炼油企业加氢反应器介绍.ppt

加氢反应器是各类加氢工艺的关键设备加氢反应器是各类加氢工艺的关键设备加氢过程分类：加氢过程分类：1.1.加氢处理（进料分子基本无变化，使烯烃饱和及脱硫）加氢处理（进料分子基本无变化，使烯烃饱和及脱硫）2.2.加氢精制（约加氢精制（约10%10%原料分子降低分子量）原料分子降低分子量）3.3.加氢裂化（有加氢裂化（有10%10%原料分子转化为小分子）原料分子转化为小分子）加氢反应器分类（按照工艺流程及结构分类）加氢反应器分类（按照工艺流程及结构分类）1.1.固定床反应器固定床反应器 2.2.移动床反应器移动床反应器 3.3.流化床反应器流化床反应器固定床反应器使用最为广泛（气液并流下流式）固定床反应器使用最为广泛（气液并流下流式）固定床反应器：固定床反应器：床层内固体催化剂处于静床层内固体催化剂处于静止状态。止状态。特点：催化剂不宜磨损，特点：催化剂不宜磨损，催化剂在不失活情况下可催化剂在不失活情况下可长期使用。长期使用。主要适于加工固体杂质、主要适于加工固体杂质、油溶性金属含量少的油品油溶性金属含量少的油品冷热壁结构反应器特征及应用冷热壁结构反应器特征及应用按反应器本体结构分类：按反应器本体结构分类：分为单层结构、多层结构。单层结构包括钢板卷焊及分为单层结构、多层结构。单层结构包括钢板卷焊及锻焊结构；多层结构一般有绕带式及热套式。锻焊结构；多层结构一般有绕带式及热套式。煅焊煅焊结构结构反应反应器制器制造过造过程程 加氢过程由于存在有气、液、加氢过程由于存在有气、液、固三相的放热反应，欲使反应进料固三相的放热反应，欲使反应进料（气、液两相）与催化剂（固相）（气、液两相）与催化剂（固相）充分、均匀、有效地接触，加氢反充分、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。稳生产和延长催化剂的使用寿命。反应器内设置有入口扩散器、反应器内设置有入口扩散器、积垢篮、卸料管、催化剂支撑盘、积垢篮、卸料管、催化剂支撑盘、出口捕集器、气液反应物流分配盘、出口捕集器、气液反应物流分配盘、冷氢箱、熱电偶保护管和出口收集冷氢箱、熱电偶保护管和出口收集器等反应器内构件。器等反应器内构件。1.1.入口扩散器入口扩散器 来自反应器入口的介质首先经过入口扩散器，来自反应器入口的介质首先经过入口扩散器，在上部锥形体整流后，经上下两挡板的两层孔在上部锥形体整流后，经上下两挡板的两层孔的节流、碰撞后被扩散到整个反应器截面上。的节流、碰撞后被扩散到整个反应器截面上。其主要作用为：一是将进入的介质扩散到反其主要作用为：一是将进入的介质扩散到反应器的整个截面上；二是消除气、液介质对顶应器的整个截面上；二是消除气、液介质对顶分配盘的垂直冲击，为分配盘的稳定工作创造分配盘的垂直冲击，为分配盘的稳定工作创造条件；三是通过扰动，促使气液两相混合条件；三是通过扰动，促使气液两相混合2.2.分配盘分配盘 目前，国内加氢反应器所使用的反应物流分配器，按其作用原理大致可分为溢流目前，国内加氢反应器所使用的反应物流分配器，按其作用原理大致可分为溢流式和抽吸喷射式两类；反应物流分配盘应不漏液，安装后须进行测漏试验，即在分式和抽吸喷射式两类；反应物流分配盘应不漏液，安装后须进行测漏试验，即在分配盘上充水至配盘上充水至100mm100mm高，在高，在5 5分钟内其液位下降高度，以不大于分钟内其液位下降高度，以不大于5mm5mm为合格；分配盘为合格；分配盘安装的水平度要求，对于喷射式的分配器，包括制造公差和在载荷作用下的绕度在安装的水平度要求，对于喷射式的分配器，包括制造公差和在载荷作用下的绕度在内，其分配盘的水平度应控制为内，其分配盘的水平度应控制为5mm5mm6mm6mm；对于溢流式的分配器，其分配盘安；对于溢流式的分配器，其分配盘安装的水平度要求更严格一些。装的水平度要求更严格一些。在催化剂床层上面，采用分配盘是为了均布反应介质，改善其流动状况，实在催化剂床层上面，采用分配盘是为了均布反应介质，改善其流动状况，实现与催化剂的良好接触，进而达到径向和轴向的均匀分布。现与催化剂的良好接触，进而达到径向和轴向的均匀分布。反应器顶部分配盘反应器顶部分配盘3.3.积垢篮积垢篮 由不同规格的不锈钢金属网和骨架构成的篮框，置于反应器上部催化剂床层的顶由不同规格的不锈钢金属网和骨架构成的篮框，置于反应器上部催化剂床层的顶部，可为反应物流提供更大的流通面积，在上部催化剂床层的顶部扑集更多的机械部，可为反应物流提供更大的流通面积，在上部催化剂床层的顶部扑集更多的机械杂质的沉积物，而又不致引起反应器压力降过快地增长；积垢篮框在反应器内截面杂质的沉积物，而又不致引起反应器压力降过快地增长；积垢篮框在反应器内截面上呈等边三角形均匀排列，其内是空的（不装填催化剂或瓷球），安装好后要须用上呈等边三角形均匀排列，其内是空的（不装填催化剂或瓷球），安装好后要须用不锈钢链将其穿连在一起，并牢固地拴在其上部分配盘地支撑梁上，不锈钢金属链不锈钢链将其穿连在一起，并牢固地拴在其上部分配盘地支撑梁上，不锈钢金属链条要有足够地长度裕量（按床层高度下沉条要有足够地长度裕量（按床层高度下沉5 5考虑），以便能适应催化剂床层的下考虑），以便能适应催化剂床层的下沉。沉。4.4.催化剂支撑盘催化剂支撑盘 催化剂支撑盘由催化剂支撑盘由T T形大梁、格栅和丝网组成。大梁的两边搭在反应器形大梁、格栅和丝网组成。大梁的两边搭在反应器器壁的凸台上，而格栅则放在大梁和凸台上。格栅上平铺一层粗不锈钢丝器壁的凸台上，而格栅则放在大梁和凸台上。格栅上平铺一层粗不锈钢丝网，和一层细不锈钢丝网，上面就可以装填磁球和催化剂了。网，和一层细不锈钢丝网，上面就可以装填磁球和催化剂了。催化剂支撑大梁和格栅要有足够的高温强度和刚度。即在催化剂支撑大梁和格栅要有足够的高温强度和刚度。即在420420高温高温下弯曲变形也很小，且具有一定的抗腐蚀性能。因此，大梁、格栅和丝网下弯曲变形也很小，且具有一定的抗腐蚀性能。因此，大梁、格栅和丝网的材质均为不锈钢。在设计中应考虑催化剂支撑盘上催化剂和磁球的重量、的材质均为不锈钢。在设计中应考虑催化剂支撑盘上催化剂和磁球的重量、催化剂支撑盘本身的重量、床层压力降和操作液重等载荷，经过计算得出催化剂支撑盘本身的重量、床层压力降和操作液重等载荷，经过计算得出支撑大梁和格栅的结构尺寸。支撑大梁和格栅的结构尺寸。4.4.催化剂卸料管催化剂卸料管 固定床反应器每一催化剂床层下部均安装有若干根卸料管，跨过催化剂支撑盘、固定床反应器每一催化剂床层下部均安装有若干根卸料管，跨过催化剂支撑盘、物料分配盘及冷氢箱，通向下一床层，作为在反应器停工卸除催化剂的卸剂通道。物料分配盘及冷氢箱，通向下一床层，作为在反应器停工卸除催化剂的卸剂通道。5.5.冷氢管冷氢管 烃类加氢反应属于放热反应，对多床层的加氢反应器来说，烃类加氢反应属于放热反应，对多床层的加氢反应器来说，油气和氢气在上一床层反应后温度将升高，为了下一床层继续油气和氢气在上一床层反应后温度将升高，为了下一床层继续有效反应的需要，必须在两床层间引入冷氢气来控制温度。将有效反应的需要，必须在两床层间引入冷氢气来控制温度。将冷氢气引入反应器内部并加以散布的管子被称为冷氢管。冷氢气引入反应器内部并加以散布的管子被称为冷氢管。冷氢加入系统的作用和要求是：冷氢加入系统的作用和要求是：均匀、稳定地供给足够的冷氢量；均匀、稳定地供给足够的冷氢量；必须使冷氢与热反应物充分混合，在进入下一床层时有一必须使冷氢与热反应物充分混合，在进入下一床层时有一均匀的温度和物料分布。均匀的温度和物料分布。冷氢管按形式分直插式、树枝状形式和环形结构。冷氢管按形式分直插式、树枝状形式和环形结构。对于直径较小的反应器，采用结构简单便于安装的直插式对于直径较小的反应器，采用结构简单便于安装的直插式结构即可。结构即可。对于直径较大的反应器，直插式冷氢管打入的冷氢与上层对于直径较大的反应器，直插式冷氢管打入的冷氢与上层反应后的油气混合效果就不好，直接影响了冷氢箱的再混合效反应后的油气混合效果就不好，直接影响了冷氢箱的再混合效果。这时就应采用树枝状或环形结构。果。这时就应采用树枝状或环形结构。6.6.冷氢箱冷氢箱 冷氢箱实为混合箱和预分配盘的组合体。它是加氢反应器内的热冷氢箱实为混合箱和预分配盘的组合体。它是加氢反应器内的热反应物与冷氢气进行混合及热量交换的场所。其作用是将上层流下来反应物与冷氢气进行混合及热量交换的场所。其作用是将上层流下来的反应产物与冷氢管注入的冷氢在箱内进行充分混合，以吸收反应热，的反应产物与冷氢管注入的冷氢在箱内进行充分混合，以吸收反应热，降低反应物温度，满足下一催化剂床层的反应要求，避免反应器超温。降低反应物温度，满足下一催化剂床层的反应要求，避免反应器超温。冷氢箱的第一层为挡板盘，挡板上开有节流孔。由冷氢管出来的冷氢箱的第一层为挡板盘，挡板上开有节流孔。由冷氢管出来的冷氢与上一床层反应后的油气在挡板盘上先预混合，然后由节流孔进冷氢与上一床层反应后的油气在挡板盘上先预混合，然后由节流孔进入冷氢箱。进入冷氢箱的冷氢气和上层下来的热油气经过反复折流混入冷氢箱。进入冷氢箱的冷氢气和上层下来的热油气经过反复折流混合，就流向冷氢箱的第二层合，就流向冷氢箱的第二层筛板盘，筛板盘，在筛板盘上再次折筛板盘，筛板盘，在筛板盘上再次折流强化混合效果，然后在作分配。筛板盘下有时还有一层泡帽分配盘流强化混合效果，然后在作分配。筛板盘下有时还有一层泡帽分配盘对预分配后的油气再作最终的分配。对预分配后的油气再作最终的分配。冷氢管冷氢管催化剂卸料管催化剂卸料管冷氢箱上挡板盘冷氢箱上挡板盘冷氢箱下挡板盘冷氢箱下挡板盘冷氢箱筛板盘冷氢箱筛板盘7.7.出口收集器出口收集器 出口收集器是个帽状部件，顶部有圆孔，侧壁有长孔，覆盖不锈出口收集器是个帽状部件，顶部有圆孔，侧壁有长孔，覆盖不锈钢网。其作用主要是阻止反应器底部的瓷球从出口漏出，并导出流体。钢网。其作用主要是阻止反应器底部的瓷球从出口漏出，并导出流体。反应器底部的出口收集器，用于支撑下部的催化剂床层，减小床反应器底部的出口收集器，用于支撑下部的催化剂床层，减小床层的压降和改善反应物料的分配。出口收集器与下端封头接触的下沿层的压降和改善反应物料的分配。出口收集器与下端封头接触的下沿开有数个缺口，供停工时排液用。开有数个缺口，供停工时排液用。8.8.热电偶热电偶 为监视加氢放热反应引起床层温度升高及床层截面温度分布状况为监视加氢放热反应引起床层温度升高及床层截面温度分布状况而对操作温度进行监控。而对操作温度进行监控。加氢反应器常见损伤与对策加氢反应器常见损伤与对策1.1.高温氢腐蚀高温氢腐蚀 高温氢腐蚀是在高温高压条件下扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳高温氢腐蚀是在高温高压条件下扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷气泡化物发生化学反应，生成甲烷气泡(它包含甲烷的成核过程和成长它包含甲烷的成核过程和成长)，即即FeC+2H2FeC+2H2一一CH4+3FeCH4+3Fe，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，引起钢，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，引起钢的强度、延性和韧性下降与劣化，同时发生晶间断裂。由于这种脆化的强度、延性和韧性下降与劣化，同时发生晶间断裂。由于这种脆化现象是发生化学反应的结果，所以它具有不可逆的性质，也称永久脆现象是发生化学反应的结果，所以它具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。化现象。高温氢腐蚀有两种形式：一是表面脱碳；二是内部脱碳。高温氢腐蚀有两种形式：一是表面脱碳；二是内部脱碳。表面脱碳不产生裂纹，在这点上与钢材暴露在空气、氧气或二氧表面脱碳不产生裂纹，在这点上与钢材暴露在空气、氧气或二氧化碳等一些气体中所产生的脱碳相似，表面