煉油廠加氫聯(lián)合裝置設(shè)備培訓(xùn)教案

208/209揚子石化股份有限公司煉油廠加氫聯(lián)合裝置100萬噸/年中壓加氫裂化裝置120萬噸/年柴油加氫精制裝置設(shè)備培訓(xùn)講義編寫：譚金龍戴國軍2004年2月18日§1概述聯(lián)合加氫裝置由100萬噸/年中壓加氫裂化、120萬噸/年柴油加氫精制兩套裝置組成，總投資5.1億元，由中石化北京設(shè)計院(BDI)設(shè)計。裝置設(shè)備選型采納國產(chǎn)和進口相結(jié)合，選用技術(shù)先進、質(zhì)量可靠、性能價格等比較好的產(chǎn)品，節(jié)約投資并考慮今后技術(shù)上的進一步改造與進展。裝置中采納進口的設(shè)備有：加氫裂化新氫壓縮機K-53101A/B、循環(huán)氫壓縮機K-53102的干氣密封系統(tǒng)、8臺高壓多級泵（4臺反應(yīng)進料泵，4臺貧胺液升壓泵）、注氨泵、硫化劑泵、部分工藝閥門、關(guān)鍵儀表等。設(shè)備具體情況介紹如下。設(shè)備概況表1－1裝置設(shè)備數(shù)量100萬噸/年中壓加氫裂化裝置120萬噸/年柴油加氫精制裝置總計反應(yīng)器(R)2臺1臺3臺塔器(C)6臺2臺8臺容器(D)25臺20臺45臺加熱爐(F)2座1座3座換熱器(E)22臺10臺32臺空冷器(A)271643臺過濾器(FI)3列3列6列泵(P)42臺(含液力透平)24臺66臺壓縮機(K)3臺3臺6臺風(fēng)機2臺2臺4臺其它工藝設(shè)備26臺套12臺套38臺套總計160臺套94臺套254臺套設(shè)備位號簡介設(shè)備代號：設(shè)備名稱設(shè)備代號反應(yīng)器R壓縮機K加熱爐F塔類C冷換設(shè)備E空冷器A容器D泵P過濾器SR噴射器、抽空器EJ消音器SIL安全閥SV取樣點SC流量孔板RO設(shè)備位號：設(shè)備位號由設(shè)備代號后綴5位數(shù)字組成：設(shè)備代號－XYZab代號的含義X：裝置種類1常減壓裝置，2催化裂化裝置，3延遲焦化裝置，4蒸汽裂解裝置，5加氫裝置，6硫磺回收裝置，7公用工程系統(tǒng)，8油品儲運系統(tǒng)Y：裝置代號1一套常減壓裝置，2二套常減壓裝置1一套延遲焦化，2二套延遲焦化1二加氫裝置，2一加氫裝置，3加氫裂化，4加氫精制1硫磺回收，2酸水汽提Z：裝置內(nèi)部劃分的單元號反應(yīng)系統(tǒng)為100＃，分餾部分為200＃，胺液再生系統(tǒng)300＃，公用工程系統(tǒng)400＃。要緊設(shè)備情況簡介加氫反應(yīng)器加氫聯(lián)合裝置共有3臺加氫反應(yīng)器，其中加氫裂化裝置2臺，反應(yīng)器位號分不為精制反應(yīng)器R-53101、裂化反應(yīng)器R-53102；柴油加氫精制裝置1臺反應(yīng)器，位號為R-54101，設(shè)計和操作參數(shù)見附表。由于介質(zhì)含有H2、H2S及油氣，為了抗氫及抗H2S的需要，反應(yīng)器的材料選用21/4Cr1Mo，內(nèi)表面雙層堆焊E-309L+E-347。其中R-53101、R-53102壁厚較大，采納鍛焊結(jié)構(gòu)；R-54101壁厚較小，采納板焊結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器入口設(shè)液體分配器，中間設(shè)有催化劑支持盤，分配盤及冷氫盤，底部設(shè)有出口收集器，所有內(nèi)件材料均采納奧氏體不銹鋼。高壓換熱器加氫聯(lián)合裝置有8臺高壓換熱器：其中裂化裝置4臺，位號分不為E-53101、E-53102、E-53103A/B、柴油加氫精制裝置4臺，位號分不為E-54101、E-54102、E-54103A/B，8臺高壓換熱器都采納Ω密封環(huán)型高壓換熱器。這種結(jié)構(gòu)換熱器具有傳熱效率高，密封可靠，操作周期長，即使在操作過程中發(fā)生壓力和溫度波動的情況下也不易發(fā)生泄漏；但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工精度高，制造難度較大。由于E-53101、E-54101兩臺高壓換熱器在高溫、高壓、臨氫及硫化氫介質(zhì)的條件下操作，殼體材料采納21/4Cr1Mo，內(nèi)部堆焊TP309L+TP347雙層不銹鋼防腐層，管束采納0Cr18Ni10Ti不銹鋼。其余幾臺換熱器相應(yīng)操作條件要緩和一些。3)高壓容器加氫聯(lián)合裝置共有45臺容器，其中加氫裂化裝置25臺，柴油加氫精制裝置20臺。45臺中有6臺容器(即2臺冷高壓分離器D-53103、D-54102；2臺循環(huán)氫壓縮機入口分液罐D(zhuǎn)-53105、D-54105；和2臺凝聚器D-53108、D-54106)在高壓低溫濕硫化氫條件下操作，在這種工況下會產(chǎn)生濕硫化氫應(yīng)力腐蝕，因此D-53103采納了SA516-70(HIC)、另外5臺設(shè)備采納了16MnR（HIC）,這兩種鋼材質(zhì)相近，均為抗H2S應(yīng)力腐蝕材料，S、P含量特不低，綜合機械性能比較好。為了節(jié)約投資，D-54105利舊原二加氫舊高分V-102。塔器加氫聯(lián)合裝置共有8臺塔設(shè)備，其中加氫裂化裝置6臺，加氫精制裝置2臺。在這8臺塔中有2臺循環(huán)氫脫硫塔，其操作條件及選材同冷高壓分離器。高壓空冷器加氫聯(lián)合裝置共有16片高壓空冷器，其中加氫裂化裝置8臺，位號A-53101A～H；柴油加氫精制裝置8臺，位號A-54101A～H。其操作介質(zhì)中含有油氣、H2、H2S及NH3，且在高壓低溫濕硫化氫條件下操作，因此管箱選用16MnR（HIC）抗H2S應(yīng)力腐蝕材料。裝置高壓空冷器采納絲堵式管箱結(jié)構(gòu)形式。加氫裂化裝置的A-53101A～H有4臺采納變頻調(diào)速電機來操縱冷后溫度。管束入口內(nèi)襯600mm長度的鈦管以防止腐蝕。新氫壓縮機加氫聯(lián)合裝置中共有4臺往復(fù)式新氫壓縮機，其中加氫裂化裝置2臺，位號為K-53101A/B、加氫精制裝置2臺，位號為K-54101A/B，一開一備。K-53101A/B采納3級壓縮，活塞力為70噸級，采納英國PBL公司產(chǎn)品；K-54101A/B采納2級壓縮，活塞力為50噸級，國產(chǎn)。新氫壓縮機輸送介質(zhì)含氫量96vol%（設(shè)計值），入口壓力2.0MPa（G），采納6000V增安型無刷勵磁同步電機驅(qū)動，K-53101AB單臺額定氣量為32000Nm3/h，K-54101AB單臺額定氣量18500Nm3/h。4臺機組氣缸和填料采納一臺公用封閉式軟化水站強制冷卻。機組中間冷卻器、潤滑油冷卻器及電機冷卻采納循環(huán)水冷卻。K-53101A/B機組所需輔機設(shè)備及一次儀表、二次儀表隨機采購，采納PLC+CRT操縱顯示；K-54101A/B機組所需輔機設(shè)備及一次儀表由國內(nèi)制造廠供貨，二次儀表全部引入ITCC綜合操縱系統(tǒng)。離心式壓縮機和汽輪機機組離心式循環(huán)氫壓縮機是加氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備，直接阻礙裝置的平穩(wěn)連續(xù)運行。本裝置共有2臺循環(huán)氫壓縮機，加氫裂化裝置循環(huán)氫壓縮機位號為K-53102、柴油加氫精制裝置循環(huán)氫壓縮機位號為K-54102，兩臺機組均用背壓式汽輪機驅(qū)動。由于離心式壓縮機操縱點及操縱回路較多較復(fù)雜，機組操縱系統(tǒng)采納目前最先進的透平－壓縮機綜合操縱系統(tǒng)ITCC，每個機組1套。將其它關(guān)鍵設(shè)備的聯(lián)鎖因素和裝置的ESD集成在一起，取消了傳統(tǒng)的PLC+CRT操縱顯示。循環(huán)氫壓縮機的軸封選用干氣密封。干氣密封技術(shù)先進、運行可靠、運行費用低。正常操作時，直接用壓縮機出口氣體做緩沖氣，開停工時，或緊急停機時可通過干氣密封系統(tǒng)配置的增壓裝置將出口氣體增壓后做緩沖氣。考慮到對壓縮機的愛護，機組設(shè)有防喘振操縱系統(tǒng)。該系統(tǒng)增加了機組的操作彈性，有利于壓縮機的開停車及試運。多級高壓泵加氫聯(lián)合裝置中共有8臺泵如加氫裂化裝置中的反應(yīng)進料泵P-53102A/B、貧胺液升壓泵P-53104A/B，柴油加氫精制裝置中的反應(yīng)進料泵P-54105A/B、貧胺液升壓泵P-54107A/B，流量大、揚程高、工作條件苛刻。這8臺泵在裝置中也是特不關(guān)鍵的設(shè)備。出于節(jié)能考慮，加氫裂化裝置中的反應(yīng)進料泵P-53102A采納液力透平和電機雙驅(qū)動，并作為主泵，另一臺泵P-53102B為備泵。該透平約11級，效率約73％，工質(zhì)為高分油，可回收功率327KW，可回收總功率的36％。由于貧胺液泵的工作介質(zhì)中含有腐蝕性介質(zhì)胺液和濕H2S，因此關(guān)于材質(zhì)要求比較高，除了要緊部件采納合金鋼外，主軸采納沉淀硬化不銹鋼17-4PH。另外，由于對密封的要求較高，機械密封系統(tǒng)采納了增壓型雙封結(jié)構(gòu)，也增加了開停機的難度。加熱爐加氫裂化裝置共設(shè)2座：即反應(yīng)進料加熱爐F-53101、分餾塔進料加熱爐F-53201；柴油加氫精制裝置設(shè)1座加熱爐，即反應(yīng)進料加熱爐F-54101。2座反應(yīng)進料加熱爐采納雙室水平管箱式爐，F(xiàn)-53101加熱爐熱負荷為10.6MW，F(xiàn)-54101加熱爐熱負荷為11.63MW。爐底設(shè)有32臺附墻式扁平焰氣體燃燒器，工藝介質(zhì)先經(jīng)對流室兩排遮蔽管再進入輻射室加熱至工藝所需溫度。輻射盤管采納單排水平管雙面輻射布置，其目的在于保證管內(nèi)兩相流淌能達到理想的流型，同時使得管外熱強度和管壁溫度較為均勻，提高管材利用率。對流盤管除二排遮蔽管采納光管外，其余對流管均為翅片管。由于管內(nèi)被加熱介質(zhì)為H2+油，且含H2S，操作溫度、壓力較高，因此加氫裂化裝置的F-53101輻射爐管采納ASTMA312TP347，2管程，國外采購；加氫精制裝置的F-54101輻射爐管采納ASTMA312TP321，2管程，國內(nèi)采購。為了有效利用加熱爐熱量，F(xiàn)-53101對流室安排翅片管預(yù)熱分餾塔進料介質(zhì)，該部分翅片管的材質(zhì)為20#鋼，翅片材質(zhì)為碳鋼。分餾塔進料加熱爐F-53201為輻射—對流型圓筒爐，爐底采納8臺圓柱形火焰氣體燃燒器，加熱爐熱負荷為13.4MW。爐管材質(zhì)選用20號鋼，4管程。每座加熱爐分不設(shè)有加熱爐余熱回收系統(tǒng)，均采納下置式熱管空氣預(yù)熱器回收煙氣余熱，并設(shè)有鼓風(fēng)機和引風(fēng)機。§2加氫反應(yīng)器反應(yīng)器是加氫反應(yīng)進行脫硫、脫氮、脫氧、脫金屬，對油品加氫的場所，是裝置的關(guān)鍵設(shè)備，工作條件苛刻，制造困難，價格昂貴。加氫反應(yīng)器的特點為：多層絕熱、中間氫冷、揮發(fā)組分攜熱和大量氫氣循環(huán)的三相反應(yīng)器。依照介質(zhì)的流淌性質(zhì)劃分，它屬于滴流床反應(yīng)器，依照介質(zhì)是否直接接觸金屬器壁，分為冷壁式反應(yīng)器和熱壁反應(yīng)器兩種結(jié)構(gòu)。加氫聯(lián)合裝置的3臺反應(yīng)器為熱壁式結(jié)構(gòu)。加氫反應(yīng)器應(yīng)具備條件：有良好的反應(yīng)性能。液固兩相有充分良好的接觸，保持催化劑內(nèi)外表面有足夠的潤濕效率，以使催化劑活性得到充分發(fā)揮，系統(tǒng)反應(yīng)熱能及時有效地導(dǎo)出反應(yīng)區(qū)。盡量降低溫升幅度與保持反應(yīng)器徑向床層溫度的均勻。反應(yīng)器內(nèi)部的壓力降不致過大，以減少循環(huán)氫壓縮機的負荷，節(jié)約能源?！?.1反應(yīng)器結(jié)構(gòu)反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)件的要緊目的是達到氣液均勻分布。R-53101、R-53102、R-54101三臺反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件包括：入口擴散器、氣液分配盤、催化劑支持盤、急冷氫箱及再分配盤、出口集合器等。入口擴散器它置于反應(yīng)器頂部，起到初步分配和緩沖進料的作用。氣液分配盤氣液分配盤有兩種結(jié)構(gòu)，即溢流管分配盤和和泡帽分配盤，泡帽分配盤較常用。使用泡帽分配盤時，由于液體被氣流攜帶通過泡帽的降液管，操縱適當?shù)臍庖毫魉倏墒古菝苯狄汗艹隹跉庖毫魈幱趪娚淞餍?。泡帽齒縫的高度和寬度對液體的均勻分布都至關(guān)重要。這種分配盤使整個床面液相分配，不論氣相、液相負荷如何變化，分配盤上的液面會自動調(diào)節(jié)，可不能出現(xiàn)斷流、液泛而阻礙操作。泡帽式分配結(jié)構(gòu)能夠獲得床層界面溫差≯1℃的效果。催化劑支持盤催化劑支承盤由T形梁、格柵、金屬網(wǎng)組成。T形梁及筒體支持圈凸臺的強度設(shè)計載荷，除考慮構(gòu)件本身重量外，還要考慮流體凈阻力降、床層上部結(jié)垢之后增加的阻力降、催化劑及其內(nèi)儲液體的質(zhì)量、反向急冷增加的壓降和緊急放空時流速增加產(chǎn)生的阻力降。在格柵上面焊接幾層不同網(wǎng)目數(shù)的不銹鋼絲網(wǎng)（依照催化劑顆粒大小而定），起到支承催化劑的作用。格柵上還開有催化劑連通管。冷氫箱、飛濺盤與再分配盤冷氫箱與再分配盤置于兩個固定床層之間。在冷氫箱中打入急冷氫，是為了導(dǎo)出加氫反應(yīng)放出的反應(yīng)熱，操縱反應(yīng)物溫度不超過規(guī)定值。冷氫管噴出的氫氣流與上床層來的反應(yīng)物初步混合后進入冷氫箱，在此進行均勻混合。冷氫箱底部是均布開孔的噴液塔盤，氣液兩相均勻噴射到下層的再分配盤上，再分配盤與頂分配盤結(jié)構(gòu)一樣，起到對下床層截面均勻分配的作用。有些設(shè)計自催化劑支持盤到再分配盤之間設(shè)置幾個連通管，內(nèi)填充瓷球，卸催化劑只要打開底封頭上的卸料口，就能夠卸出全部催化劑。底部出口收集器底部出口收集器的作用是支承催化劑，疏導(dǎo)反應(yīng)物料，使催化劑顆粒不流入下游。熱電偶套管采納套管熱電偶，即鎧裝熱電偶。在測量截面上間隔120°布置3根。反應(yīng)器筒體反應(yīng)器筒體是由帶大法蘭的上頭蓋、筒體和下封頭組成，上頭蓋兼作人孔，密封采納八角墊密封。筒體制造分板焊結(jié)構(gòu)與鍛焊結(jié)構(gòu)，大型和厚壁的反應(yīng)器進展趨于鍛焊結(jié)構(gòu)?！?.2加氫高壓設(shè)備材質(zhì)選擇與愛護由于反應(yīng)系統(tǒng)條件苛刻，加氫反應(yīng)系統(tǒng)的材質(zhì)選擇要滿足高溫、高壓、臨氫及含有H2S等要求。材質(zhì)選用除滿足強度條件外，還需考慮氫脆、氫腐蝕、硫化氫腐蝕、鉻鉬鋼的回火脆化、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂和奧氏體不銹鋼堆焊層剝離現(xiàn)象等因素。高溫高壓臨氫反應(yīng)器在使用條件下，金屬筒體材料會汲取大量的氫，每當停工時，隨著溫度降低，溶解氫逐漸析出，少量在有缺陷的部位聚積。因此停工時冷卻速度不能太快，使鋼中吸藏的氫盡可能釋放出來。從安全的角度考慮，仍要對操作過程加以限制，采納熱態(tài)型的開停工方案，即開工時先升溫后升壓，停工時先降壓后降溫。當設(shè)備壁溫在121℃以下時（如用低溫韌性較好的材料，此數(shù)值可降低），限制設(shè)備內(nèi)壓，使產(chǎn)生的膜應(yīng)力不超過材料屈服強度的20％。為幸免升溫速度過快，使反應(yīng)器主體與其它構(gòu)件溫度不均勻而引起較大的熱應(yīng)力，升降溫度最大不能超過25℃／h。操作中嚴格遵守操作規(guī)程，幸免異常升和氣緊急停車，在正常停工時要采取釋氫措施。加氫裂化和加氫精制裝置的反應(yīng)器材料均選擇了抗氫性能專門好的2.25Cr－1Mo鋼。它具有良好的抗氫腐蝕性和較高的蠕變強度，內(nèi)表面雙層堆焊奧氏體不銹鋼，過渡層309L、表層347。3臺反應(yīng)器的參數(shù)和設(shè)備簡圖見圖2-1、2-2、2-3?！?加熱爐熱量傳遞的差不多方式有三種：導(dǎo)熱、對流和熱輻射。它們往往同時發(fā)生，但在不同的場合又占有不同的地位，熱輻射的規(guī)律與導(dǎo)熱和對流有著全然的區(qū)不。加熱爐確實是一種通過對流和輻射把熱量傳導(dǎo)給工藝介質(zhì)的設(shè)備。加熱爐是管式加熱爐的簡稱，是一種火力加熱設(shè)備。利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒時產(chǎn)生的高溫火焰與煙氣作為熱源，加熱在爐管中高速流淌的介質(zhì)，使其達到工藝規(guī)定的溫度，以供給介質(zhì)在進行分餾、裂解或反應(yīng)等加工過程中所需要的熱量，保證生產(chǎn)正常進行，是石油化工裝置的要緊設(shè)備之一。管式加熱爐中消耗的燃料量，其費用約占操作費用的60－70％。因此，爐子熱效率的高低與節(jié)約燃料，降低成本有極緊密的關(guān)系。管式加熱爐的分類和要緊工藝指標加熱爐的進展有一個從簡單到復(fù)雜，從熱效率低走向熱效率高，從不安全到安全的逐步完善的漫長歷程。通過人們的不斷探究，總結(jié)經(jīng)驗，在原來的要緊部件如燃燒器，爐管，爐體及煙囪的基礎(chǔ)上，增加了爐體保溫，防爆門，空氣預(yù)熱器系統(tǒng)等部件以提高爐子熱效率和安全操作的可靠性。管式加熱爐的類型專門多。如按用途分有純加熱爐和加熱－發(fā)應(yīng)爐。前者如常壓爐、減壓爐，原料在管內(nèi)只起到加熱（包括汽化）的作用；后者如裂解爐、焦化爐，原料在爐內(nèi)不僅被加熱，同時還應(yīng)保證有一定的停留時刻進行裂解或焦化反應(yīng)。按爐內(nèi)進行傳熱的要緊方式分類，管式爐有純對流式、輻射－對流式和輻射式。依照爐型結(jié)構(gòu)的不同，管式爐又分為箱式爐、立式爐和圓筒爐等。常見的幾種爐型對比見下表:表1各種爐型比較項目斜頂爐立式爐圓筒爐無焰爐燃料燃料油、燃料氣燃料油、燃料氣燃料油、燃料氣高壓燃料氣工藝操作操縱1.爐管受熱強度分布不可調(diào)節(jié)1.爐管受熱強度分布不可調(diào)節(jié)1.爐管受熱強度分布不可調(diào)節(jié)1.爐管受熱強度能夠調(diào)節(jié)2.擋墻上部爐管易燒化2.爐溫升降調(diào)節(jié)靈敏，升溫迅速2.熱強度在輻射方向分布均勻，在管長方向分布不均勻2.爐溫易操縱，但升溫慢3.兩路爐管出口溫度不易操縱平穩(wěn)火嘴數(shù)量少，調(diào)節(jié)靈活性小，點火容易，不易堵數(shù)量少，調(diào)節(jié)靈活性小，點火容易，不易堵數(shù)量少，調(diào)節(jié)靈活性小，點火容易，不易堵數(shù)量少，調(diào)節(jié)靈活性大，點火苦惱，易堵塞回火性危險不大危險性大危險性大危險性小火焰1.受風(fēng)阻礙大1.刮風(fēng)時火焰偏斜厲害1.刮風(fēng)時火焰易偏斜1.燃燒穩(wěn)定2.過剩空氣系數(shù)大2.過?？諝庀禂?shù)大2.過?？諝庀禂?shù)大2.過剩空氣系數(shù)小噪音大大大小管式加熱爐的要緊工藝指標熱負荷指爐子單位時刻內(nèi)傳給被加熱物料的總熱量，單位KJ/h或W。此值越大，爐子的生產(chǎn)能力越大。爐膛熱強度指單位時刻內(nèi)單位爐膛體積所傳遞的熱量，單位KJ/m3·h或W/m3。此值越大，完成相同熱任務(wù)所需的爐子越緊湊。爐管表面熱強度指單位時刻內(nèi)單位爐管表面積所傳遞的熱量，單位為KJ/(m2·h)或W/m2。此值越高，完成相同熱任務(wù)所需的傳熱面積越小。全爐熱效率指爐子供給被加熱物料的有效熱量與燃料燃燒放出的總熱量之比。此值越高，完成相同熱任務(wù)所消耗的燃料越少。管內(nèi)介質(zhì)流速和全爐壓降各種近代管式加熱爐總是力求在滿足工藝要求和安全運轉(zhuǎn)的條件下，盡力提高爐管表面熱強度，減少傳熱面積；提高爐膛熱強度，縮小爐子體積，以節(jié)約基建投資；同時盡力提高全爐熱效率，降低燃料用量，以節(jié)約操作費用。管式加熱爐的工作原理管式加熱爐一般由輻射室、對流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器以及通風(fēng)系統(tǒng)五個要緊部分組成，其工作原理：爐底的燃燒器（火嘴）因油（氣）燃燒的高溫火焰，其熱量以輻射傳熱的方式，將大部分熱量傳給輻射室（爐膛），通過爐管（輻射管）將內(nèi)部流淌的介質(zhì)（油品等）加熱，高溫?zé)煔膺M入對流室，以對流的方式，接著將部分熱量傳給對流室爐管內(nèi)流淌的介質(zhì)，降至200℃左右的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。介質(zhì)先進入對流管再進入輻射管，不斷汲取高溫?zé)煔鈧鱽淼臒崃?，逐步升高到所需要的溫度，最后送出加熱爐。加熱爐的結(jié)構(gòu)要緊部件有燃燒器、爐管、爐體、煙囪、爐體保溫、防爆門、空氣預(yù)熱器等。燃燒器：爐子的燃料（氣體、液體）是通過燃燒器進行燃燒的，是爐子的供熱部件。它可分為氣體燃燒器，液體燃燒器和油—氣聯(lián)合燃燒器。燃燒器是加熱爐的重要部件，使用的效果如何將直接關(guān)系到加熱爐的處理能力，因此正確地選型、設(shè)計、安裝使用和維護燃燒器就顯得至關(guān)重要，否則難以發(fā)揮其應(yīng)有的效果。輻射室：將在燃料燃燒時產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧盎鹧嫠懦龅臒崃恳暂椛鋫鳠岬男问絺鹘o敷設(shè)在室內(nèi)的輻射爐管。輻射室是加熱爐傳熱的要緊部分。對流室：將從輻射室流入的高溫?zé)煔夂突鹧嫠懦龅氖Ｓ酂崃恳詫α鱾鳠岱绞絺鹘o敷設(shè)在室內(nèi)的對流爐管。對流室除加熱油品外，有時還用于加熱蒸汽。爐管：是爐子的要緊組成部分，它是被加熱流體的通道，管子間用回彎頭連接起來形成連續(xù)的蛇形管。爐管按所處位置分為輻射管和對流管；按外形又可分為光管，釘頭管，翅片管；輻射管采納光管；對流管采納光管、釘頭管和翅片管中的兩種或三種組合；釘頭管和翅片管增加了傳熱面積，提高了傳熱的效果。煙囪和煙道：將爐膛產(chǎn)生的煙氣排入大氣，其內(nèi)部均用耐火和保溫材料襯里，為了調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的壓力，煙道中裝有活動的煙道擋板。爐墻；構(gòu)成爐子輻射室、對流室的外圍墻體。一般用耐火材料、絕熱材料和保溫材料組成。對爐墻的差不多要求是絕熱良好，熱損失小，牢固可靠，重量輕而廉價，易于建筑和維修。爐墻上的適當位置有各種門孔，如看火窗、人孔防爆門和爐管檢查孔等。另外還有爐底、爐頂、爐子金屬構(gòu)架，爐管回彎頭，管件支承等部件。本裝置加熱爐系統(tǒng)的特點和技術(shù)參數(shù)1、反應(yīng)進料加熱爐（F-53101、F-54101）F-54101、F-53101分不為加氫精制進料反應(yīng)加熱爐和加氫裂化進料反應(yīng)加熱爐，皆屬雙室水平管箱式爐，負荷分不為11.6MW和10.6MW（如圖）。兩爐爐底各設(shè)32臺附墻式扁平焰氣體燃燒器，工藝介質(zhì)先后經(jīng)對流室、輻射室加熱至工藝所需溫度。輻射盤管采納單排水平管雙面輻射布置，其目的在于保證管內(nèi)兩相流淌能達到理想的流型，同時使得管外熱強度和管壁溫度較為均勻，提高管材利用率。對流盤管除二排遮蔽管采納光管外，其余對流管均為翅片管。由于管內(nèi)被加熱介質(zhì)為H2+油，且含H2S，操作溫度、壓力較高，因此F-53101輻射爐管及對流室的兩排遮蔽管材質(zhì)均采納ASTMA312TP347，2管程。為保證爐管質(zhì)量，該種爐管均為國外采購。翅片管的材質(zhì)為20#鋼，翅片材質(zhì)為碳鋼，管材國內(nèi)采購。F-54101爐管采納TP321材質(zhì)，國內(nèi)采購。加熱爐輻射室側(cè)墻上部、端部及爐頂采納耐火纖維制品爐襯，側(cè)墻下部襯里采納高鋁隔熱耐火磚及耐火纖維制品背襯結(jié)構(gòu)，爐底襯里采納耐火磚干砌及輕質(zhì)澆注料背襯結(jié)構(gòu)，對流室、煙道及煙囪的襯里全部采納輕制澆注料。本爐選用襯里的特點是使用溫度高、保溫性能好、使用壽命長且施工簡便。圖3-1箱式加熱爐結(jié)構(gòu)圖2、分餾塔進料加熱加熱爐（F-53201）F-53201為輻射-對流型圓筒爐，加熱爐熱負荷為13.4MW（如圖）。爐管材質(zhì)選用20號鋼，4管程。采納8套2.5MW的VII-E型氣體燃燒器。圖3-2圓筒爐結(jié)構(gòu)圖3、余熱回收系統(tǒng)為了提高加熱爐的熱效率，加氫精制裝置的1臺加熱爐和加氫裂化裝置的2臺加熱爐分不設(shè)置了下置式熱管式空氣預(yù)熱器系統(tǒng)，并設(shè)有鼓風(fēng)機和引風(fēng)機。來自對流室的熱煙氣經(jīng)熱煙道進入熱管空氣預(yù)熱器與空氣換熱后由煙氣引風(fēng)機排入冷煙道，冷煙氣經(jīng)冷煙道返回爐頂煙囪排入大氣。冷空氣由空氣鼓風(fēng)機送入熱管空氣預(yù)熱器與煙氣換熱后經(jīng)熱風(fēng)道供爐底燃燒器使用。余熱回收系統(tǒng)中所有煙道均采納輕制澆注料作為襯里，而熱風(fēng)道則采納巖棉板外包鍍鋅鐵皮進行保溫，從而使爐子的熱效率達90%。4、熱管換熱器熱管是一種高傳熱效率的設(shè)備，依靠其內(nèi)部工質(zhì)在一個抽成高真空的封閉殼體內(nèi)循環(huán)相變而傳遞熱量的設(shè)備。工質(zhì)在加熱段汲取煙氣余熱后汽化，到放熱段放出熱量給空氣而凝聚，并回流到加熱段重新吸熱，從而通過熱管內(nèi)工質(zhì)的相變將煙氣的余熱傳遞給冷空氣，達到預(yù)熱空氣的目的。熱管表面是一個密封的殼體，高度真空，管內(nèi)裝有一定量的揮發(fā)性液體，稱之為工質(zhì)；沿管內(nèi)壁鋪設(shè)一定厚度的毛細材料，稱為管芯。管芯中吸滿工質(zhì)液體，而在管中心的空間內(nèi)充滿了工質(zhì)的飽和蒸氣。冷凝端的液體靠重力自然回流，熱管放置傾斜度大于7°。圖3-3熱管工作原理圖加熱爐的操作理論空氣用量和過?？諝庀禂?shù)要保證燃料在爐內(nèi)完全燃燒，必須在操作中供給加熱爐足夠的空氣量。但由于爐子在實際操作中，空氣與燃料的混合總不能特不均勻，因此要使燃料完全燃燒，必須供給比理論空氣量多的空氣。管式爐中實際入爐空氣量與理論空氣量之比值叫做過?？諝庀禂?shù)，通常以α表示。過?？諝庀禂?shù)是阻礙管式爐性能，特不是全爐熱效率的一項重要指標。過剩空氣系數(shù)太小，空氣量供應(yīng)不足，燃料不能充分燃燒，爐子熱效率降低；過?？諝庀禂?shù)太大，入爐空氣量過多，相對降低了爐膛溫度和煙氣的黑度，阻礙傳熱效果。同時也增加了排出的煙氣量，使煙氣從煙囪帶走的熱損失增加，全爐熱效率降低(一般過?？諝庀禂?shù)每增加0.1，爐子熱效率降低1.5%左右）。此外，過多的空氣還會使煙氣含氧量增高，加劇了氧化脫皮兒縮短管子的使用壽命。因此，在保證燃料完全燃燒的前提下，應(yīng)盡力降低加熱爐的過?？諝庀禂?shù)。氣體燃料所需過?？諝庀禂?shù)在1.1～1.2，液體燃料的系數(shù)在1.2～1.3左右。保證加熱爐良好燃燒時的最低煙氣氧含量在3～4％(體積）左右。露點腐蝕關(guān)于管式加熱爐，排放煙氣量(與過?？諝庀禂?shù)α有關(guān)）越少，排出溫度越低，煙氣帶走的熱量損失越小，爐子熱效率越高。但煙氣出口溫度不能任意降低，因為它不僅受到原料入爐溫度的限制，而且由于煙氣中硫化物的腐蝕作用，煙氣排出溫度還必須高于煙氣的露點溫度。露點溫度：當煙氣溫度過低時，煙氣中的水蒸氣在金屬管壁上冷凝，并汲取煙氣中的SO2生成亞硫酸，對管壁有腐蝕作用；而煙氣中由SO3與水蒸氣結(jié)合生成的硫酸，在低于露點溫度的金屬表面上也會冷凝。產(chǎn)生低溫硫酸腐蝕，此現(xiàn)象即所謂的煙氣露點腐蝕。使煙氣中水蒸氣產(chǎn)生冷凝時的臨界溫度稱為露點溫度。煙氣的露點溫度是變化的，阻礙要緊因素有二個：燃料中的硫含量和空氣中濕度。此外尾氣中的氧含量對酸露點也有阻礙。當排煙溫度低于露點溫度時，煙道、余熱回收系統(tǒng)、熱管表面將產(chǎn)生酸腐蝕，引起管子腐蝕穿孔。通常情況下，煙氣排出溫度操縱在<200℃，并依照燃料性質(zhì)盡可能降低這一數(shù)值?？諝忸A(yù)熱器除了露點腐蝕外，積灰堵塞也是另一個重要問題。腐蝕和積灰共同作用的產(chǎn)物吸附煙在管壁表面呈粘狀，專門難清除。因此應(yīng)定期吹灰。烘爐本裝置加熱爐F-54101、F-53101、F-53201為新建，耐火材料里含水專門多。為防止因溫度突然上升，爐子耐火材料里水份急劇汽化體積膨脹，使耐火襯里和耐火磚產(chǎn)生龜裂、脫落，因此新爐子投用前(包括老爐子修耐火襯里后)必須先烘爐，從而脫除爐體耐火磚襯里材料的自然水、結(jié)晶水，增加材料的強度和使用壽命。同時通過烘爐，考驗爐體鋼結(jié)構(gòu)及“三門一板”，火咀、閥門等安裝是否靈活好用，考察系統(tǒng)儀表是否好用，通過烘爐、熟悉和掌握加熱爐的操作以及對空氣預(yù)熱系統(tǒng)的性能測試。烘爐曲線見下圖。圖3-4烘爐曲線加熱爐數(shù)據(jù)表加熱爐技術(shù)參數(shù)位號F-54101F-53101F-53201名稱加氫精制反應(yīng)進料加熱爐加氫裂化反應(yīng)進料加熱爐加氫裂化分餾塔進料加熱爐爐型箱式爐箱式爐圓筒爐設(shè)計負荷MW11.610.613.4規(guī)格11.6MW-9.2MPa-Φ180-Φ168.3-Φ8910.6MW-13.9MPa-Φ168-Φ168.313.4MW-1.1MPa-Φ141-Φ127操作條件介質(zhì)原料油+循環(huán)氫原料油+循環(huán)氫脫H2S塔底油溫度℃335384358壓力MPa9.213.91.1材質(zhì)爐構(gòu)架Q235-BFQ235-BFQ235-BF爐管ASTMA312TP347ASTMA312TP34720#翅片20#20#20#隔熱磚襯里、耐火纖維磚襯里、耐火纖維磚襯里、耐火纖維燃燒器型號(0.35MW)待定待定VII-E(氣體燃燒器)數(shù)量32328爐管規(guī)格輻射室Φ180×12×12000(24根)Φ168×14.27×12000(26根)Φ141×8×15000(9根)Φ180×12×13500(4根)Φ168×14.27×13500(8根)Φ141×8×13500(67根)Φ168.3×10.97×12000(3根)Φ168.3×8×1000(1根20#)Φ127×8×6500(3根)Φ168.3×10.97×13350(3根)Φ127×8×6000(30根)對流室光管Φ168.3×10.97×12700(2根)Φ168.3×10.97×12000(6根)翅片管Φ89×6×12700(4根)Φ168×8×12700(4根)Φ127×8×6000(106根)Φ89×6×12000(12根)Φ168×8×12000(8根)Φ127×8×6253(14根)§4塔設(shè)備塔設(shè)備是化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣(汽）液兩相之間進行充分接觸，達到相際傳熱及傳質(zhì)的目的。在塔設(shè)備中能進行的單元操作有精餾、汲取、解吸、氣體的增濕和冷卻等。精餾和汲取等傳質(zhì)過程所用的塔設(shè)備，按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔。在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，氣體自塔底向上以鼓泡噴射的形式穿過塔盤上的液層，使兩相緊密接觸，進行傳質(zhì)。兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定高度的填料。液體自塔頂沿填料表面向下流淌，作為連續(xù)相的氣體自塔底向上流淌，與液體進行逆流傳質(zhì)。兩相的組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化。板式塔的類型專門多，生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是浮閥型塔和篩板塔。傳統(tǒng)的圓形泡帽(罩）塔已逐漸被各種浮閥，篩板等強度和效率較高的塔板所代替。另外還有舌形塔、浮動舌形塔、穿流式柵板塔、Kittel塔盤等。塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括塔體、支座(裙座)、除沫器、接管、人孔及塔內(nèi)件?！?-1精餾原理下圖為一典型的精餾塔，待分離的原料自中部某處進入，進料板以上稱為精餾段，以下則稱為提餾段。塔頂裝有冷凝器，塔頂蒸汽在冷凝器中冷凝，一部分作為回流由塔頂送入塔中，一部分作為產(chǎn)品送出。塔底裝有再沸器，來自塔底的液體在此部分汽化，氣相返回塔底，液相作為塔底產(chǎn)品。沿塔高度溫度是變化的，塔頂溫度最低，塔底最高，由下往上溫度逐板降低。塔內(nèi)設(shè)有若干層塔板，塔板是汽、液相間傳質(zhì)傳熱的場所。沿塔高蒸汽的體積流量是有變化的，尤其是精餾段和提餾段的蒸汽量往往有較大差不。精餾和回流的作用精餾段所起的作用是將進入的汽相混合物中輕組分提濃，在塔頂?shù)玫胶细竦漠a(chǎn)品，液相回流則起著精餾介質(zhì)的作用。提餾段和再沸器的作用提餾段的作用是將進入該段的液相中的重組分提濃，在塔底獲得高純度的重組分。提餾段中的汽相則作為精餾介質(zhì)—汽相回流。圖4-1分餾塔工作原理圖有精餾段和提餾段的精餾塔稱為完全塔，煉油廠的原油蒸餾塔可在塔底吹入水蒸氣而不設(shè)再沸器。緣故在于蒸餾塔底溫度太高，找不到適當?shù)臒彷d體，而且塔底重油不適宜于較長時刻加熱。因此通常把這一段稱為汽提段。綜上所述，精餾過程的原理能夠敘述如下：高溫低濃度(指低于與液相成平衡的汽相濃度)的汽相與低溫高濃度(指高于與汽相成平衡的液相濃度)的液相接觸，同時傳熱傳質(zhì)，汽相部分冷凝，液相部分汽化，結(jié)果汽相溫度降低，其中輕組分得到提濃，液相溫度升高，其中重組分得到提濃，此過程多次重復(fù)即可在塔頂和塔底得到合乎要求的產(chǎn)品?！?-2．塔板的結(jié)構(gòu)及類型塔板的要緊部件有：降液管板上的液體通過降液管流至下一層塔板。溢流堰(出口堰）用來保持塔板上能有一定厚度的液層。入口堰對進入塔板的液體起分布和緩沖作用，有些塔不設(shè)入口堰，側(cè)線抽出口設(shè)有。鼓泡構(gòu)件形成氣液兩相傳熱、傳質(zhì)的要緊構(gòu)件。塔板類型專門多，其要緊區(qū)不即在所采納的鼓泡構(gòu)件不同。常用的鼓泡構(gòu)件有：篩板氣體通過板上鉆的小孔來形成鼓泡層、泡沫層。浮閥氣體通過安裝在塔板上的浮閥單元形成鼓泡層、泡沫層。隨氣體(蒸汽）負荷的變化浮閥能夠上下浮動。圓形泡罩氣體由升氣管進入泡帽，然后經(jīng)泡帽和升氣管間的回轉(zhuǎn)信道，穿過泡帽上的齒縫與塔板上的液體接觸形成鼓泡層。圖4-2圓形泡罩結(jié)構(gòu)圖§4-3塔板的工作原理當流體由上層塔板的降液管流下進入塔板后，就沿橫向流經(jīng)塔板至出口堰，經(jīng)降液管流入下一層塔板。氣體由塔板下方上升，穿過閥孔或篩孔以鼓泡方式(或噴射方式）和塔板上流淌的液體接觸，在塔板上形成鼓泡層、泡沫層(或噴濺層），其密度要比清液小。當氣泡在液層表面破裂時會夾帶出一部分液滴，所夾帶液滴中較大的液滴在氣流進入上層塔板往常還能回落到該板上，但較小的液滴將隨上升氣流被夾帶進入上層塔板上，這種現(xiàn)象稱為霧沫夾帶。氣體向上流淌的推動力是兩層塔板間的壓差，被稱為塔板的壓力降。由于下層塔板的壓力高于上層塔板的壓力，液體由降液管流至下層塔板時是由低壓流向高壓，再加上液體通過降液管流淌時還需克服一定的阻力，因此降液管中的液面必定高于塔板上的液面。當降液管中液面超過上層塔板的堰口而與上層塔板上液面相連時，就會阻礙液體在降液管中的正常下流，造成液體在塔內(nèi)積存而形成淹塔現(xiàn)象?！?-4塔板的結(jié)構(gòu)型式塔板單溢流(直徑流向）液體在塔板上沿直徑方向作單向流淌。液體橫流過塔板，通過另一端的降液管流至下層塔板。當塔徑較大或液體流量較大時，塔板阻力大，造成顯著的液面落差，從而造成蒸汽分布不均勻。因此直徑大于2.0m的塔為了減少液面落差常采納雙溢流塔板。雙溢流(分離流向)塔板上液體分成兩股流淌。分不由兩側(cè)流向中央的降液管，經(jīng)中央的降液管流至下層塔板后，又由中央分流至兩側(cè)的降液管。液體在相鄰兩層板上的流向相反。采納雙溢流時，由于液體的流程、流量均為一半，因此液面落差顯著降低。但需采納兩種結(jié)構(gòu)不同的塔板。圖4-3塔板結(jié)構(gòu)形式降液管常用的降液管形式有弓形、矩形和圓形。弓形降液管應(yīng)用最廣，在雙溢流的塔板中需同時應(yīng)用弓形和矩形降液管。溢流堰設(shè)置溢流堰的目的是為保證塔板上有一定厚度的液層，使蒸汽通過塔板時與液相充分接觸。溢流堰和降液管連在一起。受液盤塔板受液盤能夠采納平型或凹型。凹型受液盤能保證降液管下部在各種情況下都為液體封住，而且對降液管中流下的液體起緩沖作用，幸免了液體直接由降液管涌向塔板而阻礙附近幾排浮閥或篩孔的正常鼓泡。浮閥浮閥單元應(yīng)用最廣泛的是圓盤式浮閥(我國稱為F1型浮閥），當蒸汽量專門小時，浮閥落在塔板孔上仍保持一最小開度，同時也防止閥片被粘著和腐蝕。通道板為進行塔內(nèi)清洗和檢修，使人能進入各層塔盤，可在塔盤板接近中央設(shè)置一塊內(nèi)部通道板，通道板一般是上下可拆的。各層內(nèi)部通道板最好開在同一垂直位置上，以利于采光和拆卸?！?-5操作中的幾種不正常現(xiàn)象嚴峻霧沫夾帶：這種現(xiàn)象是由于流經(jīng)塔板的汽相負荷過大而引起的。在正常操作時，氣體通過塔板的鼓泡組件，與塔板上的液流相遇，塔板上的液體即被氣流所攪動、分散，并吹起而在塔板上面形成泡沫層。現(xiàn)在離開塔板的氣體必定夾帶著泡沫或小液滴，由于液滴專門小，尚來不及沉降就被帶到上層塔板，對這種現(xiàn)象，人們稱之為霧沫夾帶。這種現(xiàn)象的發(fā)生，一方面降低了塔板的分餾效果，另一方面由于在氣體負荷加大時，氣速的增加使氣液攪動加劇，而有利于傳質(zhì)過程的進行。嚴峻氣泡夾帶(降液管超負荷）此種現(xiàn)象的發(fā)生是由于通過降液管的回流液體負荷過大而引起的。液體流入降液管時常帶有大量的汽泡，它在管中應(yīng)有足夠的停留時刻以便沉降，使泡沫分離成氣體與清液，氣體上升回到上層塔板。假如液體負荷增加，液體在降液管中的停留時刻縮短，液體夾帶的汽泡來不及分離就帶到下層塔板，就會降低分餾效果。泄漏此種現(xiàn)象的發(fā)生是由于塔板上的氣相負荷過小而引起的。當處理量太小，塔內(nèi)氣速專門低時，大量液體由于重力的作用，便從閥孔或篩孔漏下，這種情況稱為“泄漏”。由于液體沒有和塔板上的氣體充分接觸就漏到下層塔板，因此降低了塔板效率。圓形泡帽塔板是屬于無泄漏型塔板。淹塔(液泛)此種現(xiàn)象的發(fā)生是由于塔內(nèi)汽、液相負荷都過大而引起的。由于氣液負荷過大，液體充滿了整個降液管，從而使上下塔板的液體聯(lián)成一體，分餾效果完全遭到破壞，這種現(xiàn)象稱為“淹塔”或“液泛”。附表4-1：聯(lián)合加氫裝置板式塔數(shù)據(jù)表§5壓力容器“壓力容器”是指壓力達到一定數(shù)值，同時容器的容積超過一定限度、容器所處的工作溫度使其內(nèi)部有呈氣體狀態(tài)介質(zhì)的密封容器。壓力容器的工作條件一般較為苛刻，除承受介質(zhì)的壓力外，還常處于高溫或低溫的狀況下，容器內(nèi)的介質(zhì)往往存在不同程度的腐蝕性。我國的國標規(guī)定，壓力容器的條件有以下三條：最高工作壓力≧0.1Mpa;容器內(nèi)徑≧0.15m，且容積V≧0.025m3;介質(zhì)為氣體、液化氣體或標準沸點小于等于最高工作溫度的液體。同時具備以上3個條件的容器稱為壓力容器。壓力容器的分類壓力容器的分類方法專門多壓力容器的差不多結(jié)構(gòu)容器一般由筒體、封頭、支座、接管、人孔、內(nèi)件等組成。附圖5-1為加氫精制裝置高壓分離器D-54102的結(jié)構(gòu)剖面圖。壓力容器的安全附件液位計、溫度計、壓力表和安全閥統(tǒng)稱為壓力容器的安全附件，其作用是及時準確地顯現(xiàn)容器內(nèi)的液位。溫度、壓力等參數(shù)的數(shù)值及變化，當壓力超高時安全閥自動起跳，及時泄放物料，以維持器內(nèi)壓力不超過規(guī)定值，為安全使用壓力容器提供了可靠的保證。裝置壓力容器匯總表附表5-1加氫裂化裝置壓力容器參數(shù)一覽表附表5-2加氫精制裝置壓力容器參數(shù)一覽表§6換熱設(shè)備在煉油和化工生產(chǎn)中，傳熱過程是石油化工生產(chǎn)中一個極其普遍的組成部分。將熱量由溫度較高的熱載體傳遞給溫度較低的冷載體的設(shè)備稱為換熱設(shè)備，換熱器是換熱設(shè)備的總稱。換熱設(shè)備是煉油廠最廣泛使用的設(shè)備，約占工藝設(shè)備總投資的12%～20%，占工藝設(shè)備重量的25％～50％，檢修工作量有時占總檢修工作量的60%～70%。因此，合理地選擇換熱器，正確地使用，維護換熱器，關(guān)于節(jié)約投資、節(jié)能降耗，保證安穩(wěn)長滿優(yōu)的生產(chǎn)，有著重要的意義。1.換熱設(shè)備的分類管殼式換熱器目前在石化工業(yè)中應(yīng)用最為普遍，占總量的90%以上。2換熱器的工作原理兩種溫度不同的流體通過熱量的交換，使一種流體降溫而另一種流體升溫，以加熱原料、回收熱量、冷卻產(chǎn)品。按照換熱時流體的熱量傳遞方式換熱設(shè)備可分為間壁式、直接混合式和蓄熱式三種類型，間壁式換熱器是化工煉油裝置中應(yīng)用最為廣泛最要緊的類型。它的原理是冷、熱兩股流體被一個固體壁隔開，高溫流體首先將所帶熱量傳給間壁，然后靠間壁將所得熱量傳給被加熱的低溫流體，而冷熱兩種流體互不相混。由于器內(nèi)流體(熱流體及冷流體)的流淌，與管壁之間以對流方式交換熱量，而管壁內(nèi)部又以導(dǎo)熱方式進行傳遞熱量。蓄熱式和直接混合式換熱器則應(yīng)用較少。§6-1管殼式換熱器一．管殼式換熱器的類型管殼式換熱器也叫管束式換熱器或列管式換熱器。它由脹接(或焊接)在管板上的管束裝于圓筒形外殼內(nèi)組成，見圖。一種流體(設(shè)為高溫載體)由管程進口進入管箱，沿管束的管內(nèi)流淌再通過管箱由管程出口排出；另一種流體(設(shè)為低溫?zé)彷d體)由殼程進口進入，穿過裝滿管束的殼體空間經(jīng)殼程出口排出，兩種流體在換熱器內(nèi)通過管束的管壁傳送熱量。圖6-1管殼式換熱器結(jié)構(gòu)類型二．管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點1．管子與管板。管子與管板的連接形式有三種：脹接、焊接和脹焊聯(lián)合連接。對高溫高壓換熱器可采納脹焊聯(lián)合的方法。該連接方法不僅能提高連接強度，還能夠幸免應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命。管子在管板上的排列有三角形排列和正方形排列。常用管子的規(guī)格為Φ19×2(mm)、Φ25X2.5(mm)，長度有3、6和9m。2．管束的分程。在換熱器的管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子平均分隔成若干組，稱管程數(shù)，使流體在管內(nèi)依次往返多次，從而提高管程流速，改善傳熱效果。通常把流體在管束內(nèi)由管箱到另一端(如浮頭)，或由另一端到管箱的流淌次數(shù)叫管程數(shù)。見圖6-2。圖6-2分程隔板布置形式3．折流板。殼程的橫截面積一般比管程的橫截面積大，為增加流速，并使流體垂直于管子流過，通常在殼程設(shè)置折流板。這不僅提高了傳熱效果，也起到了支撐管束的作用。常用的折流板有弓形和圓環(huán)形。4.浮頭結(jié)構(gòu)。浮頭是浮頭式換熱器的熱補償結(jié)構(gòu)，它由浮頭管板、浮頭端蓋和兩個半圓型壓圈(鉤圈）組成。浮頭和殼體不固定，管束能夠自由脹縮并可抽出，由此幸免了管束和殼體因溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力。浮頭處于殼程介質(zhì)中，為保證管程和殼程兩種介質(zhì)隔離，因此要求浮頭處的密封結(jié)構(gòu)工作可靠。三．幾種典型的管殼式換熱器1．固定管板式。兩端管板均與殼體焊接固定，結(jié)構(gòu)簡單，造價低。但當管子與殼體溫差專門大時，由于各自的膨脹量不同會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，甚至?xí)茐墓茏优c管板的連接造成泄漏，因此它適用于冷熱流體的平均溫差不超過60～80C的場合。此外，這種換熱器的殼程無法進行機械清洗，因此要求殼程流體不易結(jié)垢或沉淀。管板式換熱器的管板兼做法蘭，與殼體間采納不可拆的焊接連接；而浮頭式、填函式和U形管式換熱器的固定端管板被夾持在殼體法蘭和管箱法蘭之間，是可拆連接，因此管束能夠抽出進行清洗和檢修。2．帶膨脹節(jié)的固定管板式。如圖所示，在殼體上裝有波形膨脹節(jié)，可補償部分熱膨脹量，以減少由于管、殼程溫差引起的熱應(yīng)力。但波形膨脹節(jié)管壁較厚時，作用不明顯，因此這種形式的換熱器要緊用于管、殼程流體溫差較大、壓力較低(如殼程壓力小于0.6～1.0MPa)的場合。圖6-3帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器外形圖浮頭式由于煉油廠中換熱過程大多是在較高溫差和壓力下進行的，故浮頭式換熱器得到了廣泛的應(yīng)用。如圖所示，管束一端可在殼體內(nèi)自由滑動，如此就不受冷熱流體溫差的限制，能夠有效地消除熱應(yīng)力。此外，檢修時整個管束能夠從殼體抽出，清洗和換管較方便，對流體也沒有限制。然而浮頭式也存在缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價較高；當浮頭外墊片密封不嚴時，管內(nèi)外流體互混不易被發(fā)覺等缺點。圖6-4浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)剖面圖4．U形管式。U形管換熱器是由管箱、殼體、管束等零部件組成，只需一塊管板，重量較輕。在同樣直徑情況下的所有換熱器中換熱面積最大，其結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊，在高溫、高壓下金屬耗量最小，目前加氫高壓換熱器已全部采納U形管換熱器。這種換熱器的優(yōu)點是管子能自由伸縮，可完全消除管束部分的熱應(yīng)力，也能夠從殼體內(nèi)抽出，便于清洗。但管子內(nèi)壁在U形彎頭處不易清洗，壞管不易更換。它要緊適用于高溫高壓且流體清潔的場合。5．雙殼程換熱器雙殼程換熱器，其結(jié)構(gòu)與浮頭式換熱器、u形管換熱器與固定管板換熱器相同，所不同的是在管束中心放置一塊縱向隔板，折流板被上下隔開，用密封片將殼程一分為二，改變了殼程介質(zhì)的流淌方式．增加了流體的湍流程度，管殼程介質(zhì)呈純逆流流淌，無溫度交叉。因此，它的傳熱效率提高，傳熱面積減少。然而，相應(yīng)的其殼程壓降提高，分程隔板密封處易泄漏?！?-2空冷器1．一般空冷器空氣冷卻器用空氣作冷卻介質(zhì)，使空氣錯流通過翅片管外側(cè)，使管內(nèi)的熱介質(zhì)發(fā)生冷凝或冷卻的換熱設(shè)備。由于用空氣代替水作冷卻劑，可節(jié)約大量用水，目前在煉油廠內(nèi)已被大量使用。它由軸流風(fēng)機以及一組或幾組放在框架之上的管束所組成。管束包括翅片管、管箱、側(cè)面壁及支架等部分。在管束下面用軸流式風(fēng)機，強制空氣吹過管束將管內(nèi)流體冷凝冷卻。由于空氣的給熱系數(shù)小，因此管束均由外翅片管所組成。風(fēng)機也可裝于管束上部，進行誘導(dǎo)式通風(fēng)，空氣自下而上流淌。管束可安裝成水平式和斜頂式。關(guān)于水平式(臥式)空冷器，翅片管分層排列，目前最常用的排數(shù)是3～8排，管子材料一般為碳鋼。尺寸常采納φ25×2.5mm的規(guī)格，翅片為鋁制環(huán)形翅片，安裝形式分為纏繞式和鑲嵌式。管束長度有3、4.5、6、9m四種規(guī)格；管箱寬度有1.0、1.5、2.0、3.0m圖6-5空冷器翅片管斷面圖四種。煉油廠常用的規(guī)格為9×3m。換熱管兩端固定在管板上，管板、管箱壁及管箱蓋板構(gòu)成完整的集流式管箱。管箱的結(jié)構(gòu)有焊接絲堵式管箱、法蘭式管箱、集合管式管箱。常用的空冷器結(jié)構(gòu)型式為兩端管箱絲堵式結(jié)構(gòu)，這種聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)強度高，密封性好，適用于高壓加氫條件。沖蝕現(xiàn)象發(fā)生在管子入口端不長的距離內(nèi)，而且多發(fā)生在物料進口端，兩端管箱式結(jié)構(gòu)能夠在每條管子上游管口貼脹愛護襯管，采納厚0.8mm長300~600mm的鈦管或SUS316L的材質(zhì)。采取上述幾個措施，碳鋼空冷器能夠中意地使用。常用的為鼓風(fēng)式空冷器，要緊有管束、管箱、風(fēng)機、構(gòu)架、百葉窗組成，采納皮帶傳動，風(fēng)機葉片材質(zhì)為玻璃鋼(FRP），傾斜角能夠調(diào)節(jié)，從而改變風(fēng)量。重油空冷器配有蒸汽盤管，為了在處理油品時進行預(yù)熱及操縱冬季較冷天氣的出口溫度?？绽淦鳒囟鹊牟倏v方法有以下幾種：改變百葉窗的開度；改變風(fēng)機的轉(zhuǎn)速；改變風(fēng)機葉片的傾角?？諝饫鋮s器管束的管材本身是碳鋼，但翅片多為鋁制，能夠用纏繞或鑲嵌方法把翅片固定在管子的外表面上。管束翅片管按三角形排列，管排數(shù)(沿風(fēng)向排數(shù))有4、6、8排三種。2．表面蒸發(fā)式空冷器表面蒸發(fā)式空冷器，其結(jié)構(gòu)由水箱、光管管束、噴淋除霧、預(yù)冷、風(fēng)機等零部件組成，是一種將水冷與空冷，傳熱與傳質(zhì)過程融為一體，兼有兩者之長的新型、高效冷卻設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、投資省、操作費用低、安裝維護方便、占地面積小等特點。適用于煉油、化工、冶金、制冷、輕：工、電力等行業(yè)。其原理是管外水膜的蒸發(fā)強化傳熱，即從目前一般空冷的顯熱傳熱升華為潛熱傳熱。其優(yōu)點是：可使介質(zhì)冷卻至環(huán)境濕球溫度+5℃；占地面積節(jié)約1倍以上；節(jié)約投資費用和操作費用；傳熱效率提高，節(jié)水、節(jié)電效果顯著；適用于溫度<170℃，壓力<20MPa的場合；§6-4高壓換熱器由于加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)的壓力高，高壓換熱器不僅要滿足需要的力學(xué)強度要求，盡可能地提高總傳熱系數(shù)，阻力降操縱在適當?shù)姆秶?，又不致造成循環(huán)氫壓縮機的負荷過大。一般結(jié)構(gòu)的換熱器已無法使用，必須選擇專門的結(jié)構(gòu)型式。最常見的高壓換熱器種類有：金屬墊大法蘭型、螺紋鎖緊環(huán)換熱器、Ω密封環(huán)高壓換熱器等。我裝置采納的是Ω密封環(huán)高壓換熱器。圖6-6Ω密封環(huán)高壓換熱器管板連接圖Ω密封環(huán)高壓換熱器是由管箱、殼體、管束、Ω密封環(huán)等零部件組成，其結(jié)構(gòu)與一般U形管換熱器結(jié)構(gòu)差不多相同。所不同的是密封墊片由Ω密封環(huán)代替。其原理是：工作狀態(tài)下介質(zhì)進入Ω密封環(huán)中，可承受壓力≤32Mpa介質(zhì)環(huán)境；由于采納0Cr18Ni10Ti，耐溫可達550℃；螺栓預(yù)緊載荷小而使螺柱直徑減小，減少了螺柱預(yù)緊時對管板產(chǎn)生的載荷，又減薄了管板的厚度。因此，重量輕，造價降低。附表6-1聯(lián)合加氫裝置換熱器參數(shù)一覽表?！?離心泵泵是用來輸送液體同時直接給液體增加能量的一種機器。在石油化工生產(chǎn)中，泵的適用相當廣泛。原料、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品大差不多上液體，必須用泵來輸送，以滿足工藝流程的要求。泵的分類泵的工作原理離心泵在啟動之前，泵內(nèi)應(yīng)灌滿液體(自吸泵除外），此過程稱為灌泵。工作時，泵葉輪中的液體跟著葉輪旋轉(zhuǎn)，因而產(chǎn)生離心力，在此離心力的作用下，液體自葉輪飛出。液體通過泵的排液室、擴壓管，從泵的排液口流到泵外管路中。與此同時，由于葉輪內(nèi)液體被拋出，在葉輪中心附近形成低壓區(qū)，液體在液面氣壓的作用下，經(jīng)吸液管及泵的液室而進入葉輪中，如此，葉輪在旋轉(zhuǎn)中，一面不斷地吸入液體，一面又不斷地給吸入的液體一定的能量，將它拋到排液室，并經(jīng)擴壓管而流出泵外。離心泵能夠用排液管路上的閥門來調(diào)節(jié)流量。但關(guān)于容積式泵，一般不同意用這種方法來調(diào)節(jié)流量，若關(guān)小排液管路上的閥門，不僅起不到調(diào)節(jié)流量的作用，反而會使泵憋壓而發(fā)生事故。離心泵在啟動時，為了愛護電機，防止電機的啟動電流太大而超負荷，出口閥門應(yīng)關(guān)閉。在這種情況下，流量為零，離心泵中液體在葉輪旋轉(zhuǎn)作用下仍然提高了壓力能，但軸功率不為零。這部分功率是離心泵的空載軸功率，它消耗在機械磨損，輪盤摩擦，容積泄漏，流淌沖擊損失方面。但這時離心泵只同意作短時刻的運行(一般1－3分鐘），以防止泵殼內(nèi)液體的溫度上升、泵殼體、軸承發(fā)熱和泵殼的熱變形。泵的結(jié)構(gòu)圖7-1離心泵結(jié)構(gòu)剖面圖離心泵的要緊零部件要緊由葉輪、泵殼、泵軸、密封等組成。1．葉輪葉輪是離心泵中唯一的能量傳遞元件，通常由輪盤、葉片和輪蓋三部分組成。依照三者的組合情況可有閉式、半開式、開式及雙吸葉輪等結(jié)構(gòu)，如圖所示。葉輪和軸以及固定于軸上的所有零件統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)子。圖7-2閉式、半開式、開式及雙吸葉輪結(jié)構(gòu)圖2．泵體泵體要緊是壓液室。壓液室的作用是收集液體和轉(zhuǎn)換能量，即把從葉輪排出的液體收集起來導(dǎo)向排出管，同時降低液體速度，使動能轉(zhuǎn)化為壓力能。3．密封為了幸免泵的轉(zhuǎn)子與固定殼體相碰，轉(zhuǎn)子與固定不動的殼體之間應(yīng)有一定的間隙。為了防止外泄漏，即防止液體通過泵軸貫穿泵殼時的間隙漏出泵外或空氣漏入泵內(nèi)，在泵軸貫穿泵殼處裝設(shè)軸封。密封型式要緊有機械密封和填料密封，其中用最廣泛的是機械密封，結(jié)構(gòu)如下圖。1動環(huán)；2動環(huán)密封圈；3彈簧；4彈簧座；5定位螺釘；6靜環(huán)；7靜環(huán)密封圈；8防轉(zhuǎn)銷圖7-3機械密封原理圖機械密封又稱端面密封，是一種旋轉(zhuǎn)軸用動密封。它的原理是：由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面，在流體壓力和補償機構(gòu)外彈力的作用以及輔助密封的配合下，保持貼和并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。與填料密封相比，它具有密封性能可靠、泄漏量小等優(yōu)點。機械密封在工作時，由于密封的貼合面不斷產(chǎn)生摩擦熱，使摩擦副溫度升高，加速動、靜環(huán)的磨損及密封圈的老化變形。另一方面，當輸送介質(zhì)含有固體顆粒時，易堵塞彈簧或進入貼合面磨出凹槽。因此必須對不同工作條件下的機械密封裝置采取適當沖洗、冷卻措施。冷卻通過間接降溫的方法，使摩擦副密封端面周圍的密封介質(zhì)逐漸冷卻下來。常采納的冷卻方法有夾套冷卻法和靜環(huán)冷卻法。沖洗機械密封端面沖洗的作用，一是帶走密封腔中中機械密封的摩擦熱、攪拌熱等以降低密封端面溫度，保證密封端面上液膜穩(wěn)定，二是阻止固體雜質(zhì)和油焦淤積于密封腔中，減少磨損和密封零件失效的可能。最常用的沖洗方法有自沖洗和外沖洗兩種。自沖洗又分為正沖洗和反沖洗等方式。正沖洗從泵出口引出沖洗液不經(jīng)冷卻器注入密封腔。反沖洗從密封腔抽出液體返回吸入口,稱反沖洗。用于低沸點液體。外沖洗把外部有壓力的介質(zhì)通入密封腔進行沖洗。此介質(zhì)應(yīng)不對工藝生產(chǎn)造成有害阻礙。四．高速泵高速泵又稱高速部分流泵（切線增壓），葉輪是開式的，葉片呈輻射狀，出口安裝角為90°。這種泵的特點是高轉(zhuǎn)速，高揚程，小流量，比轉(zhuǎn)速低，泵的吸入管和排出管布置在同一水平線上。由于葉輪是開式的，在運轉(zhuǎn)中可不能產(chǎn)生軸向力，泵體內(nèi)沒有軸向力平衡裝置。軸封裝置采納機械密封。高速部分流泵的壓液室是一個圓環(huán)形空間，其周圍的切線方向只有一個喉徑不大的錐形擴壓管作為泵的排液管。在高速部分流泵中，只是錐形擴壓管處才有一部分液體輸出，并在擴壓管中將速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽溆嗟囊后w仍留在環(huán)形空間中跟著葉輪不斷高速旋轉(zhuǎn)，部分流泵因此得名。高速部分流泵的性能要緊取決于轉(zhuǎn)速、葉輪直徑和擴壓管直徑三項參數(shù)。五．多級高壓泵加氫反應(yīng)是在高溫高壓條件下進行的，相應(yīng)的對反應(yīng)原料的補充也必須達到足夠的揚程。一般的離心泵已無法滿足要求，應(yīng)采納多級葉輪來進行增壓。加氫裂化和加氫精制兩套裝置有反應(yīng)進料泵、貧胺液泵共8臺多級高壓泵。具體數(shù)據(jù)如下：位號P-53102A/BHT-53101P-53104A/BP-54105A/BP-54107A/B名稱反應(yīng)進料泵進料泵液力回收透平貧胺液升壓泵反應(yīng)進料泵貧胺液升壓泵數(shù)量21222型號6BTBF-12ST6HTBTBF-11ST4BTBF-10ST6BTBF-9ST4BTBF-9ST級數(shù)12111099正常流量m3/h1501759018060入口壓力Mpa0.211.00.20.20.2出口壓力Mpa14.01.7612.69.58.2揚程m1680132512841143829入口溫度℃10050505050密度g/cm30.8380.7110.9850.830.985軸功率Kw912327521699251最小穩(wěn)定流量5570407024優(yōu)先工作區(qū)123-194/85-152172-27155-95入口/出口直徑8"/6"6"/8"6"/4"10"/6"6"/4"潤滑方式強制油環(huán)自潤滑強制油環(huán)自潤滑電機功率Kw1100600800300轉(zhuǎn)速rpm29752975297529752975六離心泵數(shù)據(jù)表附表7-1聯(lián)合加氫裝置離心泵數(shù)據(jù)表§8往復(fù)式壓縮機壓縮機是一種輸送氣體和提高氣體壓力能的機器，是石油化工生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備。加氫裝置中的新氫壓縮機確實是將2.0Mpa的氫氣升壓后送入反應(yīng)系統(tǒng)，同時也維持系統(tǒng)在高壓下進行反應(yīng)。一．壓縮機的分類與特點活塞式壓縮機具有壓力適用范圍廣、壓縮效率高。適用性較強的優(yōu)點。但也具有轉(zhuǎn)速低、排氣不連續(xù)、易損件多維修量大的缺點。二．往復(fù)式壓縮機的工作原理壓縮機工作時，電動機通過聯(lián)軸器帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，再通過曲柄連桿機構(gòu)將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動變成十字頭的往復(fù)運動。十字頭帶動活塞桿，使活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動。曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)一次，壓縮機完成一次工作循環(huán)。一個工作循環(huán)有膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程。電機帶動曲軸不斷旋轉(zhuǎn)，工作循環(huán)不斷重復(fù)，從而不斷吸人并壓縮排出氣體。假如活塞一個面作為工作面完成工作循環(huán)而軸側(cè)通大氣的稱為單作用汽缸。假如活塞兩面均為工作面，汽缸蓋側(cè)與軸側(cè)均為工作容積，如此的汽缸稱為雙作用汽缸。因此活塞式壓縮機屬于容積式壓縮機，其作用原理可歸納為：由于活塞在缸內(nèi)的往復(fù)運動與氣閥的開閉相配合，使汽缸工作容積作周期性變化，依次實現(xiàn)氣體的膨脹一吸氣一壓縮一排氣四個過程，從而將低壓氣體升壓后源源不斷輸出。每一個氣缸稱為一列，用于壓縮氣體的氣缸稱為級。100萬噸/年加氫裂化裝置新氫壓縮機為4列3級(有一個氣缸為平衡缸），120萬噸/年柴油加氫精制裝置為2列2級。與活塞式壓縮機有關(guān)的要緊結(jié)構(gòu)參數(shù)有：活塞平均速度Cm；壓縮機主軸轉(zhuǎn)速n；活塞行程S；氣缸直徑；各級壓縮比ε。工藝參數(shù)有進出口溫度、壓力、排氣量。三．壓縮機差不多結(jié)構(gòu)1．差不多組成活塞式壓縮機的結(jié)構(gòu)型式盡管繁多，但其要緊組成部分差不多相同。它包括兩大部分：主機和輔機。主機包括機身、中體、傳動部件、氣缸組建、氣閥、密封組件以及驅(qū)動機。輔機包括潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及氣路系統(tǒng)等。傳動機構(gòu)：傳動機構(gòu)是將電動機傳來的動力傳給活塞，并將電動機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑?fù)運動，要緊零部件有曲軸、連桿、十字頭等。工作部件：工作部件是形成工作腔以吸、排氣體，給氣體傳遞能量的部件，包括汽缸組件、吸排氣閥組件、活塞組件及填料組件。機體：機體是一個支持部件，由它來支撐曲軸、十字頭和汽缸，使壓縮機成為一個整體，機身下方兼作油箱。潤滑系統(tǒng)：機器中相對運動的零部件及其傳動機構(gòu)都需要潤滑，如曲軸的主軸頸與軸承、曲柄銷與連桿大頭瓦、十字頭銷與連桿小頭瓦、十字頭滑板與十字頭滑道之間等部位。潤滑用油一般用軸頭齒輪泵或單獨的齒輪泵由機體油箱通過一定的油路送往各潤滑部位。冷卻系統(tǒng)：活塞式壓縮機的冷卻系統(tǒng)由冷卻氣體的中間冷卻器和后冷卻器、氣缸和填料的冷卻水套、油冷卻器及其它附件組成。安全和調(diào)節(jié)系統(tǒng)：壓縮機中氣體壓力的變化是生產(chǎn)過程中氣量供求關(guān)系的反應(yīng)。因此壓縮機中有各種調(diào)節(jié)機構(gòu)。當壓力超過同意值時安全閥跳開排放，安全閥裝在各級壓力最靈敏的位置。2．要緊零部件活塞式壓縮機的零部件專門多，現(xiàn)對汽缸、活塞、氣閥、填料、曲軸、連桿和十字頭等部件分不作簡要介紹。(1)．汽缸汽缸是活塞式壓縮機零部件中最復(fù)雜的一個。它承受氣體壓力；活塞在缸中作往復(fù)運動；氣缸上要安裝氣閥和填料并要進行冷卻。(2)．活塞常見的有筒形活塞、盤(鼓)形活塞和級差活塞。上面設(shè)置刮油環(huán)起刮油和布油兩個作用，下行時刮油，上行時布油。(3)．填料函氣缸與活塞桿之間的間隙用填料密封。高壓壓縮機一般采納三、六瓣密封圈，如圖所示。三瓣密封圈必須位于靠近氣缸一側(cè)，絕不能將三、六瓣封圈位置倒置，否則會失去密封作用。高壓氣體沿徑向間隙將密封環(huán)均勻壓緊在活塞桿上，起密封作用的是六瓣密封環(huán)。(4).曲軸曲軸是壓縮機中傳遞動力的重要零件，承受專門大的交變載荷和磨損，因此對其疲勞強度和耐磨性要求較高。壓縮機中的曲軸有兩種：曲柄軸和曲拐軸，曲軸要緊包括主軸頸、曲柄、曲拐銷。(曲柄軸僅一端有曲柄，另一端為開式，采納懸臂式支撐）。曲拐軸簡稱曲軸。曲軸運轉(zhuǎn)中需要潤滑。軸頸與曲柄連接處是最嚴峻的應(yīng)力集中點，最容易發(fā)生疲勞斷裂。此處的圓角過渡半徑選擇十分重要(圖中A點)。圖8-2連桿結(jié)構(gòu)圖(5).連桿連桿是連接曲軸和十字頭的部件，包括連桿體、大頭和小頭三部分。連桿大頭與曲拐銷配合，連桿小頭與十字頭銷相配合，連桿螺栓是連桿組件中最重要的零件。它承受活塞力的作用和數(shù)倍于此預(yù)緊力作用。(6).十字頭十字頭由十字頭體、滑板、十字頭銷等組成。(7).活塞桿活塞桿的作用是連接活塞和十字頭，傳遞作用于活塞上的力并帶動活塞運動。與活塞的連接方式通常有螺紋連接、凸肩和卡箍連接、錐面連接，活塞桿和十字頭連接方式有螺紋、法蘭連接等。由于活塞桿承受交變載荷，應(yīng)盡可能減少應(yīng)力集中阻礙，連接螺紋采納細牙螺紋。(8).氣閥氣閥是壓縮機中的重要部件，同時是易損件。壓縮機氣閥是自動閥，其啟閉由閥片兩邊的壓力差與彈簧力實現(xiàn)。這種氣閥結(jié)構(gòu)簡單，且能適應(yīng)壓縮機改變工況的要求。分為4個部分：閥座、閥片、彈簧、升程限制器。四．活塞式壓縮機潤滑系統(tǒng)為了減少磨損，降低摩擦功耗；帶走摩擦熱，冷卻摩擦面，防止溫度過高和運動件卡??；提高活塞環(huán)、填料的密封能力，活塞式壓縮機要求在所有作相對運動的表面上注入潤滑油?；钊綁嚎s機的潤滑系統(tǒng)分為兩部分：一為機身傳動件的潤滑系統(tǒng)，潤滑曲軸、連桿、十字頭等運動部件上的摩擦副；另一為氣缸內(nèi)活塞組件和填料函潤滑系統(tǒng)；每一注油點均采納單柱塞高壓油泵。圖8-3活塞式壓縮機的潤滑系統(tǒng)氣缸和填料函潤滑系統(tǒng)：它們由專門的注油器供給壓力油。應(yīng)用較普遍的是單柱塞滴油式注油器。該注油器實質(zhì)上一組往復(fù)柱塞泵。每一注油點由單獨的油管供油。注入的油量必須適當，量過少會導(dǎo)致發(fā)熱量大，密封不行，油量過多，會導(dǎo)致結(jié)焦后加快磨損；氣體帶油阻礙氣閥啟閉。傳動部件潤滑系統(tǒng)：壓縮機的潤滑方式常為壓力潤滑。它靠齒輪泵或轉(zhuǎn)子泵將潤滑油輸送至摩擦面，循環(huán)油路上設(shè)有冷卻器和過濾器，傳動方式為內(nèi)傳動(由主軸直接驅(qū)動油泵），曲軸箱作為循環(huán)油箱。五．往復(fù)壓縮機數(shù)據(jù)表K-53101A/BK-54101A/B生產(chǎn)廠家英國PBL壓縮機公司沈陽氣體壓縮機公司型號4E3+BL2D50-17.4/20-92-BX結(jié)構(gòu)形式對稱平衡型往復(fù)壓縮機對稱平衡型往復(fù)壓縮機氫氣純度96%96%分子量2.582.58額定流量Nm3/h3200018500轉(zhuǎn)速rpm300/333333活塞速度m/s3.8/3.83.551級2級3級1級2級缸徑mm445335255385265行程mm380380380320320活塞桿直徑mm135135135110110容積效率%91.790.891.17980進排氣方式雙作用氣缸,2進2出雙作用氣缸,2進2出氣閥HOERBIGER，3檔HOERBIGER電機國產(chǎn)同步電機國產(chǎn)同步電機電機功率Kw29751350100%負荷氫氣工況入口壓力Mpa(g)2.03.837.2652.04.477出口壓力Mpa(g)3.9157.42513.74.59.2入口溫度℃4040404040出口溫度℃110111111129119軸功率Kw900+900+870=26701220100%負荷氮氣工況入口壓力Mpa(g)815.0427.860.81.884出口壓力Mpa(g)18.6134.5960.011.9045入口溫度℃4040404040出口溫度℃147148135140150軸功率Kw605+605+585=1795603安全閥定壓值Mpa(g)46891515.1810.23軟化水站4臺壓縮機共用,參數(shù)待定過濾器入口過濾器80μm潤滑油過濾器10μm軟化水過濾器125μm§9離心式壓縮機和汽輪機§9-1汽輪機以高溫、高壓水蒸汽為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的熱動力裝置稱為蒸汽輪機，簡稱汽輪機或透平。在石油化工生產(chǎn)中的離心式壓縮機、鼓風(fēng)機以及離心泵等普遍采納汽輪機來驅(qū)動，一般轉(zhuǎn)速都較高，在10000～20000rpm以上。有不于用來發(fā)電的汽輪機和燃氣輪機。它具有啟動扭矩大、便于直接驅(qū)動高速設(shè)備、容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、無易燃易爆危險、能較好地利用工廠余熱、操作可靠、維修費用低等突出優(yōu)點，在石油化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。加氫聯(lián)合裝置有2臺汽輪機，即加氫裂化離心壓縮機機組的汽輪機K-53102T和加氫精制裝置離心壓縮機機組的汽輪機K-54102T。一、汽輪機的工作原理汽輪機的要緊元件是由噴嘴(也稱靜葉)與動葉(也稱葉片)兩個部件組成。噴嘴固定在機殼或隔板上，動葉固定在輪盤上。圖9-1汽輪機作功原理圖蒸汽通過噴嘴時，壓力下降，體積膨脹形成高速汽流，這時蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽⒍ㄏ蚋咚購膰娮熘袊娚涠?，推動葉輪旋轉(zhuǎn)而作功。這種噴嘴、動葉以及葉輪所構(gòu)成汽輪機作功的單元，稱為級，只有一級的汽輪機，稱為單級汽輪機。由幾個單級串聯(lián)起來叫多級汽輪機。K-53102T汽輪機采納4級，K-54102T汽輪機采納8級。汽輪機依照葉片做功方式的不同分為沖動式汽輪機和反動式汽輪機。反動式汽輪機一般差不多上多級的。動葉片直接裝在輪鼓上，在兩列動葉片之間有靜葉片，裝在汽缸的內(nèi)壁上。由于動葉片前、后存在壓力差，因而產(chǎn)生軸向推力，使轉(zhuǎn)子向低壓側(cè)軸向位移。為抵消軸向力，在轉(zhuǎn)子前裝有平衡活塞。我裝置兩臺汽輪機K-53102T、K-54102T均為反動式汽輪機。二．汽輪機的分類1．按照熱力過程分為凝汽式汽輪機汽輪機排出的蒸汽進入凝汽器，冷凝為水。冷凝水質(zhì)量好，可循環(huán)使用。這種汽輪機在石油煉廠用得較多；抽氣式汽輪機在汽輪機工作過程中，從中抽出一定量的蒸汽供給工業(yè)或取暖用，其余的在機內(nèi)作功，最后在凝氣器中冷凝，常見于電廠發(fā)電用的汽輪機。背壓式汽輪機汽輪機中作功后的蒸汽在較高的壓力下排出汽缸，供石油化工裝置使用，這種汽輪機的經(jīng)濟性較差，但無凝汽設(shè)備。加氫裝置兩臺汽輪機K-53102T、K-54102T均為背壓式汽輪機。2.按蒸汽參數(shù)分為低壓<2Mpa，t<350℃中壓2～5MPa，t＝350℃～450℃高壓5～15Mpa，450℃～565℃超高壓17MPat=570℃三．蒸汽輪機的構(gòu)造蒸汽輪機包括汽輪機本體、調(diào)速系統(tǒng)和輔助設(shè)備三部分。其中蒸汽輪機本體包括：靜體(固定部分)——汽缸、噴嘴、隔板、汽封等。轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)動部分)——軸、葉輪、葉片等。軸承(支承部分)——徑向軸承和止推軸承。四．汽封汽封的作用是因汽輪機兩端軸孔處與轉(zhuǎn)軸間有一定間隙，如此在工作時汽缸內(nèi)進汽端將發(fā)生高壓蒸汽大量外漏。凝汽式汽輪機的排氣端一般處于高真空狀態(tài)，大氣中的空氣將沿后軸孔大量漏入排氣管和凝汽器，破壞汽輪機的真空。為減少高壓端的外漏和排氣端往里漏入空氣，必須在兩端軸孔處配備汽封裝置。目前仍廣泛使用的汽封裝置是高低齒型的迷宮密封結(jié)構(gòu)。除了汽輪機兩端有軸封外，每一級隔板軸孔也需安裝汽封片，以減少級間漏氣。隔板汽封的結(jié)構(gòu)與軸端汽封相同，只是壓差較小，故汽封片的數(shù)目亦較少。五．汽輪機的調(diào)速在石油化工廠，汽輪機用來驅(qū)動離心泵或離心式壓縮機。假如裝置調(diào)節(jié)離心式壓縮機的流量與壓力，最常用的調(diào)節(jié)方法確實是調(diào)節(jié)汽輪機的轉(zhuǎn)速。汽輪機的功率與蒸汽消耗量之間有定量關(guān)系，負荷的變化會引起汽輪機蒸汽消耗量的相應(yīng)變化。汽輪機的速度調(diào)節(jié)，可通過調(diào)速器來改變汽輪機的進汽量而得以實現(xiàn)。關(guān)于各種類型的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不論事實上際構(gòu)造屬于何種形式，一般差不多上由感應(yīng)機構(gòu)、傳動放大機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)等三部分組成。轉(zhuǎn)速操縱器在汽輪機主軸上裝有轉(zhuǎn)速檢測探頭，依照相對運動產(chǎn)生速度脈沖信號，此轉(zhuǎn)速信號通過速度傳感器傳送到速度操縱放大器。速度操縱放大器其作用是將速度操縱器傳來的信號通過速度PID(比例、積分、微分）處理，同速度設(shè)定值進行比較，從而產(chǎn)生一個送給執(zhí)行器的輸出信號。以便提高汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性。執(zhí)行器其作用是接收速度放大器的輸出信號，調(diào)節(jié)調(diào)速器閥門的開度，以便達到調(diào)速的目的。六．汽輪機的維護工業(yè)汽輪機的正常維護包括：設(shè)備正常啟動和停機；在運行中對各項安全、經(jīng)濟指標進行操縱和調(diào)節(jié)；對運行設(shè)備進行必要的狀態(tài)監(jiān)測和分析。(一)設(shè)備的正常啟動正確地進行工業(yè)汽輪機的啟動、暖機和加負荷是汽輪機維護的首要工作，是確保安全，連續(xù)運行的關(guān)鍵。大部分的機器故障是由于汽輪機啟動和停機維護不當造成的。依照啟動前部件的溫度狀況，將汽輪機啟動工況分為冷態(tài)和熱態(tài)啟動。1．冷態(tài)啟動和維護程序程序檢查和維護要點啟動前檢查主機．輔機、油系統(tǒng)、儀表等設(shè)備檢修結(jié)束，調(diào)試完畢啟動前試驗潤滑油泵聯(lián)動試驗；自動主汽閥手動；電磁閥動作關(guān)閉試驗；油壓降低時報警，油泵聯(lián)鎖、盤車裝置和主汽閥關(guān)閉試驗；手動保安器關(guān)閉主汽閥試驗；手動主汽閥全行程開關(guān)檢查暖管到主汽閥暖管初始壓力0.2～0.3MPa，20～30分鐘后按下列速度升壓壓力范圍，MPa<4.0升壓速度Mpa/min0.2升溫速度不超過5℃/min沖轉(zhuǎn)預(yù)備提早投入盤車裝置和聯(lián)鎖；啟動凝汽器系統(tǒng)沖轉(zhuǎn)、低速暖機目的：使汽缸、轉(zhuǎn)子在軸向和徑向熱膨脹均勻轉(zhuǎn)速：一般穩(wěn)定在200～500rpm時刻：低逮暖機時刻如下：汽輪機額定轉(zhuǎn)速．rpm10000rpm低速暖機持續(xù)時刻，min60～90操縱凝汽系統(tǒng)真空度高速暖機轉(zhuǎn)速提升速度：200～300rpm每分鐘大約提升額定轉(zhuǎn)速的3～5%，越過臨界轉(zhuǎn)速的速度要盡可能快，約1000～1500rpm調(diào)速器參加工作記錄轉(zhuǎn)速；開主汽閥后調(diào)節(jié)閥關(guān)小并能維持汽輪機轉(zhuǎn)速，再增加，調(diào)節(jié)系統(tǒng)無抖動擺動現(xiàn)象全面檢查油溫振動、熱膨脹等應(yīng)正常；及時投入袖冷卻器冷卻水超速試驗步驟：手動保安器停車試驗；機組超速試驗；三次均應(yīng)合格2．熱態(tài)啟動和維護當汽輪機停機時刻較短，機體仍為熱態(tài)，因而能夠省略暖機過程。但機組在開車前的時刻內(nèi)轉(zhuǎn)子盤車裝置應(yīng)不間斷地回轉(zhuǎn)，如此軸熱彎曲值較小，啟動安全。機組能夠進行正常開機操作、超越臨界轉(zhuǎn)速以及其它試驗。(二)正常運行中的維護工業(yè)汽輪機作為一種高速熱力機械，附屬設(shè)備較其它動力機械多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行治理和事故推斷的難度也較大。汽輪機振動是評價運行狀況的重要標志之一，是機組各部件及諸方面運行情況的集中反映。旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的擾動力是引起振動的要緊緣故。機組振動過大將使部件承受專門高的動應(yīng)力，可能造成緊固件松弛、滑動部件磨損、動靜葉摩擦、甚至汽輪機葉片疲勞折斷等一系列事故。汽輪機發(fā)生異常振動是指振動的幅值或振動的速度超過一般同意的范圍。振動急劇上升并無穩(wěn)定趨勢時，應(yīng)立即停機；振動突然增加并超過了同意范圍，但可維持或穩(wěn)定在一定水平常，應(yīng)及時進行分析和推斷，采取必要措施直至停機處理。七．汽輪機參數(shù)表K-53102TK-54102T型號NG25/20NG25/20結(jié)構(gòu)型式背壓沖動式多閥多級汽輪機背壓沖動式多閥多級汽輪機進汽壓力Mpa(g)3.43.4出口壓力Mpa(g)1.11.1進汽溫度℃340340出口溫度℃230230正常/額定耗汽量t/h38.16/4425.1/28正常功率Kw19911260額定功率Kw22401453級數(shù)48盤車器液壓沖擊式盤車裝置液壓沖擊式盤車裝置調(diào)速器Trison3000Trison3000調(diào)速范圍正常轉(zhuǎn)速rpm954110641最大連續(xù)轉(zhuǎn)速rpm11940額定轉(zhuǎn)速rpm11371最大同意轉(zhuǎn)速rpm16000機械跳閘轉(zhuǎn)速r