化工加氢设备和内件特点|技术

阀股

        加氢设备主要指的是加氢装置反应部分的一些最关键的设备。包括加氢反应器、高压换热器、高压分离器、加氢加热炉等。由于加氢装置本身的特点，这些设备的操作条件都相当苛刻，处于高温高压临氢环境下，有的设备进料物流中还含有硫化氢、氨等腐蚀性介质，因此有可能发生其他类型装置的设备不会或不容易有的腐蚀或损伤现象。特别是由于氢气的存在，一旦泄露，与空气混合达到爆炸极限引起爆炸，后果更不堪设想。

加氢装置的事故在国内外的生产中都发生过，如日本富士石油公司索狄珈乌拉（Sodegaura）炼油厂的燃料油加氢脱硫装置有一台高压换热器，由于检修与维护不当，使得螺纹锁紧结构中的垫片压板发生变形，引起氢气泄露，1992-10-16发生了一次爆炸事故，造成10人死亡，7人受伤，炼油厂与临近工厂部分设施与设备遭到破坏，总损失达24亿日元。

       此外，由于这些设备使用条件苛刻，制造技术要求高，价格相对比较昂贵，一般这些设备的费用大约占整个装置建设投资的40%，所占比例是很可观的。所以人们对于这些设备的设计、制造、安装、检修、操作等都给予了极大的重视。

加氢反应器
反应器类别        按照工艺流程及结构分类可分为：  1.  固定床反应器   2.  移动床反应器   3.  流化床反应器其中，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：床层内固体催化剂处于静止状态。

特点：催化剂不宜磨损，催化剂在不失活情况下可长期使用。

主要适于加工固体杂质、油溶性金属含量少的油品。

移动床反应器：

生产过程中催化剂连续或间断移动加入或卸出反应器。

主要适于加工有较高金属有机化合物及沥青质的渣油原料，可避免床层堵塞及催化剂失活问题。

流化床反应器：

原料油及氢气自反应器下部进入通过催化剂床层，使催化剂流化并被流体托起。

主要也适于加工有较高金属有机化合物、沥青质及固体杂质的渣油原料。
反应器内件        反应器内件设计性能的优劣将与催化剂性能一道体现出所采用加氢工艺的先进性。
       对于气液并流下流式反应器的内件，通常都设有入口扩散器、气液分配器、积垢篮、冷氢箱、热电偶和出口收集器等。


1.入口扩散器
目的：防止高速流体直接冲击液体分配盘，影响分配效果，从而起到预分配的作用。  对于图示的(b)型，还可起到积存进料中的一些锈垢的作用。



注意要点 ：a型进料方向应垂直于入口扩散器上的两条开孔； 两层水平档板上的开孔应对中； 水平挡板上的开孔应垂直于板面。b型根据液体及沉积物量确定长槽孔的大小、数量和位置 。


2.气液分配器
目的：使进入反应器的物料均匀分散，与催化剂颗粒有效地接触，充分发挥催化剂的作用。 目前国内外所用的分配器按其作用机理大致可分为溢流型和(抽吸)喷射型两类或二者机理兼有的综合型。

注意要点 ：应保证分配盘上不漏夜,可采用有关填料垫密。安装后充水100mm高，在5分钟内液位降低小于25mm为合格； 控制安装水平度。对于喷射型，包括制造公差和梁在荷载作用下的挠度在内可按±5mm~±6mm控制，对于溢流型，要求还应稍严； 分配盘的设计荷载，应包括通过分配盘的压力降△P、盘上的液量及分配盘自重(按最大的操作温度考虑)。 此外，还要考虑到检修的工况，其支承件至少同时要满足常温下承受120kg集中荷载的要求。




3.积垢篮
目的：积垢篮置于催化剂床层的顶部，系由各种规格不锈钢金属丝网与骨架构成的篮框。它为反应器进入物料提供更多的流通面积，使催化剂床层可聚集更多的锈垢和沉积物而不致引起床层压降过分地增加。 现已不太采用。
注意要点 ：积垢篮在装入反应器内时，其篮内应是空的。在装填催化剂时一定要注意这一点； 积垢篮按三角形排列，安装时用链条将其连在一起，并栓到上面的分配器支承梁上，其栓紧链条要有足够的长度裕量以适应催化剂床层的下沉(按下沉5％考虑)。



4.冷氢箱
目的：用以控制加氢放热反应引起的催化剂床层温升，图示的冷氢箱结构由冷氢管、冷氢盘、再分配盘组成，可使来自上面床层的反应物料和起冷却作用的冷氢充分混合，而又将具有均匀温度的气液混合物再均匀分配到下部的催化剂床层上。


注意要点 ：冷氢管内设置的隔档板应使从两个开孔中喷出的氢气量是相当的； 为发挥冷氢的作用效果，冷氢盘和冷氢箱部分应用填料填密，以保证不漏液，可按气液分配盘的试漏标准验收； 冷氢盘和喷射盘的安装水平度，包括制造公差、荷载作用下的挠度等在内，可按±6mm控制。再分配盘的要求与气液分配盘同。

5.热电偶
目的：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等而对操作温度进行管理。热电偶的安装有从筒体上径向插入和从反应器顶封头上垂直方向插入。径向水平插入的有横跨整个截面的和仅插入一定长度的。


注意要点 ：对径向水平插入的热电偶套管要注意由于操作过程催化剂下沉和检修卸出催化剂时可能引起被压弯的问题； 顶部垂直插入的热电偶套管，当长度较长时，要适当设置导向结构，以利操作受热时伸长不受阻碍。



6.出口收集器
目的：用于支承下部的催化剂床层，以减轻床层的压降和改善反应物料的分配。



注意要点 ：出口收集器与下封头的下沿或与其连接的定心环圆周上应设数个缺口，以便停工时排液用。

高压换热器         在炼油厂中使用的换热器形式非常多。但是用于高压换热器的形式并不多。使用较多的是螺纹锁紧式和密封盖板封焊式两种高压换热器。
螺纹锁紧式密封结构高压换热器

       螺纹锁紧式密封结构高压换热器最早是由美国

   CHEVRON公司和日本千代田公司共同开发研究成  功的，我们国家的加氢装置大多采用这种换热器。


        这种换热器的管束多采用U型管式，它的特殊部分在于管箱部分。
其特点是密封性能可靠，拆装方便，螺栓小。金属用量少，它的管箱、壳体是一体型，省去了管壳程大法兰、螺栓；换热管死区范围小，可以减少8%数量的传热管。另外结构紧凑、占地面积少。 密封盖板封焊式换热器

       密封盖板封焊式换热器的管箱和壳体是一体的，这个和螺纹琐紧环换热器一样。管箱部分的密封是依靠在盖板外圆上进行密封焊来实现。

        其特点是：金属耗量比螺纹琐紧式还节省，密封性能可靠，对管束进行抽芯检查或清洗时，需要用砂轮把密封盖板外圆上的焊肉打磨掉，才能打开完成作业，重新安装再封焊。换热器在使用中，不可避免的要进行多次拆装，盖板就需要多次打磨焊肉和重焊，对于高压设备来说是非常不利的。
高压空冷器         加氢装置的反应流出物经过几台高压换热器后，一般都要进入高压空冷器来进一步冷却到45℃。


        高压空冷器经常采用的管箱结构一般有丝堵式管箱和集合管式管箱。集合管式管箱因对管束内腔的清扫、漏管的处理比较困难，一般以丝堵式管箱使用居多。


加氢加热炉         加氢炉指的是加氢装置反应器进料加热炉。按照操作压力分类，加氢炉可分为高压加氢炉和中、低压加氢炉。


        操作压力在10MPA以上的一般叫做高压加氢炉，例如减压渣油加氢（VRDS）炉、常压重油加氢（ARDS）炉、加氢裂化炉、润滑油异构化加氢脱蜡炉、润滑油加氢精制炉等都是高压加氢炉。         操作压力在10MPA以下的一般叫做中、低压加氢炉，例如石脑油预加氢炉、柴油加氢精制炉、润滑油加氢精制炉等都是中、低压加氢炉。