第一章 石油化工靜設(shè)備反應(yīng)器

1、第一章反應(yīng)設(shè)備石油化工過程可分為傳遞過程（能量傳遞，熱量傳遞，質(zhì)量傳遞的物理過程）和化學(xué)反應(yīng)過程。完成化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備統(tǒng)稱為反應(yīng)設(shè)備。 在許多石油化工工業(yè)過程中，都是在對(duì)原料進(jìn)行若干物理過程處理后，再按一定的要求進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以得到最終的產(chǎn)品。.石油化工中三大合成材料的生產(chǎn)中諸如聚合、加氫、裂解、重整等化學(xué)反應(yīng)過程則更為普遍。因此，反應(yīng)設(shè)備在石油化工設(shè)備中是非常重要的。常用的反應(yīng)設(shè)備按結(jié)構(gòu)劃分有管式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和攪拌反應(yīng)器；也有按反應(yīng)器的功能劃分有加氫反應(yīng)器、重整反應(yīng)器、催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)等。1.1 加氫反應(yīng)器加氫反應(yīng)器是各種加氫工藝過程的關(guān)鍵設(shè)備，種類非常繁多，為便于比較

2、、評(píng)價(jià)和統(tǒng)計(jì)，1995年API經(jīng)調(diào)研后重新將加氫過程劃分為加氫處理、加氫精制和加氫裂化三大類。加氫處理一一系指進(jìn)料分子基本在反應(yīng)中無變化，目的在于使烯烴飽和及去除硫的過程。加氫精制一一系指過程在反應(yīng)中，有少于10%原料油分子降低分子量的過程。加氫裂化系指過程反應(yīng)中，有10%原料油分子轉(zhuǎn)化為小分子的過程。1.1.1 加氫反應(yīng)器的分類1、按工藝過程的特點(diǎn)分類依據(jù)催化加氫過程進(jìn)料原料油性質(zhì)的不同，相應(yīng)地所采用的工藝流程和催化劑是不相同的，其反應(yīng)器形式也不同，一般有表1-1-1所列的三種類型。表1-1-1加氫反應(yīng)器類型序號(hào)反應(yīng)器類型示意圖例反應(yīng)器特點(diǎn)適用場(chǎng)合1固定床反應(yīng)器見圖1-1-1此反應(yīng)器床層內(nèi)的

3、固體催化劑是處于靜止?fàn)顟B(tài)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是催化劑不易磨損，而且當(dāng)在催化劑不失去活性情況下，可以長(zhǎng)周期使用主要用于加工固體雜質(zhì)、油溶性金屬有機(jī)化合物含量較少的餾分油2移動(dòng)床反應(yīng)器見圖1-1-2此反應(yīng)器在生產(chǎn)過程中催化劑可以連續(xù)或間斷地移動(dòng)加人或卸出主要用于加工含有較高金屬有機(jī)化合物和瀝青質(zhì)的渣油原料場(chǎng)合，以避免容易在催化加工中迅速引起床層堵塞和使催化劑失活的問題3流化床反應(yīng)器見圖1-1-3（沸騰床反應(yīng)器）它是一種以一定流速的流體（原料油和氫氣）從反應(yīng)器下部進(jìn)人而通過裝填微粒（或細(xì)粉）催化劑的床層時(shí)，使催化劑粒間空隙率隨流速漸增而逐漸拉開，催化劑床層體積開始膨脹，直至催化劑床層被流體托起的反應(yīng)設(shè)備。

4、流化床反應(yīng)器大致還可以劃分為懸浮床反應(yīng)器（或稱漿態(tài)床反應(yīng)器）和膨脹床反應(yīng)器（或稱沸騰床反應(yīng)器）主要也是用于加工處理含有較多金屬有機(jī)化合物、瀝青質(zhì)及固體渣質(zhì)的渣油場(chǎng)合當(dāng)今，在各種加氫裝置中，仍以固定床反應(yīng)器使用最多。為了使進(jìn)入反應(yīng)器的液體停留時(shí)間更短，以避免碳析出和當(dāng)采用較大的液體流速時(shí)，不至于引起催化劑流化或磨損；另外還為了使反應(yīng)器的壓降更小，幾乎都采用氣液并流下流式的流動(dòng)形式。2、按反應(yīng)器使用狀態(tài)分類從使用狀態(tài)下按反應(yīng)器內(nèi)部的高溫介質(zhì)是否直接與器壁接觸，可分為冷壁結(jié)構(gòu)和熱壁結(jié)構(gòu)兩種。此兩種結(jié)構(gòu)形式反應(yīng)器的特點(diǎn)與應(yīng)用情況見表1-1-2。表1-1-2冷熱壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器特征與應(yīng)用情況冷壁結(jié)構(gòu)熱壁結(jié)構(gòu)

5、隔熱形式器壁內(nèi)表面設(shè)非金屬隔熱襯里器壁外設(shè)保溫設(shè)計(jì)溫度（或壁溫）選定國(guó)外：設(shè)計(jì)壁溫一般按150200國(guó)內(nèi)：設(shè)計(jì)壁溫一般按300設(shè)計(jì)溫度一般可按照最高操作溫度加1020器壁局部過熱現(xiàn)象易不易反應(yīng)器有效容積利用率小，一般為5070大，一般可達(dá)8090材料選用因壁溫低，可選用耐高溫氫腐蝕檔次較低的材料。由于有隔熱襯里層，一般實(shí)際壁溫在200以下，即使反應(yīng)物料中含有HS，對(duì)器壁的腐蝕也不大需選用能抗高溫氫腐蝕的材料，若存在有濃度0.02mol的HS，且設(shè)計(jì)溫度260時(shí)，一般還要考慮設(shè)置不銹鋼覆蓋層（采用堆焊層或復(fù)合鋼板的方法）以抵抗HS的腐蝕施工與維護(hù)施工周期長(zhǎng)，生產(chǎn)維護(hù)不方便施工周期短，生產(chǎn)維護(hù)方便

6、設(shè)備制造費(fèi)用相對(duì)較低相對(duì)較高應(yīng)用情況國(guó)內(nèi)：目前仍有20世紀(jì)80年代初以前建造的反應(yīng)器在應(yīng)用國(guó)外：現(xiàn)在極少使用國(guó)內(nèi)：從20世紀(jì)80年代起陸續(xù)開始使用，新設(shè)計(jì)和建造的反應(yīng)器全為熱壁結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)自行開發(fā)研制的首臺(tái)鍛焊結(jié)構(gòu)熱壁加氫反應(yīng)器投用至今，已安全可靠地運(yùn)行近20年注： 在冷壁結(jié)構(gòu)中還有一種稱為瓶襯式的冷壁結(jié)構(gòu)（見圖1-1-4）。它是在反應(yīng)器內(nèi)壁與內(nèi)襯筒之間的環(huán)形空間通入經(jīng)過換熱后的溫度不高的氫氣，以隔絕含高溫氫氣的介質(zhì)直接與反應(yīng)器器壁接觸，從而達(dá)到避免使器壁遭受高溫氫腐蝕的目的。反應(yīng)器有效容積利用率系指反應(yīng)器中催化劑裝人體積與反應(yīng)器容積之比。圖1-1-2 移動(dòng)床反應(yīng)器示意圖（OCR工藝催化劑移動(dòng)輸

7、送系統(tǒng)）圖1-1-1 固定床反應(yīng)器示意圖3、按反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征分類按反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)的特征可分為兩大類：一是單層結(jié)構(gòu)，二是多層結(jié)構(gòu)。在單層結(jié)構(gòu)中又有鋼板卷焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)兩種。多層結(jié)構(gòu)用于加氫反應(yīng)器上的一般有繞帶式、熱套式等幾種形式。1.1.2加氫反應(yīng)器結(jié)構(gòu)1、加氫反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器的本體結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的年代的技術(shù)水平與需求，曾使用了不同形式的本體結(jié)構(gòu)。表1 - 1 -5是曾使用過板焊、鍛焊和多層3種不同本體結(jié)構(gòu)特征的比較。在應(yīng)用中到底選用何種本體結(jié)構(gòu)形式，主要取決于使用條件、反應(yīng)器尺寸、制造廠的加工裝備能力及其交貨周期以及經(jīng)濟(jì)上的合理性和用戶的需要等諸因素。近20多年來，多層結(jié)構(gòu)在高溫

8、高壓加氫裝置設(shè)備上很少應(yīng)用。這是由于鋼材生產(chǎn)技術(shù)的飛快發(fā)展已能生產(chǎn)出性能很好的450 500厚截面的大鍛件和厚約300的厚鋼板，且相配套的焊接、熱處理、無損檢測(cè)等技術(shù)也有很大的進(jìn)步，為大型單層結(jié)構(gòu)設(shè)備的制造創(chuàng)造了非常有利的條件。另外，圖1-1-4“瓶襯”結(jié)構(gòu)冷壁反應(yīng)器圖1-1-3 膨脹床反應(yīng)器示意圖國(guó)外也有專家認(rèn)為，對(duì)于高溫高壓的使用環(huán)境及伴隨有壓力、溫度急劇波動(dòng)的裝置，采用多層結(jié)構(gòu)是不適宜的。到目前為止，國(guó)內(nèi)制造過的2.25Cr -1Mo-0. 25V鋼鍛焊結(jié)構(gòu)和2 .25Cr 1Mo鋼板焊結(jié)構(gòu)加氫反應(yīng)器最厚壁厚分別為334和180。表1-1-5加氫反應(yīng)器不同本體結(jié)構(gòu)的特征鍛焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)多

9、層結(jié)構(gòu)可用于高溫高壓場(chǎng)合。其最高使用溫度取決于所用材料的性能（如抗高溫氫腐蝕性能等）。一般適用于厚度大于160180mm以上的場(chǎng)合可用于高溫高壓場(chǎng)合。其最高使用溫度取決于所用材料的性能（如抗高溫氫腐蝕性能等）可用于高壓，但溫度不宜太高。因?yàn)樗嬖诮Y(jié)構(gòu)上不連接性的缺點(diǎn)，會(huì)造成較大的熱應(yīng)力和因缺口效應(yīng)而使疲勞強(qiáng)度下降等。一般對(duì)于溫度高于350和溫度、壓力有急劇波動(dòng)的場(chǎng)合，選用要謹(jǐn)慎。約500約300總厚約600.。一般內(nèi)筒厚1620，層板厚為48，有的可達(dá)14須選擇能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的化學(xué)成分、力學(xué)性能和抗環(huán)境脆裂（如高溫氫腐蝕）性能要求的材料當(dāng)有腐蝕時(shí)，要在內(nèi)表面堆焊不銹鋼堆焊層須選擇能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

10、的化學(xué)成分、力學(xué)性能和抗環(huán)境脆裂（如高溫氫腐蝕）性能要求的材料當(dāng)有腐蝕時(shí)，要在內(nèi)表面堆焊不銹鋼覆蓋層（采用復(fù)合鋼板或堆焊不銹鋼）內(nèi)筒選用抗高溫氫腐蝕和腐蝕的材料（如不銹鋼）層板可采用高強(qiáng)鋼，以利設(shè)備輕量化筒節(jié)鍛坯由于需輕墩粗、拔長(zhǎng)、墩粗、沖孔的鍛造加工過程，可沖掉中心部位的偏析與夾雜，使筒節(jié)材料的內(nèi)在質(zhì)量得到改善，從而提高反應(yīng)器的抗氫損傷能力。材料利用率相對(duì)較低在合適厚度范圍內(nèi)，鋼板也能獲得與鍛件相近的特性。材料利用率相對(duì)較高由于鋼板較薄，其內(nèi)在質(zhì)量較容易得到保證。材料利用率相對(duì)較高可采用有限元法等進(jìn)行可采用有限元法等進(jìn)行對(duì)層間和焊縫部位的應(yīng)力狀況，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)來分析僅有環(huán)焊縫，對(duì)提高反應(yīng)器耐

11、周向應(yīng)力的可靠性有利。而且焊縫少有縱、環(huán)焊縫、焊縫多。焊接工作量大有縱、環(huán)焊縫、焊縫多。但焊縫系?。ɑ蜉^?。┌搴附樱滟|(zhì)量較易保證易易難易較易較易必需必需一般不進(jìn)行超過臨界裂紋后迅速擴(kuò)展超過臨界裂紋后迅速擴(kuò)展緩慢地、階段地?cái)U(kuò)展2、加氫反應(yīng)器局部結(jié)構(gòu)過去反應(yīng)器曾有某些脆性損傷發(fā)生在應(yīng)力集中的高應(yīng)力區(qū)，諸如承受重載荷的內(nèi)部支持圈拐角處和法蘭密封槽槽底拐角處以及外部附件連接焊縫部位等。為了避免或盡可能減少各種損傷的發(fā)生，對(duì)相關(guān)局部結(jié)構(gòu)做了如下改進(jìn)。(1)催化劑支承結(jié)構(gòu)圖1-1-5 催化劑支承結(jié)構(gòu)的改進(jìn)催化劑支承結(jié)構(gòu)一般都由過去的圖1-1 -5（a）改進(jìn)成圖1 -1 一5 (b)的結(jié)構(gòu)。(2 )法蘭密

12、封結(jié)構(gòu)一般，反應(yīng)器上的接管法蘭多采用環(huán)形八角形金屬墊片密封。由于原先設(shè)計(jì)上有不完善之處，且螺栓載荷又較大，曾在法蘭密封槽底部拐角處產(chǎn)生過裂紋，而且判定是不銹鋼堆焊層的氫脆開裂。原因之一是該部位有較大的應(yīng)力集中。為此，將法蘭密封槽底拐角處通常標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圓角R適當(dāng)加大；原因之二是 TP347堆焊層的延性較低。為此相應(yīng)采取了如圖中所注的改變TP347堆焊時(shí)機(jī)，以提高TP347堆焊層的延性，增強(qiáng)其抗氫脆開裂的能力。具體的結(jié)構(gòu)改進(jìn)見圖1 - 1 -6(a )和圖1 - 1 -6(b )。圖1-1-6 法蘭梯槽密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn) (3 )反應(yīng)器支承結(jié)構(gòu)為改善反應(yīng)器裙座支承部位的應(yīng)力狀況和能使裙座連接處的焊縫在

13、制造中和使用過程的停工檢修時(shí)可以進(jìn)行超聲檢測(cè)或射線檢測(cè)，將此處結(jié)構(gòu)由圖1 -1 - 7(a)的各種形式改進(jìn)為圖1 -1 -7(b) 的相應(yīng)形式。圖1-1-7 反應(yīng)器支承結(jié)構(gòu)的改進(jìn) (4 )反應(yīng)器裙座連接處的結(jié)構(gòu)在操作狀態(tài)下，裙座與殼體連接部位由于器壁和裙座的邊界條件差別較大，往往存在著較大的熱應(yīng)力。為了能使裙座連接部位的溫度梯度減小，以降低其熱應(yīng)力，在裙座內(nèi)采取增設(shè)一個(gè)熱箱結(jié)構(gòu)是很有效的措施。所以,裙座處的連接結(jié)構(gòu)由過去的圖1 - 1 8(a)改進(jìn)成設(shè)有熱箱結(jié)構(gòu)的圖1 - 1- 8(b)形式。一般，當(dāng)反應(yīng)器的操作溫度370或反應(yīng)器壁厚50 ；操作溫度260時(shí)就宜設(shè)置熱箱結(jié)構(gòu)。熱箱的具體設(shè)置位置

14、(高度）應(yīng)通過對(duì)此部位的熱分析，并獲得滿意的應(yīng)力值后確定。但熱箱的最小高度（即裙座與封頭的連接點(diǎn)至圖1-1-8 裙座連接部位結(jié)構(gòu)的改進(jìn)熱箱圈板的上表面距離)至少不能小于（RT）0.5（ R為裙座半徑，T為裙座厚度）。 (5 )反應(yīng)器外部附件連接結(jié)構(gòu)為改進(jìn)過去附于反應(yīng)器外表面的一些附件（如保溫支持圈、管架、平臺(tái)支架等）的連接焊縫難以焊透所帶來的隱患，采取盡可能不將各種附件與器壁外表面直接焊的辦法或結(jié)構(gòu)。如保溫支承結(jié)構(gòu)現(xiàn)多采用如圖1-1-9所示的不直接焊于反應(yīng)器外表面而是披掛其上的鼠籠式結(jié)構(gòu)。當(dāng)某些附件必須與反應(yīng)器外壁相焊時(shí)，則應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。1.1.3加氫反應(yīng)器內(nèi)件設(shè)置反應(yīng)器內(nèi)件性能的優(yōu)劣將與

15、催化劑性能一起體現(xiàn)出所采用加氫工藝的先進(jìn)性。所以，內(nèi)件特性的先進(jìn)性與設(shè)計(jì)技巧是至關(guān)重要的。從工藝過程的角度出發(fā)，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是要使反應(yīng)進(jìn)料（氣液相）與催化劑顆粒固相）有效地接觸，在催化劑床層內(nèi)不發(fā)生流體偏流。偏流的出現(xiàn)將可能引起局部過熱，它既可能危及設(shè)備的安全使用，又會(huì)影響反應(yīng)效率，還將使催化劑的使用壽命受到損害。從設(shè)備設(shè)計(jì)的角度說，值得特別注意的問題是，在保證內(nèi)件具有高效性能和穩(wěn)定操作的前提下，應(yīng)將內(nèi)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更加緊湊，盡量縮小空間所占高度，以達(dá)到最大限度地利用反應(yīng)器容積。通常，固定床反應(yīng)器內(nèi)一般設(shè)有入口擴(kuò)散器、氣液分配盤、積垢籃、冷氫箱、熱電偶和出口收集器等，如圖1-1-10所示。在表1

16、 -1 -4和相應(yīng)的圖示中說明或示意了這些主要內(nèi)件的作用、典型結(jié)構(gòu)及相關(guān)的注意要點(diǎn)。圖1-1-9 鼠籠式保溫支承結(jié)構(gòu)圖1-1-10 內(nèi)件的設(shè)置內(nèi)件名稱設(shè)置目的典型結(jié)構(gòu)型式注意要點(diǎn)入口擴(kuò)散器（或稱預(yù)分配器）防止高速流體直接沖擊液體分配盤而影響分配效果；使氣液產(chǎn)生預(yù)混合并盡可能擴(kuò)散到整個(gè)反應(yīng)器截面上對(duì)于圖1 -1 - 11 (b)所示的周邊開有長(zhǎng)圓孔的擴(kuò)散器還可起到積存進(jìn)料中的一些銹垢的作用見圖1-1-11（a）（b）(a )型：（i）進(jìn)料方向應(yīng)垂直于入口擴(kuò)散器上的兩條開孔；（ii）兩層水平擋板上的開孔應(yīng)對(duì)中；（iii）水平擋板上的開孔應(yīng)垂直于板面。(b)型：根據(jù)液體及沉積物量確定長(zhǎng)槽孔的大小、數(shù)

17、量和位置氣液分配盤使進(jìn)人反應(yīng)器的物料均勻分散，與催化劑顆粒有效地接觸，充分發(fā)揮催化劑的作用目前國(guó)內(nèi)外所用的氣液分配器按其作用機(jī)理大致可分為溢流型和（抽吸）噴射型兩類或二者機(jī)理兼有的混合型見圖1-1-12（a）（b）（i）最關(guān)鍵是應(yīng)保證分配盤上不漏液，可采用耐高溫填料墊密或其他措施來保證。安裝后充水100mm高，一般以在50min內(nèi)液位降低不小于25mm為合格；（ii）控制制造安裝水平度。應(yīng)嚴(yán)格按照內(nèi)件專利商規(guī)定的要求，或者對(duì)于噴射型或混合型，包括制造公差和梁在荷載作用下的撓度在內(nèi)可按5mm控制，對(duì)于溢流型，其要求還應(yīng)稍嚴(yán)；（iii）分配盤的設(shè)計(jì)荷載，應(yīng)包括通過分配盤的壓力降么p、盤上的液體量及

18、分配盤自重（計(jì)算時(shí)，其許用應(yīng)力按最高的操作溫度考慮）。此外，還要考慮在停工檢修的工況，此時(shí)支承件至少還應(yīng)滿足常溫下承受1200N集中荷載的要求積垢籃積垢籃置于催化劑床層的頂部，是由各種規(guī)格不銹鋼金屬絲網(wǎng)與骨架構(gòu)成的籃框。它為反應(yīng)器進(jìn)料提供更多的流通面積，使催化劑床層可聚集更多的銹垢和沉積物而不至于引起床層壓降過分地增加見圖1-1-13（i）積垢籃在裝入反應(yīng)器內(nèi)時(shí)，其籃內(nèi)應(yīng)是空的。在裝填催化劑時(shí)務(wù)必注意這一點(diǎn)；（ii）積垢籃一般按邊長(zhǎng)約300mm的三角形排列，安裝時(shí)用鏈條將其連在一起，并拴到上面的分配器支承梁上，還要考慮拴連鏈條應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度裕量，以能適應(yīng)催化劑床層經(jīng)運(yùn)行后的下沉（可按下沉5 %

19、考慮）冷氫箱用以控制加氫過程放熱反應(yīng)引起的催化劑床層溫度升高，并為上床層來的高溫物流在此與急冷氫進(jìn)行熱交換。圖示的冷氫箱結(jié)構(gòu)由冷氫管、冷氫盤、再分配盤組成，可使來自上面床層的反應(yīng)物料和起冷卻作用的冷氫充分混合，而后又將具有均勻溫度的氣液混合物再均勻地分配到下面的催化劑床層上見圖1-1-14及見圖1-1-14（a）（i）冷氫管內(nèi)設(shè)置的隔、擋板應(yīng)使從兩個(gè)開孔中噴出的氫氣量是相當(dāng)?shù)模唬╥i）為發(fā)揮冷氫的作用效果，冷氫盤和冷氫箱應(yīng)采用耐高溫填料密封，或采取其他措施以保證不漏液，可按氣液分配盤的試漏標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收；（iii）冷氫盤和噴射盤的安裝水平度，包括制造公差、荷載作用下的撓度等在內(nèi)，可按6mm控制。再分

20、配盤的要求與氣液分配盤相同熱電偶為監(jiān)視加氫放熱反應(yīng)引起床層溫度升高及床層截面溫度分布狀況而對(duì)操作溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。熱電偶的安裝有從筒體上徑向插入和從反應(yīng)器頂封頭上垂直方向插入的方式，如圖1 - 1 -159。在徑向水平插人的形式中又有橫跨整個(gè)截面的和僅插入一定長(zhǎng)度的兩種情況。以往床層測(cè)溫基本采用鎧裝熱電偶。近年多數(shù)在采用鎧裝熱電偶的同時(shí)，還采用了一種稱為柔性熱電偶（flexible thermocouples）的結(jié)構(gòu)，它可在一個(gè)熱電偶開口接管上設(shè)置高密度的測(cè)點(diǎn)，并具有快速反應(yīng)時(shí)間（48s)和對(duì)床層溫度飄移能迅速反應(yīng)等特性，可對(duì)床層截面溫度進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，因而可對(duì)工藝過程進(jìn)行有效的控制另外，為了監(jiān)控反

21、應(yīng)器器壁金屬的溫度情況，也往往在反應(yīng)器外表面的筒體圓周上或封頭和開口接管的相關(guān)部位設(shè)置一定數(shù)量的表面熱電偶見圖1-1-15（a）（b）（c）（i）對(duì)徑向水平插人的熱電偶套管要注意由于操作過程催化劑下沉和停工檢修卸出催化劑時(shí)被壓彎的可能性，特別是當(dāng)反應(yīng)器直徑較大時(shí)更不可忽略;（ii）徑向水平插人一定長(zhǎng)度的熱電偶，其套管與反應(yīng)器筒體在現(xiàn)場(chǎng)焊接的焊縫曾有發(fā)生裂紋的實(shí)例，因此在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于確定的設(shè)置位置應(yīng)盡可能為現(xiàn)場(chǎng)施焊創(chuàng)造較為方便的條件，同時(shí)施焊操作也要更加細(xì)心；（iii）頂部垂直插人的熱電偶套管，當(dāng)長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，要適當(dāng)設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以利套管在操作狀態(tài)下因受熱伸長(zhǎng)時(shí)而不受到阻礙出口收集器用于支承下部的催

22、化劑床層，以減輕床層的壓降和改善反應(yīng)物料的分配見圖1-1-16要在出口收集器與下封頭接觸的下沿或與其連接的定心環(huán)的圓周上開設(shè)數(shù)個(gè)缺口，以便停工時(shí)排液用注：近年幾乎都在反應(yīng)器頂部裝填大孔隙的惰性多孔球或脫金屬催化劑替代此結(jié)構(gòu)1.1.4加氫反應(yīng)器的損傷 1、熱壁加氫反應(yīng)器的損傷形式熱壁加氫反應(yīng)器由于器壁直接與高溫、高壓氫與硫化氫介質(zhì)接觸，操作條件相當(dāng)苛刻，有可能引起諸如高溫氫腐蝕、氫脆、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂、鉻-鉬鋼回火脆性破壞和奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離等損傷。目前雖然在工程應(yīng)用上已能夠采取一些有效措施加以防止，但是，如果處理不當(dāng)，仍有發(fā)生的危險(xiǎn)。表1-1-5列出了這些損傷發(fā)生的部位、主要特征及

23、其應(yīng)采取的預(yù)防措施。防止或減輕加氫反應(yīng)器可能發(fā)生如前表所列的各種損傷，在很大程度上主要取決于用于制造反應(yīng)器的材料（包括焊材）成分與性能。在選擇材料時(shí)，至少應(yīng)使其滿足下列基本要求：應(yīng)符合適用規(guī)范所規(guī)定的化學(xué)成分、常溫和髙溫力學(xué)性能以及設(shè)計(jì)提出的附加要求；應(yīng)具有良好的內(nèi)在質(zhì)量（致密性、純凈性和均質(zhì)性），這對(duì)于厚鋼板和大截面鍛件尤為重要；應(yīng)具有能在加氫苛刻環(huán)境下長(zhǎng)期使用的耐環(huán)境脆化特性性能；經(jīng)濟(jì)上要合理。圖1-1-12 氣液分配盤圖1-1-11 入口擴(kuò)散器示意圖圖1-1-13 積垢籃結(jié)構(gòu)及布置示意圖圖1-1-14 冷氫箱結(jié)構(gòu)示意圖圖1-1-16 出口收集器示意圖圖1-1-15 熱電偶管的安裝方式圖1

24、-1-14（a） 冷氫管結(jié)構(gòu)示意圖損傷類型損傷部位主要特征對(duì)策高溫氫腐蝕母材及焊縫金屬在高溫高壓氫環(huán)境下操作的設(shè)備，所發(fā)生的高溫氫腐蝕有兩種形式：一是表面脫碳。表面脫碳不產(chǎn)生裂紋，一般影響較輕，其鋼材的強(qiáng)度和硬度局部有所下降而延性提高；二是內(nèi)部脫碳與開裂。它是由于氫侵人擴(kuò)散到鋼中與固溶碳或不穩(wěn)定的碳化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷，即。而甲垸又不能逸出鋼外，就聚集在晶界空穴和/或夾雜物附近，形成很高的局部應(yīng)力，導(dǎo)致鋼材產(chǎn)生龜裂、裂紋或鼓泡并使強(qiáng)度、延性和韌性顯著下降。由于這種脆性損傷是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，它具有不可逆的性質(zhì)，也稱永久脆化現(xiàn)象。高溫高壓氫引起鋼的損傷要經(jīng)過一段時(shí)間，在此段時(shí)間內(nèi)，材料的

25、力學(xué)性能沒有明顯的變化，而經(jīng)過這段時(shí)間以后，鋼材強(qiáng)度、延性和韌性就會(huì)遭到嚴(yán)重的損傷。在發(fā)生高溫氫腐蝕之前的此段時(shí)間稱為孕育期（或稱潛伏期）。孕育期的概念對(duì)于工程上的應(yīng)用是非常重要的，它可被用來確定設(shè)備所采用鋼材的大致安全使用時(shí)間。孕育期的長(zhǎng)短取決于包括鋼種、氫壓、溫度、冷作程度、雜質(zhì)元素含量和作用應(yīng)力等許多因素可依據(jù)最新版的納爾遜曲線來正確選擇能抵抗高溫氫腐蝕的材料； 盡量減少鋼材中對(duì)高溫氫腐蝕產(chǎn)生不利影響的雜質(zhì)元素（如Sn、Sb）含量； 制造中或在役中的返修補(bǔ)焊后必須進(jìn)行焊后熱處理； 操作中嚴(yán)防設(shè)備超溫； 控制外加應(yīng)力水平氫脆1.1.5熱壁加氫反應(yīng)器的在役檢驗(yàn)熱壁加氫反應(yīng)器由于可能發(fā)生的損傷

26、形式較多，而且內(nèi)表面又往往有不銹鋼堆焊層，其在役檢驗(yàn)工作較為復(fù)雜，與其他設(shè)備的檢驗(yàn)有所不同。在役檢驗(yàn)的主要目的是要檢查出反應(yīng)器在使用條件（包括所經(jīng)歷的各種工況）下新產(chǎn)生和發(fā)展的缺陷（主要是裂紋并復(fù)查過去巳檢出的記錄缺陷。對(duì)發(fā)現(xiàn)和擴(kuò)展的缺陷進(jìn)行定性、定量和定位分析，然后應(yīng)用斷裂力學(xué)原理予以評(píng)價(jià)，以確定其是否可以繼續(xù)使用還是需要修補(bǔ)或處理，并評(píng)估與推斷其繼續(xù)運(yùn)行到下一周期的安全可靠性。在役反應(yīng)器的檢驗(yàn)，不可能也沒有必要按制造時(shí)所要求的檢驗(yàn)項(xiàng)目全部進(jìn)行100%的檢驗(yàn)。除國(guó)家法規(guī)對(duì)在役設(shè)備規(guī)定的必檢項(xiàng)目外，對(duì)熱壁加氫反應(yīng)器來說，應(yīng)以檢查有無高溫氫腐蝕、氫致裂紋、堆焊層的氫致剝離裂紋和回火脆化程度（裝有

27、試塊時(shí)）等為主要內(nèi)容。 檢驗(yàn)的范圍和數(shù)量一般可根據(jù)以下幾方面進(jìn)行綜合考慮后確定：使用中通常容易出現(xiàn)裂紋的部位，如法蘭的梯形密封槽、主焊縫、開口接管的連接焊縫、內(nèi)外部構(gòu)件與殼體的連接焊縫處等；容易產(chǎn)生堆焊層氫致剝離裂紋或發(fā)生幾率較大的部位。雖影響堆焊層氫致剝離裂紋的因素較多，但其中操作溫度和氫分壓是最重要的參數(shù)，由圖1-1-23可見，操作的氫分壓和溫度越高，就越容易發(fā)生剝離。而對(duì)于操作條件較緩和的加氫精制反應(yīng)器，則發(fā)生氫致剝離的可能性是較小的。另外，在國(guó)內(nèi)外所發(fā)現(xiàn)氫致剝離的實(shí)例中，在封頭上一般是極少見到的；根據(jù)過去的操作歷史，包括溫度、壓力及其超溫、超壓和開停工（含發(fā)生異常情況的非正常停工)次數(shù)

28、等情況；根據(jù)過去的檢驗(yàn)記錄，如所記錄的缺陷情況、返修部位等。總的來說，檢驗(yàn)的重點(diǎn)應(yīng)該是法蘭密封面、高應(yīng)力和應(yīng)力集中區(qū)、主焊縫、堆焊層及其層下缺陷和主螺栓。在役反應(yīng)器可能發(fā)生的、也是使用者最關(guān)心的缺陷，主要是平面缺陷（如裂紋等）。而且，這類缺陷往往從應(yīng)力集中部位的表面萌生。為此，在役檢驗(yàn)主要應(yīng)采用無損檢測(cè)方法來發(fā)現(xiàn)它們。包括采用目視檢查（VT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）和超聲檢測(cè)（UT）、以及TOFD檢測(cè)。尤其超聲檢測(cè)和超聲波衍射時(shí)差法檢測(cè)都是有效的檢測(cè)手段。此外，國(guó)外有時(shí)還采用聲發(fā)射檢查（AET）作為輔助的手段。因?yàn)閮H依靠的檢查結(jié)果來判斷反應(yīng)器的安全性尚有困難，一般都是對(duì)人檢查中發(fā)現(xiàn)

29、有強(qiáng)烈信號(hào)的區(qū)域再采用其他的無損檢測(cè)方法進(jìn)行仔細(xì)的復(fù)查。圖1-1-24檢查對(duì)象及具體例檢查方向?qū)ο笈e例圖1-1-24中編號(hào)主要缺陷從外壁從內(nèi)壁UTMTPTVTUTMTPTVT主法蘭上下大法蘭梯形密封槽的拐角處1平面缺陷主焊縫筒節(jié)與筒節(jié)及筒節(jié)與封頭的對(duì)接焊縫3平面缺陷或體積缺陷殼體筒體與封頭10平面缺陷或體積缺陷開口接管連接焊縫反應(yīng)器上的主要開口接管5平面缺陷或體積缺陷內(nèi)部支持圈凸臺(tái)催化劑格柵支持圈凸臺(tái)的上下表面4平面缺陷不銹鋼堆焊層筒體中承受載荷較苛刻部位的堆焊層6平面缺陷不銹鋼內(nèi)件的連接焊縫冷氫箱內(nèi)群筒與堆焊層的連接焊縫7平面缺陷外構(gòu)件連接焊縫腳焊縫，如吊耳等8平面缺陷對(duì)接焊縫，如裙座（外側(cè)

30、）9平面缺陷主螺栓2裂紋注：為判斷某些部位的損傷或材質(zhì)優(yōu)劣化情況，還可以進(jìn)行硬度、不銹鋼堆焊層鐵素體含量或金相顯微組織的測(cè)定或檢驗(yàn)。UT可從法蘭（法蘭接管）的內(nèi)表面或頂面進(jìn)行。當(dāng)需要檢驗(yàn)高溫氫腐蝕時(shí)，也可采用UT方法。也可采用UT方法。 反應(yīng)器在使用中的損壞，可用圖1-1-25所示的曲線來示意。圖中各曲線（或點(diǎn)）的含義：線 表示反應(yīng)器在使用過程中由于材料（含焊縫）產(chǎn)生回火脆化、氫脆等損傷使設(shè)備本體內(nèi)所允許存在的臨界缺陷尺寸逐漸變小（即線 呈逐漸下降趨勢(shì)）；圖1 - 1 -25中下面一條線的始端點(diǎn)，表示反應(yīng)器使用中由于各種原因（如高溫氫腐蝕、氫脆等）產(chǎn)生了裂紋，并且由于各種機(jī)制可引起亞臨界裂紋增

31、長(zhǎng)（即線是逐漸向上升的）。當(dāng)這兩條線相交在一起時(shí)，反應(yīng)器就會(huì)發(fā)生損傷。在在役檢驗(yàn)中，一旦發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器等設(shè)備上存在嚴(yán)重缺陷可能導(dǎo)致停產(chǎn)和安全使用時(shí)，就應(yīng)對(duì)缺陷進(jìn)行處理。1.2 重整反應(yīng)器1.2.1重整反應(yīng)器的分類目前，我國(guó)催化重整工藝有兩種類型，即半再生重整工藝和連續(xù)重整工藝。它們所配備的重整反應(yīng)器也因年處理量和工藝條件不同也有所區(qū)別。一般在半再生重整裝置內(nèi)，其年處理量規(guī)模小（40104t/a），反應(yīng)壓力高（一般操作壓力為1.5MPa左右），反應(yīng)操作條件的苛刻度為中等，操作周期為12年，因此，大多數(shù)選擇的是固定床軸向或徑向反應(yīng)器。連續(xù)重整工藝的發(fā)展，使我國(guó)煉廠的重整技術(shù)有了更快的提髙，它采用的反應(yīng)

32、器為移動(dòng)床徑向反應(yīng)器，并增加一套催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)，使重整反應(yīng)在不中斷的條件下，催化劑能連續(xù)進(jìn)行再生和連續(xù)的循環(huán)流動(dòng)，使反應(yīng)后的失活催化劑在再生系統(tǒng)再生后又成為新鮮催化劑重新返回反應(yīng)系統(tǒng)。1985年在金山石化廠建成第一套連續(xù)重整裝置之后，相應(yīng)地在各煉廠，都建成以生產(chǎn)高辛垸值汽油調(diào)合組分，或以結(jié)合聚酯等化纖生產(chǎn)需要的生產(chǎn)輕質(zhì)芳烴（PX）為目的較大規(guī)模的連續(xù)重整裝置。此類的重整移動(dòng)床反應(yīng)器按美國(guó)UOP公司專利中所選擇的都是重疊式徑向反應(yīng)器(即四合一反應(yīng)器)，按法國(guó)化IFP公司專利選擇的是并列式徑向反應(yīng)器。上述各裝置自投產(chǎn)以來，除個(gè)別事故以外，運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)品收益都能滿足設(shè)計(jì)要求。1.2.2重整反應(yīng)器的結(jié)

33、構(gòu)1. 軸向反應(yīng)器（見圖1-2-1）圖1-2-1 軸向反應(yīng)器軸向反應(yīng)器是結(jié)構(gòu)形式最簡(jiǎn)單的反應(yīng)器，筒體內(nèi)裝入催化劑，油氣自上而下垂直穿過催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)器本身設(shè)有油氣人、出口和催化劑卸料口。為了使反應(yīng)過程中氣流分布均勻，反應(yīng)充分，軸向反應(yīng)器高徑比不能過小，否則易造成氣流分布不均，使反應(yīng)器的壓降增大。因此，此類結(jié)構(gòu)只適用于年處理量低、反應(yīng)壓力稍高的裝置中，例如，在20世紀(jì)60 80年代，我國(guó)（15 30）104t/a 半再生重整裝置內(nèi)普遍采用軸向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。在20世紀(jì)60年代中，由于經(jīng)濟(jì)上的困難，所以，在重整反應(yīng)器的選材上力爭(zhēng)立足于國(guó)內(nèi)，以節(jié)省大量外匯，且不耽誤設(shè)備制造周期，很多煉廠在重整

34、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)上就選用冷壁的軸向或徑向反應(yīng)器。冷壁結(jié)構(gòu)除了在殼體上采用16錳鋼（或20碳鋼）內(nèi)襯100的輕質(zhì)隔熱襯里結(jié)構(gòu)外，其余的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與熱壁反應(yīng)器相同。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高，各廠重整反應(yīng)器新采用的材質(zhì)全部為Cr Mo鋼，冷壁反應(yīng)器的材質(zhì)巳成了歷史。軸向反應(yīng)器的主要零部件1）人孔大法蘭由于重整反應(yīng)器是在氫氣介質(zhì)下操作，因此在結(jié)構(gòu)上應(yīng)要求盡量減少泄漏點(diǎn)，以提高設(shè)備的安全性。反應(yīng)器上人孔是一個(gè)不可缺少的出入通道，油氣人口分配器架設(shè)在人孔上是合理的。但是在開工前進(jìn)行設(shè)備檢查時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)人孔法蘭的密封面有漏氫氣現(xiàn)象。分析原因：人孔法蘭的墊片十分關(guān)鍵，反應(yīng)器的操作溫度為520 540、中壓，人孔直徑

35、大（500左右），墊片的選擇可以是鋼墊圈或0013的纏繞墊圈，墊圈在制造和安裝中若精度不夠或安裝時(shí)受力不均勾，就一定會(huì)有漏氫現(xiàn)象，因此，人孔大法蘭和它的密封是關(guān)鍵。2 ）卸料口 （包括測(cè)溫口）過去的軸向反應(yīng)器只有催化劑卸料口，不設(shè)測(cè)溫口， 20世紀(jì)90年代后，半再生重整裝置的重整反應(yīng)器借用卸料口增設(shè)催化劑床層內(nèi)不同高度的測(cè)溫?zé)犭娕?，能檢測(cè)反應(yīng)溫度的變化，這是一種安全措施。3）人口分配器能使氣體通過入口分配器很均勾地分配到反應(yīng)器床層。人口的氣體速度是不等的，因此，要設(shè)計(jì)成不等的開孔面積，以達(dá)到最好的油氣分配效果。4）出口收集器在結(jié)構(gòu)上，現(xiàn)用的出口收集器都改為篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，它具有縫隙均勻，接觸催化劑的

36、表面光滑，不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，保證油氣能通過出口而不攜帶催化劑。5）冷壁軸向反應(yīng)器的不銹鋼套作為冷壁反應(yīng)器內(nèi)的不銹鋼套是一個(gè)十分重要的構(gòu)件，該襯套壁厚為3的薄殼，它的底封頭直接貼靠在設(shè)備的底封頭上，薄殼和設(shè)備殼體相同（尺寸不同）它懸掛在人孔大法蘭的邊沿上，薄殼與混凝土襯里有20間隙，與下封頭也有20間隙，該襯套接觸催化劑，是催化劑的保護(hù)層，但本身不承壓，因此，要求薄板焊接質(zhì)量嚴(yán)格，不能在操作時(shí)因出現(xiàn)憋壓造成焊縫撕裂事故。2.徑向反應(yīng)器我國(guó)自1975年以后，新建的和改擴(kuò)建的重整裝置中普遍采用徑向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，至今已有很大發(fā)展。徑向反應(yīng)器按內(nèi)構(gòu)件集氣管、分氣管和催化劑蓋板的結(jié)構(gòu)不同，可分為三種形式，見圖

37、1-2-2。在圖1-2-2 （a）中，分氣管為扇形筒，蓋板為活動(dòng)帽罩（扇形筒是可挪動(dòng)的）；在圖1-2-2（b）中，分氣管為環(huán)形筒，蓋板為固定帽罩，它可以四臺(tái)單獨(dú)并列組成連續(xù)重整的反應(yīng)器，在圖1-2-2（c）中，是單臺(tái)冷壁徑向反應(yīng)器；在圖1-2-2（d）中，是單臺(tái)環(huán)形筒的徑向反應(yīng)器。圖1-2-3是四臺(tái)反應(yīng)器重疊式組合，分氣管采用帶升氣管的扇形筒，蓋板是固定形結(jié)構(gòu)。徑向反應(yīng)器的主要零部件中心管（集氣管）中心管由內(nèi)外兩層不同結(jié)構(gòu)的圓筒和篩網(wǎng)組成，內(nèi)層圓筒的外表面按圓周方向均勾地開若干個(gè)小孔（孔徑約56)，該開孔率是中心管工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，合理的開孔率能使油氣在整個(gè)流通面積上達(dá)到均勻分布。當(dāng)開孔面積過大

38、，氣體通過床層的阻力降小，會(huì)造成沿中心管頂?shù)捉缑嫔系臍饬糠峙洳痪鶆?，因此，?yīng)根據(jù)所需的壓力降和流體分布進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。中心管圓筒外部的篩網(wǎng)具有光滑的接觸面和最大流通面積。在固氣相接觸的反應(yīng)器內(nèi)，篩網(wǎng)的孔間隙小，固體催化劑不會(huì)被鑲嵌在篩網(wǎng)的縫隙內(nèi)，所以，能保證催化劑順利的流通和反應(yīng)。即使在反應(yīng)操作后期，也不會(huì)增加反應(yīng)器的阻力降。圖1-2-2 固定床式徑向反應(yīng)器扇形筒或環(huán)形筒（分氣管）此兩種結(jié)構(gòu)都能滿足油氣徑向流動(dòng)的要求。只是在制造、安裝、維修方面各有特點(diǎn)。扇形筒由壁厚3的Cr18Ni9Ti鋼板制成，外表面（在朝向催化劑的一側(cè)）上開有長(zhǎng)10 寬1的長(zhǎng)條孔，各開孔的圓角處都不準(zhǔn)有尖銳的棱角，制造成型要

39、求精度很高，每個(gè)扇形筒都應(yīng)緊貼在反應(yīng)器的圓周壁處，采用膨脹圈和螺栓固定，但固定的緊密度很嚴(yán)格，它既要使扇形筒不能移動(dòng)，以保持扇形筒不會(huì)變形，同時(shí)還要考慮到在操作狀態(tài)下扇形筒熱膨脹需要的間隙，并在反應(yīng)器停工檢修時(shí)，能很方便地從人孔（或頂部開孔處）卸出，進(jìn)行清掃后重復(fù)使用。重疊式徑向反應(yīng)器一般由三個(gè)或四個(gè)徑向反應(yīng)器重疊安裝組合而成，每單臺(tái)反應(yīng)器的內(nèi)構(gòu)件之間有緊密關(guān)系。例如中心管，每一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)中心管在安裝時(shí)，除滿足本體的垂直度外，還應(yīng)滿足整體設(shè)備的垂直度。而且，每個(gè)中心管底部均安裝著膨脹節(jié)，以吸收在操作狀態(tài)與管線連接所產(chǎn)生的推力和在髙溫下的膨脹力。扇形筒在結(jié)構(gòu)方面也有特點(diǎn)，在重疊式反應(yīng)器內(nèi)的扇形筒

40、頂部有一個(gè)小升氣管，它的制造精度很嚴(yán)格，與殼體的密封板的裝配精度更嚴(yán)格。密封板與小升氣管之間有很精確的間隙值，它根據(jù)設(shè)備操作溫度、材質(zhì)、床層高度、膨脹系數(shù)等精確計(jì)算得出，不同反應(yīng)器的密封板和扇形筒的間隙值都不相同，因此，在安裝重疊式反應(yīng)器內(nèi)的扇形筒時(shí)，該間隙值將被確定為反應(yīng)器安裝是否符合要求，能否滿足進(jìn)油的一個(gè)重要指標(biāo)，也是專利商驗(yàn)收和是否符合開工要求的-個(gè)重要數(shù)據(jù)值。從我國(guó)當(dāng)前幾個(gè)連續(xù)重整開工前的檢査情況來看，該間隙值大部分都不符合要求，幾乎都要對(duì)扇形筒的小升氣管和密封板重新進(jìn)行返修，直到符合要求為止。圖1-2-3 重疊床式徑向反應(yīng)器環(huán)形筒也可稱為與中心管或殼體內(nèi)徑對(duì)應(yīng)的同心圓，環(huán)形筒是若干

41、個(gè)特殊篩網(wǎng)由螺栓拼裝而成，其直徑根據(jù)催化劑的裝填量等工藝參數(shù)決定，在檢修時(shí)，在拆裝和再組裝時(shí)會(huì)有些難度，因?yàn)殚L(zhǎng)期在高溫操作下會(huì)產(chǎn)生局部變形。篩網(wǎng)目前所采用的篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如中心管的外圓筒、環(huán)形筒、油氣出入口的結(jié)構(gòu)，如圖1-2-4所示，均來自美國(guó)約翰遜篩網(wǎng)公司。與一般使用的鋼板沖孔和金屬絲網(wǎng)相比較，約翰遜（Johnson)網(wǎng)提供了更大的有效流動(dòng)面積，所以界面速度低，增加了工藝過程的效率，由于篩網(wǎng)本身的強(qiáng)度高，篩面光滑，篩條精制，經(jīng)久耐用，因此，減少了催化劑被破碎的可能性，也減少了停工時(shí)間和檢修費(fèi)用。圖1-2-4 篩選1.3催化裂化反應(yīng)再生糸統(tǒng)1.3.1反應(yīng)（沉降）器與再生器的相對(duì)位置1. 并列式等高

42、并列反應(yīng)沉降）器與再生器并列布置在等高的鋼架上，兩器間催化劑用兩根II形管連接并輸送或通過燒焦罐和提升管用兩根斜管連接并輸送，如圖1-3-1所示。高低并列沉降器與再生器并列布置在高度不同的兩個(gè)鋼架上，沉降器基礎(chǔ)高，再生器基礎(chǔ)低，兩器間催化劑用兩根斜管和提升管連接并輸送，反應(yīng)在提升管內(nèi)完成，再生器下可設(shè)燒焦罐或預(yù)混合段，如圖1 -3 -2和圖1 -3 -30所示。三器并列沉降器、第一再生器和第二再生器布置在三個(gè)高度不同的鋼架上，三器之間用斜管、半U(xiǎn)形管和提升管連接并輸送催化劑，三器并列式占地面積大，煙道復(fù)雜，投資較大。2 .同軸式沉降器與再生器同軸沉降器位于再生器上，汽提段用不銹鋼材質(zhì)插入再生器

43、稀相段內(nèi)，裙座內(nèi)設(shè)膨脹節(jié)，催化劑通過待生立管、再生斜管和外提升管輸送循環(huán)，占地面積小，設(shè)備總高度較高，汽提蒸汽管易斷裂，安全度稍差，再生器旋風(fēng)分離器檢修更換和汽提段清焦困難，如圖1-3-4所示。沉降器與再生器和燒焦罐同軸基本結(jié)構(gòu)與前者同，只在再生器下增設(shè)燒焦罐，增加了燒焦能力又不多占地，但設(shè)備總高更高，更換旋風(fēng)分離器困難，汽提清焦檢修不便。圖1-3-2 高低并列式兩器系統(tǒng)圖1-3-1 等高并列式兩器系統(tǒng)3.同軸加并列為增強(qiáng)再生能力，減少催化劑返混，裝置采用兩個(gè)再生器時(shí)，裝置為三器，多采用下述布置。沉降器和第一再生器（以下簡(jiǎn)稱一再）同軸與第二再生器（以下簡(jiǎn)稱二再）并列，催化劑通過待生立管、半再生

44、II形管、再生斜管和外提升管輸送，完成催化劑循環(huán)。一再更換旋風(fēng)分離器系統(tǒng)或檢修均不便，沉降器汽提蒸氣管易斷裂，汽提段結(jié)焦處理困難，如圖1 -3 -50所示。第一再生器和第二再生器同軸與沉降器并列一再上、二再下同軸與沉降器并列，催化劑通過待生斜管、循環(huán)斜管、再生斜管和提升管輸送，完成催化劑循環(huán)，帶有少量催化劑的二再煙氣通過二再頂部的低壓降分布板，直接進(jìn)入一再底部，煙氣中的過剩氧參加燒焦，不但主風(fēng)得到充分利用，二再不設(shè)旋風(fēng)分離系統(tǒng)，只在一再頂設(shè)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，煙氣只從一再頂去三級(jí)旋風(fēng)分離器，減少了一、 二再兩根煙道處理的麻煩。投資省，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但沉降器頂標(biāo)高較高。圖1-3-3 高低并列式前置燒焦罐

45、兩器系統(tǒng)二再上、一再下同軸與沉降器并列，催化劑通過待生斜管，半再生立管、再生斜管、提升管輸送，完成催化劑循環(huán)，一再設(shè)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，二再多采用外旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，一、二再分別設(shè)出口煙道，煙道管線復(fù)雜，投資大。如圖1-3-6所示。1.3.2反應(yīng)（沉降）器的結(jié)構(gòu)1.提升管反應(yīng)器結(jié)構(gòu)預(yù)提升段預(yù)提升段位于提升管底部。催化劑從再生斜管斜上方進(jìn)入后需及時(shí)松動(dòng)流化、重新分布、轉(zhuǎn)向、加速、提升，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度很大，分布和提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響催化劑的循環(huán)量。段內(nèi)設(shè)有： 蒸汽分布環(huán)用于松動(dòng)、流化底部催化劑，使催化劑在底部分布均勻，以利提升。 預(yù)提升蒸汽分布器為一多噴嘴蒸汽分布板，用以均勻分布加速蒸汽、提升

46、催化劑。進(jìn)料段和噴嘴進(jìn)料段位于預(yù)提升段上。催化劑轉(zhuǎn)向、提升、分布均勻后為進(jìn)料段，噴油反應(yīng)，噴嘴的霧化效果對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)品收率和分布影響很大，按噴嘴的霧化型式分為以下種類：圖1-3-5 沉降器與一再同軸與二再并列式反再系統(tǒng)圖1-3-4 同軸式提升管兩器系統(tǒng)靶式噴嘴油高速撞擊金屬靶破碎成液滴，并在靶柱上形成液膜，高速蒸汽掠過靶面破壞液膜霧化。要求油壓高、蒸氣壓力高、噴嘴壓降大。喉管式噴嘴利用收斂一擴(kuò)張形喉道，盡量提高流速，流體克服油的表面張力和黏度的約束，并利用氣液相的速度差，撕裂液體薄膜而霧化，速度高霧化好，但高速會(huì)使催化劑粉碎，并增加能耗，還會(huì)產(chǎn)生管線和設(shè)備振動(dòng)，如圖1-3-7所示。 氣泡霧化噴嘴

47、蒸汽經(jīng)由小孔進(jìn)人油所在的外腔，使得油中產(chǎn)生大量氣泡，從出口噴出，氣泡爆破使油充分霧化，如圖1-3-8所示。 兩相流體的液體離心式噴嘴：氣液兩相在噴嘴混合腔內(nèi)形成的氣液兩相流體，在一定壓力作用下進(jìn)入渦流器的螺旋通道，被迫進(jìn)行回旋流動(dòng)，油被加熱并稀釋，氣液兩相旋轉(zhuǎn)激烈混合，黏度降低。在離心力作用下，液體被碾成薄膜，在氣流的沖擊下，進(jìn)而破碎霧化。此噴嘴節(jié)能髙效，采用較低的油壓和使用較少的霧化蒸汽就能使油達(dá)到理想的霧化效果。第二反應(yīng)段為降低汽油烯烴含量，新催化在提升管反應(yīng)后設(shè)第二反應(yīng)器（簡(jiǎn)稱二反），二反采用床層反應(yīng)，下設(shè)分布板。中止反應(yīng)段在第二反應(yīng)器后。反應(yīng)達(dá)到理想產(chǎn)品時(shí)使反應(yīng)停止，避免過度裂化和生焦

48、，一般噴入急冷油或水來降溫減慢和中止反應(yīng)。圖1-3-6 一再與二再同軸與沉降器并列2.提升管反應(yīng)出口與沉降器旋風(fēng)分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提升管出口設(shè)粗旋分離器，粗旋分離器出口設(shè)膨脹節(jié)與沉降器單級(jí)旋分離器入口直接焊死，油氣不進(jìn)入旋風(fēng)分離器外沉降器殼內(nèi)，沉降器內(nèi)基本不結(jié)焦，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資高，操作要求高。提升管出口粗旋分離器與沉降器單級(jí)旋分離器人口靠近，保持小距離，不直接連接，可自由膨脹，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，但油氣仍直接進(jìn)入旋風(fēng)分離器外，沉降器結(jié)焦問題不能解決。提升管出口采用旋流快分和封閉罩，單級(jí)旋風(fēng)分離器通過分配器與封閉罩頂垂直管承插連接滿足熱補(bǔ)償需要，油氣不進(jìn)人沉降器大外殼，沉降器內(nèi)不結(jié)焦安全可靠，但結(jié)構(gòu)

49、復(fù)雜。圖1-3-9 進(jìn)料彎管和分布板結(jié)構(gòu)圖1-3-8 多孔Y形噴嘴圖1-3-7 喉管式噴嘴提升管出口為分布板結(jié)構(gòu)形式，位于汽提段入口處，遠(yuǎn)離旋風(fēng)分離器人口，多在催化裂解和二反及蠟油催化中使用，如圖1-3-9所示。3.旋風(fēng)分離系統(tǒng)旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)形式近幾年采用的高效旋風(fēng)分離器有以下幾種：PX型、PV型、BY型、GE型，如圖1 -3 -10所示。分離效果一般要求達(dá)到99.9 %以上。圖1-3-10 旋風(fēng)分離器料腿料腿上端與旋風(fēng)下口相焊鉛垂或小于15。垂直懸吊于器內(nèi)。其作用是防止氣體反竄，確保旋風(fēng)分離器正常工作。拉桿拉桿將旋風(fēng)分離器料腿相互連接成整體結(jié)構(gòu)，增加剛度并改變單個(gè)旋風(fēng)分離器和料腿組件的自振

50、頻率，用以抵抗擺動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。旋風(fēng)和料腿夾持導(dǎo)向結(jié)構(gòu)旋風(fēng)分離器組數(shù)不多時(shí)，用拉桿不能使旋風(fēng)分離器料腿連成整體結(jié)構(gòu)或因內(nèi)部結(jié)構(gòu)阻礙不能連接拉桿時(shí)，多采用夾持導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，用以抵抗振動(dòng)載荷。料腿下端密封設(shè)施 懸吊舌板式翼閥 密封性能好，應(yīng)用廣泛，如圖1 - 3 11所示。 重錘式翼閥 用于稀相中的料腿密封。制造現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試要求高，見圖1 - 3 -12。 倒錐 在密相床層中使用，用于再生器一級(jí)旋風(fēng)分離器料腿下口。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，如圖1 -3 13所示。 防沖擋板 用于再生器一級(jí)旋風(fēng)分離器料腿下口，制造簡(jiǎn)單，如圖1 -3 14所示。集氣室與吊掛內(nèi)集氣 位于殼體內(nèi)，吊于上封頭頂，由筒體和封頭或筒體、錐

51、底和封頭組成。圖1-3-13 倒錐圖1-3-12 重錘式翼閥圖1-3-11 懸舌板式翼閥a)二級(jí)旋風(fēng)分離器二旋）出口管焊于集氣室球形頂蓋，一級(jí)旋風(fēng)分離器一旋）用吊桿懸吊于頂封頭內(nèi)壁，由于一旋、二旋吊點(diǎn)高度不同，操作時(shí)有膨脹差，所以安裝時(shí)一旋吊桿螺母與吊耳間要留膨脹間隙，但是由于預(yù)留間隙難以計(jì)算準(zhǔn)確，另還有制造安裝誤差等，膨脹差難消除，一、二旋連接通道經(jīng)常變形、開裂，現(xiàn)已少用，如圖1-3-15所示。b)二旋出口管焊于集氣室錐底，一旋出口管懸吊于集氣室筒壁，都與集氣室連接，懸吊于集氣室，無膨脹差，應(yīng)用較好，多數(shù)采用，如圖1-3-16所示。圖1-3-16 內(nèi)集氣室圖1-3-15 內(nèi)集氣室圖1-3-1

52、4 擋板c)二旋出口管焊于集氣室，一旋吊于橫梁上，橫粱一端焊在集氣室外壁上，另一端用鉸鏈板懸吊在殼體頂封頭內(nèi)壁，旋風(fēng)分離器徑向可熱膨脹移動(dòng)。但軸向膨脹差未全補(bǔ)償，此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高、耗材多、造價(jià)高，很少采用，如圖1-3-17所示。圖1-3-17 吊掛結(jié)構(gòu)外集氣室位于殼體頂封頭外，自成一容器，多個(gè)二旋升氣管穿過殼體與集氣室相通并支承外集氣室。外集氣室按形狀有：臥式、立式、橢球式和環(huán)管式，如圖1 - 3 18所示，增加了再生器頂標(biāo)高，吊裝難度大。旋風(fēng)分離器懸吊結(jié)構(gòu)基本相同，二旋出口管穿過外殼去外集氣室，與外殼和外集氣室均相焊懸吊在外殼上，一旋出口管懸吊在外殼上的一個(gè)小吊掛包內(nèi)，吊掛包內(nèi)吊點(diǎn)與二

53、旋穿過殼體處的標(biāo)高等高，可滿足軸向和徑向膨脹的要求。4.旋流快分系統(tǒng)旋流快分器三臂式向下旋轉(zhuǎn)噴出式快分，催化劑噴出后沿封閉罩內(nèi)壁向下。封閉罩封閉罩在沉降器密相段中心，支承、固定有以下兩種： 封閉罩中部設(shè)支耳用橫梁支承，橫梁支承在外殼上，封閉罩上、下部設(shè)縱向夾板，夾住外殼內(nèi)的立板，使封閉罩不得轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)和振動(dòng)，又可向上、向下熱膨脹。 封閉罩下部用裙座支承在沉降器外殼錐段上，裙座開孔應(yīng)保證旋風(fēng)分離下來的催化劑順利進(jìn)人汽提段。預(yù)汽提擋板分別固定于內(nèi)提升管外和封閉罩內(nèi)，用以快速將催化劑夾帶的油氣提前汽提出來。溢流密封圈與封閉罩下口有一環(huán)形空間，軸向有一重疊段，汽提段的氣體不能進(jìn)人外殼與封閉罩之間的環(huán)形

54、空間，而環(huán)形空間內(nèi)的催化劑達(dá)到一定料位后可順利進(jìn)人汽提段。氣體分配器位于封閉罩頂?shù)踉诩瘹馐疑希忾]罩內(nèi)油氣向上經(jīng)氣體分配器，分配后分別進(jìn)人各旋風(fēng)分離器。承插式補(bǔ)償器圖1-3-18 外集氣室封閉罩上口與氣體分配器通過承插式補(bǔ)償器連接并密封。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、效果好。5.汽提擋板與汽提蒸汽盤管汽提擋板 環(huán)形汽提擋板 內(nèi)環(huán)形擋板焊在內(nèi)提升管外，無內(nèi)提升管時(shí)，可焊在一個(gè)假管外，外環(huán)形擋板焊在汽提段外殼內(nèi)，擋板上設(shè)若干通氣小管，用以增強(qiáng)汽提作用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝檢修方便，常采用，如圖1-3-19所示。 條形汽提擋板 在無內(nèi)提升管、無隔熱耐磨襯里的熱壁汽提段可采用，因設(shè)計(jì)、制造、安裝不便，現(xiàn)在很少采用，如

55、圖1-3-20所示。汽提蒸汽管的形式和支、吊結(jié)構(gòu) 直管式 多與人字條形汽提擋板配合使用，汽提管一端與汽提段殼壁焊接，另一端用管卡固定在器壁的支耳上，現(xiàn)在很少采用。 環(huán)管式 環(huán)形汽提擋板一般均用環(huán)管式，其支、吊結(jié)構(gòu)：a).水平夾支。當(dāng)環(huán)形汽提管人口管與環(huán)管等標(biāo)高時(shí)采用，水平夾持結(jié)構(gòu)既承重又允許水平移動(dòng)和徑向膨脹。視環(huán)大小，可設(shè)二、三個(gè)水平夾。b)鉸鏈懸吊。當(dāng)環(huán)形汽提管入口管高于環(huán)管標(biāo)高時(shí)采用，既能懸吊重量還能水平移動(dòng)，視環(huán)大小，可設(shè)二、三個(gè)吊點(diǎn)。吊點(diǎn)標(biāo)高與入口標(biāo)高應(yīng)相等。圖1-3-19 環(huán)形汽提擋板c)鉸鏈支承。當(dāng)環(huán)管入口管低于環(huán)管標(biāo)高時(shí)使用，視環(huán)大小可設(shè)二、三個(gè)鉸支，支點(diǎn)要與入口管等標(biāo)高。圖1-3-20 條形汽提擋板格柵格柵可設(shè)在汽提段底部，也可設(shè)在待生斜管人口，格棚凈空為80 100方孔，用以阻擋大塊焦，防止