加氢反应器的设计要求和结构分析

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1、一.设计背景工程科学是关于工程实践的科学基础，现代过程装备与控制工程是工程科学的一个分支，因此，生产实习是工科学习的重要环节。在兰州兰石集团实习期间，对化工设备的发展前景和各种化工容器如反应釜、换热器、储罐、分液器和塔器等的有所了解和学习。生产实习的主要任务是学习化工设备的制造工艺和生产流程，将理论知识与生产实践相结合，理论应用于实际。因此，过程装备与检测的课程设计的设置是十分必要的。由于我们实习的加工车间正在进行加氢反应器的生产，而加氢反应器是石油化工行业的关键设备，其生产工艺和设计制造在化工设备中具有显著的代表性，为此，选择加氢反应器这

2、一典型的化工设备作为课程设计的设计题目。二加氢反应器的主要设计参数2.1：引用的主要标准及规范国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》（99）版GB150-1998《钢制压力容器》GB6654-1996压力容器用钢板（含1、2号修改单）JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定JB/T4709-2000钢制压力容器焊接规程JB4744-2000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验JB/T4730-2005承压设备无损检测JB4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4728-2000压力容器用不锈钢锻件GB/42

3、37-2007不锈钢热轧钢板和钢带GB/T3280-2007不锈钢冷轧钢板和钢带GB/T3077-1999合金结构钢GB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管JB/T4711-2003压力容器涂敷与运输包装2.2主要技术参数表一设计压力8.4MPa设计温度400℃最高工作压力7.8MPa最高工作温度343℃容器类别三类容器容积225立方米腐蚀裕量5水压试验立式7.47／卧式7.55MPa盛装介质石脑油、油气、氢气、硫化氢主体材质2.25Cr-1Mo2.3结构特点该加氢精制反应器为板焊结构，其内径φ4000㎜，壁厚96.5㎜，由2节

4、组成；封头内半径2043.5㎜，壁厚96.5㎜，总重量94550Kg。整个容器位于裙座圈上，总高度约14011㎜，容器内壁（包括封头、筒体、法兰以及接管和弯管）全部堆焊309L+3474不锈钢，反应器设有油气进出口、催化剂卸料口、冷氢进口、热电偶口、人孔等接管孔，所有接管均采用整体补强结构，裙座采用对接结构，各接管密封采用八角垫结构，设备上下各有一个弯管。容器内部焊有凸台（一周），安装有冷氢盘、分配盘等内件。2.4使用特点及需解决的问题由于热壁加氢反应器是在高温、高压、临氢及硫和硫化氢介质条件下使用的，因此决定了该设备在使用过程中将会出现：

5、氢腐蚀、氢脆、高温高压硫化氢腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂、堆焊层的剥离、CrMo五钢的回火脆性破坏等问题。2.5技术要求与技术特性2.5.1、2.25Cr-1Mo钢板2.5.2、壳体筒体，封头所用2.25Cr-1Mo钢板除满足下列条件外，尚应符合ASMESA387/SA387M其他有关项目的要求。2.5.3、2.25Cr-1Mo钢应采用电炉或氧气转换炉加真空脱气精炼工艺冶炼，应为本质细晶粒镇静钢。钢板化学成分应符合表1的要求。（2.25Cr-1Mo钢板化学成分%）化学元素熔炼分析产品分析C(max)0.150.15Si*(max)0.200.2

6、5Mn0.30—0.600.012S(max)0.0100.012P(max)0.0100.25—0.66Cr2.0—2.51.88—2.62Mo0.90—1.100.85—1.15Ni(max)0.200.25Cu(max)0.200.20Sb**(max)0.0030.003Sn**(max)0.0150.015As**(max）0.0160.016[H]**2ppm2ppm表1Mn、Si的含量在满足性能要求的前提下，尽可能接近规定范围的下限。2.5．4、2.25Cr-1Mo钢锻件的化学成分a、锻件的化学成分应符合表2的规定（%）化学成

7、份方法CSiMnPSCrO2NiMaxMaxMaxMaxMax熔炼分析0.150.100.3/0.60.0100.0102.00/2.5030ppm0.20产品分析0.170.120.27/0.630.0120.0121.95/2.6030ppm0.25化学成份方法MoCuSbSnAs[H]N2MaxMaxMaxMaxMax熔炼分析0.90/1.100.200.0030.0120.0152ppm80ppm4产品分析0.85/1.150.200.0030.0120.0152ppm80ppm表2b、锻件的力学性能应符合表3的规定项目单位数值室温

8、拉伸强度σbMpa515---690室温屈服强度σ0.1Mpa≥310室温延伸率σ4%≥19室温断面伸缩率φ%≥40变化冲击功-30℃V型缺口J平均值≥54允许一个试样≥47高温