《化工工艺与设备设计》小作业三

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1、化工设备“欣赏”化92张圣夫2009011878加氢反应器是石化炼油装置中加氢精制装置和加氢裂化装置中的核心设备。按照工艺流程及结构分类，加氢反应器主要有I古I定床反应器、移动床反应器和流化床反应器三类，其屮又以固定床反应器的使用最为广泛。固定床反应器床城内固体催化剂处于静止状态，拥有催化剂不易磨损的特点，适用于催化剂在不失活情况下可长期使用的状况。由于加氢反应是存在气、液、固三相的放热反应，为是进料与催化剂充分、均匀的接触,采用气液并流下流式反应器，同时设计多个催化剂床层，每层进行温控和流体的再分配，以保证反应器内流体的均匀分布并控制反应器内的

2、温度，从而提高反应器的生产效率。因此，整个加氢反应器设有：顶部入口扩散器、分配盘、卸料管、催化剂支撑盘、冷氢箱、热电偶、出口收集器等内构件，其具体结构如图1所示。頂IW入口扩敵-—催化刑支垠集

3、冷氢fit冷氢0下曲分IEfit咬时fit険不问曲冷侥M出口收集越依化刑切出口接下来我将依次说明反应器各内构件的意义与作用:•顶部入口扩散器：结构如图2所示，其作用在于使得进料中的气体与液体充分混合，同时相对均匀的分布到这么床层平面上；此外通过挡板、折流等的作用减小进料对于床层的冲击与破坏；从而达到提高反应器效率与使用寿命的作用。△•分配盘:分配盘位于顶部

4、入口扩散器下方，床层上方，其主要作用在于进一步的使气液相进料均匀分布，从而达到流体沿径向和轴向均尽可能地均匀分布，与催化剂颗粒有效地接触，充分发挥催化剂的作用的效果。冃前国内外常用的气液分配盘主要有抽吸喷射型和溢流型两类，如图3所示。1•泡帽2.降液管3.分配盘(a)抽吸喷射型1•盖板2.斜口管3.塔板(b)溢图3：气液分配盘结构图•催化剂支撑盘：从名字就能够非常直观的理解该内构件的作用：在反应器内起支撑作用，由T型大梁、格栅和丝网组成，要求其具有足够的高温强度和刚度，将催化剂填充在支撑盘上方，以供反应过程所需。其结构如图4所示。•冷氢箱：加氢反

5、应属于放热反应，而热量的积累既不利于充分反应，也对催化剂的使用寿命造成的较大的损伤；因此，加氢反应器采用多级催化剂床层，多级反应的反映形式，同吋采用级间换热对反应器进行取热。故而，冷氢箱是反应器内十分重要的内构件之一，起着反应器内级间取热的作用；采用将冷氢气由冷氢管引入dT—rhI歹iI(Ulill1HI•＜电B433B兀件念那开几（枝衿边三曲形博列）反应器内部并加以散步的形式进行换热。冷氢管按形式可分为直插式、树枝式和环形结构三类；其屮，直插式适用于直径较小的反应器；而对于直径较大的反应器，直插式冷氢管换热能力较为不足，因此需选用树枝式或环形结

6、构。•热电偶：热电偶是也监视加氢反应放热所引起床层温度升高已经反应器温度分布的重要控制元件之一，通过对反应器内温度的监视，一旦出现温度异常，可以通过自动控制或手动对冷氢管等进行调节从而使得反应回到正常的工况下，如果依然失控，也已然可以进行紧急停车等操作，以避免重大事故像爆炸等的发生。热电偶结构图如图6所示。•出口收集器：出口收集器位于反应器底部，主要用于支撑下部的催化剂床层，起到减轻床层压降和改善反应物料分配的作用，同时也防止反应器底部的瓷球从出口漏出，并导出流体；此外，岀口收集器与下端风头接触的下沿还有着数个缺口，供停工时排液用。出口收集器具体

7、结构图如图7所示。上述是关于加氢反应器内构件方面的简介，这些内构件成功的使得加氢反应器完成了均匀分布、多级反应、级间撤热、温度检测等多项工艺要求。但仅仅知道反应器的结构是不够的，对于反应器设计还有非常重要的一部分在于钢材的选择。该反应器的钢材选择比较特殊，反应通常在高温高压下进行，同时氢气参与反应，还需考虑氢气对于钢材的腐蚀现彖和氢脆现象。对于氢腐蚀现彖，选用钮•钳钢系，并进行回火处理，同时尽量减少钢材中对高温氢腐蚀不利影响的杂质元素（Sn、Sb）；而对于氢脆现象，应采用尽可能减小应变幅度、保持焊接金属有较好延性、装置停车吋冷却速度不宜过快等有效

8、措施，以减少氢脆现象的发生。对于加氢反应器，这样一个高温高压含氢的危险设备，日常维护与检修也是必不可少的重要设计要求，其在役检骑应以检查有无高温氢腐蚀、氢致裂纹、堆焊层氧致剥离裂纹和回火脆化程度等为主要内容o主要采用的检测方法为无损检测方法，包括：目视检查、磁粉检测、渗透检测和超声波检测以及超声波衍射时差法等。