。1熱壁加氫反應(yīng)器設(shè)計(jì)山于各個(gè)石油工業(yè)公司丁藝不同，因此熱壁加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要參考使用方的參數(shù)來(lái)確定設(shè)計(jì)條件，然后選擇最優(yōu)的主體材料，嚴(yán)格滿(mǎn)足

3、技術(shù)規(guī)范并保證安全生產(chǎn)。1.1設(shè)計(jì)條件使用方的參數(shù)包括裝置內(nèi)石油、氫氣、硫化氫的性質(zhì)和份額，最高壓力，最高溫度等。熱壁加氫反應(yīng)器最主要的設(shè)計(jì)參數(shù)就是氫氣的分壓、硫化氫的份額等。由于石油裂化反應(yīng)非常劇烈，溫度和壓力等參數(shù)不可能保持設(shè)計(jì)值，因此在確定參數(shù)時(shí)要保留一定的安全裕量。還要根據(jù)硫化氫的份額確定設(shè)備的腐蝕裕量。1.2主體材料選擇對(duì)于加氫反應(yīng)器這種長(zhǎng)期工作在高溫、高壓、臨氫的高參數(shù)工況下的設(shè)備，其材料必須滿(mǎn)足耐高溫、抗蠕變、抗氫脆化、抗回火脆化等特點(diǎn)。目前,加氫反應(yīng)器常用的材料有F22(2.25Cr-lMo)>F2

4、2V(2.25Cr-lMoV)>F3V(3Cr-lMoV)等，其力學(xué)性能如表2所示⑶。參考美國(guó)ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范，F(xiàn)22鋼在450°C時(shí)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值、抗氫腐蝕能力、抗氫脆致開(kāi)裂性能最好，因此可用于溫度在450°C左右的加氫反應(yīng)器制造。為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般采用加V的鋼材來(lái)減小加氫反應(yīng)器的壁厚和質(zhì)量。表2?加氫反應(yīng)器常用材料力學(xué)性能2加氫反應(yīng)器的構(gòu)成加氫反應(yīng)器長(zhǎng)期工作在高壓的環(huán)境下，一般采用細(xì)長(zhǎng)圓柱型并在兩端加以半球形封頭的容器［4］。工作流程為：將氫氣和原油按照一定比例從入口擴(kuò)散器管進(jìn)入殼體，經(jīng)過(guò)放有催化劑的

5、分配盤(pán)發(fā)生放熱反應(yīng)，為了防止殼體內(nèi)超溫，從側(cè)面的冷氫管向冷氫箱通入溫度較低的氫氣與油氣在充分混合，來(lái)降低殼體內(nèi)的溫度。加氫反應(yīng)器通常由入口擴(kuò)散器、分配盤(pán)、積垢籃、冷氫箱和冷氫管、熱電偶、出口收集器等部件組成。入口擴(kuò)散器又稱(chēng)為預(yù)分配器。由于氫氣和原油混合物流速較快，若其直接沖刷防分配盤(pán)則起不到分配效果，所以加裝入口擴(kuò)散器起到降低流速的作用。冇的入口擴(kuò)散器還可以起到過(guò)濾混合物的作用。安裝時(shí)要注意根據(jù)混合物的流量和雜質(zhì)的體積來(lái)確定長(zhǎng)槽孔的數(shù)量、人小和位置。分配盤(pán)可以使混合物與催化劑充分接觸，加快放熱反應(yīng)的速度。按通流類(lèi)型

6、不同，其可分為溢流型、抽吸噴射型、綜合型三種［5］。設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)其進(jìn)行填料密封以保證嚴(yán)密性，校驗(yàn)時(shí)認(rèn)為100mm高度的水在5分鐘內(nèi)仍能保留75mm以上為合格。還要充分考慮載荷的大小，其至少能夠承受100血的載荷。耍嚴(yán)格控制安裝精度以保證其安全運(yùn)行。積垢籃是安裝在分配盤(pán)下部的山不同規(guī)格的鋼絲網(wǎng)組成的籃筐，其可增大混合物的通流面積，保證催化劑床壓在允許范圍之內(nèi)。近些年來(lái)，一般在頂部填充多孔球或脫金屬催化劑來(lái)替代積垢籃。冷氫箱一般由冷氫管、冷氫盤(pán)、再分配盤(pán)三部分組成。其可以控制放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，為了防止殼體內(nèi)超溫。安裝時(shí)

7、，耍將冷氧箱填料密封,嚴(yán)格控制冷氫盤(pán)、再分配盤(pán)的安裝精度，保持制造公差、撓度在±6mmZ內(nèi)。熱電偶起到檢測(cè)床溫的作用，目前加氫反應(yīng)器上一般采用鎧裝熱電偶和柔性熱電偶相結(jié)合的方式。對(duì)于徑向水平插入的熱電偶，在設(shè)計(jì)時(shí)，要在安裝區(qū)域留出足夠的施焊空間；安裝時(shí)耍考慮催化劑下沉和停工檢修時(shí)可能被壓彎的情況，焊T操作也要提高精度。對(duì)于頂部垂直插入的熱電偶,在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮加裝導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，保證熱電偶伸長(zhǎng)時(shí)不受影響。出口收集器位于加氫反應(yīng)器底部，來(lái)減輕催化劑床層的壓降并使混合物分配更均勻。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在此處設(shè)計(jì)多個(gè)泄流孔以保證故障時(shí)迅速將

8、混合物排出。3損傷對(duì)策（1）對(duì)于高溫氫腐蝕，選材時(shí)應(yīng)按照納爾遜曲線(xiàn)選擇，采用含錫、銳等雜質(zhì)元素低的材料，并保持適當(dāng)?shù)陌踩Ａ?。?duì)于珞-鈕鋼設(shè)備施焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理以提高其發(fā)生氫腐蝕的溫度。（2）對(duì)于氫脆的影響，要控制鋼材中鐵素體的含量；充分消除殘余應(yīng)力，降低負(fù)荷應(yīng)力，消除宏觀缺陷。（3）對(duì)于高溫硫化氫和氫的混合腐蝕，?？刂撇僮鳒囟仍?04°C以下,以降低腐蝕速