煤焦油加氢反应器的设计

d. 催化剂支撑件 催化剂支撑件由 T 型梁、格栅、丝网构成。T 型
梁采用板焊结构。 跨在反应器中的 T 型梁顶部削 尖, 以使其影响物料流通的截面积减到最小。
e. 出口收集器 出口收集器是将一根 <273×6mm 的不锈钢钢 管端部用盲板封死构成, 盲板上开 <16mm 的圆形 孔, 钢管上开条形孔, 总的开孔面积约为油气出口 管面积的 3～ 315 倍, 外面再用丝网包扎, 用螺栓将 收集器与封头上的固定件连接固定。 反应产物经不
16M nR , 其它高温部位选用 0C r18N i9T i, 强度较高、 可焊性好;
b. 提升管热膨胀量由 243mm 降为 33145mm , 热协变较好, 去掉了提升管上的膨胀节, 缓和了斜 管膨胀节的受力;
c. 安全系数增大, 避免了磨穿泄漏, 保证了长 周期运行;
d. 待生塞阀定位对中性好, 便于参量调节; e. 操作弹性大、灵活, 具有油气兼顾, 目的产 品产率高, 产品质量好。
1 引言 加氢反应器是炼油厂加氢装置的关键设备, 通
常处在高温高压临氢及 H 2S 腐蚀的介质中操作, 其 安全运行与否关系到整个装置的正常生产, 因此它 的设计制造要求很严。
加氢工艺主要分为加氢精制和加氢裂化两种类 型。 加氢反应器按其结构特征可分为: 冷壁反应器 和热壁反应器。 冷壁反应器是在设备内壁设置非金 属隔热层, 并在隔热层内壁衬不锈钢套。 由于冷壁 反应器的隔热层占据较大空间, 施工及维修费较高, 且容易出现“热点”。随着材料工业的发展, 目前国 际上普遍采用热壁反应器。 热壁反应器虽然制造较 难, 一次性投资较大, 但可以保证长周期安全运行。
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石 油 化 工 设 备 技 术
1998 年
溢流管间通道, 此处流通面积更小, 进一步加大了 气相速度, 使气液相进一步混合, 然后碰撞在下部 的小锥体上, 液相被强烈破碎, 在出口处又突然膨 胀扩大并被均匀喷出。 这种结构通过逐步减小通道 流通面积, 加大气相速度, 使气液两相剧烈混合, 达 到了预期的效果。 缺点是结构较复杂, 制造时需专 用模具。
煤焦油加氢反应器的主要内件有入口扩散器、 分配盘、冷氢盘、催化剂支持件、出口收集器等, 其 材料全部选用 1C r18N i9T i。采用目前国内外成熟的 先进结构, 并针对该反应器直径较小, 内件不容易 拆卸等特点, 在结构上充分考虑了拆卸、 安装的方 便。
a. 入口扩散器 入口扩散器的结构如图 3 所示。 它是一种双层 多孔板结构, 两层孔板上的开孔大小和数量不完全 相同。 反应介质在上部锥形体整流后, 经两层孔板 上孔的节流、碰撞作用被扩散到整个反应器截面上, 促进气液相介质充分混合, 以达到精制反应的目的。
煤焦油加氢反应器的结构简图见图 1。 设计压 力 1314M Pa; 设计温度 425℃; 工作介质为煤焦油、 H 2, H 2S (≤1157% )。介质中氢分压为 9M Pa。容器 内径为 <700mm , 筒体长 10000mm。
(收稿日期: 1997209222)
∃y = ∃y 2+ ∃y 1= - 19179mm。 在 X 方向的热膨胀量为 ∃x = ∃L 4 sin45°- ∃L 5
锈钢丝网过滤后通过条形孔或圆孔进入收集器中, 达到收集的目的。 5 结语
煤焦油加氢反应器与常用加氢反应器相比, 有 其自身的特点, 直径小, 内件安装、 拆卸困难。 目 前, 国内外热壁加氢反应器迅速向大型化发展。 但 是小型加氢反应器也有其广泛的用途, 设计时应综 合经济性、 实用性、 可靠性, 选择合理的材料及结 构型式。
加氢反应器筒体结构有锻焊式、 板焊式和多层 包扎式三种。 与锻焊式、 多层包扎式结构相比, 板 焊式结构简单, 是最普遍采用的型式。 由于煤焦油 加氢反应器直径较小、 壁厚较厚, 受卷板机卷板能 力的限制, 故采用瓦片式板焊结构, 筒体上有两条 纵焊缝。 412 法兰密封结构
高压设备法兰普遍采用八角垫密封和透镜垫密 封。八角垫密封要求密封槽离法兰内径有一定距离, 这就要求法兰直径较大; 采用透镜垫密封时, 垫片 安装在法兰内侧, 法兰直径较小。 因此, 高压设备 从密封效果、 经济性考虑宜采用透镜垫密封。 煤焦 油加氢反应器大部分接管法兰采用透镜垫密封; 仅 顶部大开孔和卸料孔, 由于直径较大, 并且要求入 口扩散器悬挂在法兰内侧, 检修及卸料时容易损坏 密封面, 因而采用八角垫密封。 413 接管焊接结构
图 3 入口扩散器
b. 分配盘 分配盘一共有四个, 分别安装在每个催化剂床
层的上面。 它的主要作用是使反应物料在下一层催 化剂床层上能均匀分布, 实现与催化剂的充分接触, 改善流动状态, 以便更好地发挥催化剂的作用。 每 层分配盘上有 12 个分配器, 其外形类似泡帽塔盘, 如图 4 所示。 分配器由内罩、 溢流管、 外罩三部分 组成, 是一种新型的溢流2抽吸式复合型分配器。气 液两相介质首先是由上而下的并流, 液相落在盘上, 气相折转 180°并通过外罩与溢流管间通道; 因此处 流通面积突然缩小, 气速相应增加, 液相从盘上以 液膜状被抽吸携进入通道中, 在通道中出现气液夹 带的强烈混合流, 致使液体破碎, 并沿通道向上腾 涌, 直至顶部, 混合流急剧翻转 180°后进入内罩与
一种新型的结构型式, 在加氢反应器上首次应用。这 种冷氢盘的缺点是结构较复杂, 在小型反应器上采 用, 拆卸、 安装较困难。
图 5 冷氢盘结构示意图
图 4 分配器结构图
c. 冷氢盘 冷氢盘是加氢反应器内冷热反应物进行热量交
换的场所, 其作用是使上床层流下来的热反应物与 由冷氢管注入的冷氢进行充分的混合, 以降低反应 物温度, 满足下一催化剂床层的反应要求, 保证反 应顺利进行, 其结构如图 5 所示。 冷氢盘中的气液 流动状况: 从上部流下来的气液两相流在进入节流 孔之前, 大部分聚积在集液板上, 形成厚厚一层液 体, 当冷氢从冷氢管内喷出时, 强烈地将集液板上 的液层吹散, 一部分液体沿水平方向推向筒壁, 起 到预混作用。 气液经节流孔射出后, 冲至旋流通道 底板上, 液体扰动被强化, 产生了飞溅与旋涡, 然 后进入旋流通道中, 产生旋流, 延长了混合时间。在 旋流中混合, 然后进入中间孔, 流入分布盘上, 使 气液进一步接触, 达到热量交换的目的。 最后气液 相通过分布盘上的分布孔分配下去。 这种冷氢盘是
T P 347 ( 00C r25N i13 + 00C r20N i10N b ) , ∆= 3 + 2m m 。
由于反应器结构尺寸较小, 吨位不大 (约 17 吨) , 2∀∑ C r21M o 材料用量不多, 国内一时难以找 这种规格的材料, 如果进口, 交货期又难以保证, 并 且进口材料的最小吨位也有限制。 考虑以上实际情 况, 最后选择稳定型的奥氏体不锈钢 0C r18N i9T i 作为反应器的主体材料。 这种材料在任何温度及氢 分压条件下不产生脱碳, 且耐氢腐蚀, 并且含有稳 定元素 T i, 碳含量较低, 对抗连多硫酸腐蚀有利。因 此这种材料能满足反应条件, 安全可靠, 仅仅是增 加投资约 15 万元; 但从制造工期、制造费用等方面 综合考虑, 选用 0C r18N i11T i 是合适的。 4 结构设计 411 筒体结构
济效益见表 3。 6 设计特点
a. 提升管由热壁改为冷壁, 材质由不锈钢改为
表 3 生产情况及经济效益
处理量 项目
t·d- 1 改造前 26314 改造后 361
轻质油收 液化气收 全年利 年纯利
率, %
率, % 润 万元 润 万元
74138
315 15371436
78129
5109 27021392 11641956
= 16165mm。 立管预拉伸量 ∃y = - 19179mm。 斜管预拉伸量 ∃x sin45°= 23155mm。
5 运行结果及经济效益 投用后, 设计参量都在计算之内。 现场实测数据如下: 提升管平均壁温: 97℃; 下膨胀节角变形: 115°; 上膨胀节角变形: 不明显。 从实测数据看, 设备热力协调变形状态良好。 生产流化过程平稳, 再生充分。 生产情况及经
A BSTRACTS
PETRO 2CH EM ICAL EQU IPM EN T T ECHNOLO GY
Sta rted Pub lica tion in 1980. B im on th ly. Sep. 1998 V o l. 19 N o. 5
D EVELO PM ENT O F REF IN ING IND USTRY AND EQU IPM ENT DOM EST ICAT IO N IN O UR CO UNTRY H u Z ip ing. S IN O P EC m ajor equ ipm en t d om estica tion of f ice, P. C 100029 Keywords R efin ing indu stry,M ajo r equ ipm en t, Dom estication TY PES O F DOM EST IC STO RAGE TANK ROO F AND D EVELO PM ENTAL TEND ENCY S I X inz hong. Ch ina p etrochem ica l B eij ing d esig n institu te, P. C 100011 Abstract T he typ es of sto rage tank roof are m ain ly classified in to tw o catego ries of fixed roof and floating roof. T h is p ap er em p hatical2 ly m en tion s the typ e of fixed roof, design cond ition and developm en2 tal tendency. Keywords Sto rage tank, F ixed roof, Cone roof, Self2suppo rted roof, R eticu lated shell roof D EVELO PM ENT O F COAX IAL REACTO R-REGENERATO R FO R 12×105 t a HEAVY O IL CATALY ST IC CRACKER RECO NSTRUCTED FROM 7 × 105 t a CATALY ST IC CRACKER T ian S hun, etc. N orth Ch ina p etroleum adm in istion oil f ield m ed ica2 nen t p lan t, R enqiu, P. C 062552 Abstract A fter coax ial typ e 7×105t a catalystic cracker is recon2 structed to 12×105t a heavy o il catalystic cracker, the m od ified state of equ ipm en t, its featu re and econom ec ben ifit resu lted by it are rec2 omm ended. Keywords Coax ial typ e catalystic cracker, H eavy o il catalystic cracker, R econ straction, D evelopm en t D ESIGN O F TAR O IL HYD RO GENATED REACTO R Gao H ong kun. Chang ling ref in ing and chem ica l com p lex d esig n insti2 tu te, P. C 414012 Abstract T he selction of m aterials and structu re design of tar o il hyd rognated reacto r are in troduce. T hat reacto r has been p u t in to p roduction and satified fo r p roduction requ irem en t. Keywords T ar o il hyd rogenated reacto r, Selection of m aterial, Structu re design M ICROCM PUTER CO NTROL SY STEM O F W ELD ING TRACTO R FO R LARGE SIZE SPHER ICAL TANK L ei Y i, etc. un iversity of p etroleum Ch ina, P. C 257062 Abstract T he p rincip le of m icrocom p u ter con tro l on w eld ing trac2 to r, the harden2w are structu re and soft2w are b lock d iag ram of con tro l system , and m ain m easu res fo r resiting d istu rbance are in troduced in th is p ap er. T he exp erim en tal resu lts on the spo t show that w o rk ing p rop erty of the con tro l system is bo th stab le and reliab le. Keywords Sp herical tank,W eld ing tracto r, Sing le ch ip m icrocom 2 p u te r IM PRO VE AND RA ISE CO NT INUO USLY THE ENERGY CO NSERVAT IO N EFFECT AND O PERAT IO N REL IAB IL -