加氢反应器的应用与设计_李浩波

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加氢反应器及催化裂化反应器介绍

2. 分配盘
目前，国内加氢反应器所使用的反应物流分配器，按其作用原理大致可分为溢流式和抽吸喷射式两类；反应物流分配盘应不漏液，安装后须进行测漏试验，即在分配盘上充水至100mm高，在5分钟内其液位下降高度，以不大于5mm为合格；分配盘安装的水平度要求，对于喷射式的分配器，包括制造公差和在载荷作用下的绕度在内，其分配盘的水平度应控制为±5mm~±6mm；对于溢流式的分配器，其分配盘安装的水平度要求更严格一些。
反应器内设置有入口扩散器、积垢篮、卸料管、催化剂支撑盘、出口捕集器、气液反应物流分配盘、冷氢箱、熱电偶保护管和出口收集器等反应器内构件。
• 入口扩散器
来自反应器入口的介质首先经过入口扩散器，在上部锥形体整流后，经上下两挡板的两层孔的节流、碰撞后被扩散到整个反应器截面上。
其主要作用为：一是将进入的介质扩散到反应器的整个截面上；二是消除气、液介质对顶分配盘的垂直冲击，为分配盘的稳定工作创造条件；三是通过扰动，促使气液两相混合
床层的下沉。
4. 催化剂支撑盘
催化剂支撑盘由T形大梁、格栅和丝网组成。大梁的两边搭在反应器器壁的凸台上，而格栅则放在大梁和凸台上。格栅上平铺一层粗不锈钢丝网，和一层细不锈钢丝网，上面就可以装填磁球和催化剂了。
催化剂支撑大梁和格栅要有足够的高温强度和刚度。即在420℃高温下弯曲变形也很小，且具有一定的抗腐蚀性能。因此，大梁、格栅和丝网的材质均为不锈钢。在设计中应考虑催化剂支撑盘上催化剂和磁球的重量、催化剂支撑盘本身的重量、床层压力降和操作液重等载荷，经过计算得出支撑大梁和格栅的结构尺寸。
冷氢加入系统的作用和要求是：均匀、稳定地供给足够的冷氢量；必须使冷氢与热反应物充分混合，在进入下一床层时有一均匀的温度和物料分布。冷氢管按形式分直插式、树枝状形式和环形结构。对于直径较小的反应器，采用结构简单便于安装的直插式结构即可。对于直径较大的反应器，直插式冷氢管打入的冷氢与上层反应后的油气混合效果就不好，直接影响了冷氢箱的再混合效果。这时就应采用树枝状或环形结构。

加氢反应器简介

危险物质管理
对加氢反应器中使用的危险物质进行严格管理，确保储存和使用符合相关法规和标准。
常见故障与排除
反应器压力异常
检查反应器压力表是否正常，确认压力控制阀是否工作正常，如有问题及时维修或更换。
催化剂失活
如催化剂失活，需及时更换催化剂，并检查反应条件是否适宜，如温度、压力、原料纯度等。
石油工业
石油加工
加氢反应器在石油工业中主要用于将石油中的硫、氮等杂质去除，提高油品质量和清洁度。
燃料油生产
通过加氢反应器，可以生产低硫、低氮的燃料油，满足环保要求。
化学工业
合成氨
在合成氨工业中，加氢反应器用于将氮气和氢气合成氨气。
烯烃生产
加氢反应器在烯烃生产中用于将低碳烯烃转化为高碳烯烃。
加氢反应器简介
目录
CONTENTS
• 加氢反应器的基本概念 • 加氢反应器的应用领域 • 加氢反应器的操作原理 • 加氢反应器的设计与优化 • 加氢反应器的安全与维护 • 加氢反应器的未来发展与挑战
01 加氢反应器的基本概念
定义与功能
定义
加氢反应器是一种用于实现氢气与有机化合物之间加氢反应的设备，广泛应用于石油化工、煤化工等领域。
03 加氢反应器的操作原理
反应机理
氢气与有机物在催化剂的作用下发生加成反应，将有机物中的不饱和键转化为饱和键，生成新的
有机物。
加氢反应是一种还原反应，其中氢气作为还原剂，将有机物中的
氧化态降低。
加氢反应的机理可以分为分子间反应和分子内反应，具体取决于
有机物的结构和反应条件。
催化剂的作用
焊接工艺
焊接是加氢反应器制造中的关键环节，应采用高质量的焊接工艺和材料，确保焊接接头的强度和密封性。

加氢反应器的应用与设计

热壁加氢反应器与冷壁加氢反应器的不同在于，壳体设计取消了内壁表面的隔热内衬层。这样，壳体将直接与反应器内部介质接触，从而使壳体在工作条件下的壁温升高，日前一般设计壁温已达４５０ｏＣ左右，因此对壳体材料在化学成分及力学性能，尤其是高温力学性能方面有着更高、更严格的要求。
２反应器的设计参数
．４２．
ｒ Leabharlann 加氢精制反应器（Ｒ一０ｌ０１）设计参数：设计压力ｌ８ＭＰａ，设计温度４５０￣Ｃ；介质为油气、氢气、硫化氢，其中硫化氢含量为０．Ｉ％；氢分压ｌ５ＭＰａ；反应器内径ｌ８００ｍｍ，切线长度
关键词：新型抗氢钢；临氢设备；选材中图分类号：ＴＥ９６６文献标识码：Ａ
１前言在炼油化工行业中，为提高出油率和油的品
位，６０年代就开始采用 “加氢”技术。目前在我国炼油行业广泛应用的“加氢”技术设备，主要为加氢精制及裂化装置。
反应器按使用状态分为冷壁结构反应器和热壁结构反应器。在６０年代及７０年代初期，由于当时的冶金及制造工业水平所限（厚板的制造工艺技术、力学性能指标的保证、不锈钢堆焊技术等），为保证安全操作，’从设计上多选择冷壁结构形式，即在反应器壳体内壁装焊保温钉增设一定厚度的隔热内衬层，以保证壳体的壁温一般不超过３００￣Ｃ，故称为冷壁加氢反应器。

小型加氢反应装置的设计及其应用

项目指标控制精度 ’
３３进料流量．
在考察石油树脂加氢最佳工艺条件的过程中，体积空速和氢油
反应及分离系统、压力控制系统、尾气计量及采样系统、吹扫针对石油树脂加氢反应对温度的严格要求，一方面，置设有装系统、液相产物收集系统。预热混合器；另一方面，装置的反应器采用三段控温，上段和下段填进氢系统由减压阀（Ｃ１、质量流量计（Ｖ）ＰＶ一）Ｆ一１、过滤器装载热物质石英砂，中间段填装催化剂，从而保证加氢过程中温度大大提（一）Ｆ１、球阀（Ｖ１Ｈ４及单向阀（Ｋ一１组成。氢气通过减的稳定性。整个装置的温度测量采用自动控制测量仪表，ＨＶ）Ｃ）等压阀减压，由质量流量计控制流量进入反应部分。经高了控温精度，保证了实验的科学性。进液系统由过滤器（一）Ｆ２、进料泵（－）Ｐ１、三通阀（Ｂ一１３Ｖ）３２系统压力．压力是石油树脂催化加氢反应过程的另一重要影响因素。提及单向阀（Ｋ一）Ｃ２组成。液体原料经过滤器过滤后用泵增压计量高压力可以提高反应速度，有利于原料向催化剂上扩散，增加加氢后，输送进入反应系统或回流。反应及分离系统由预热混合器（Ｍ—１、反应器（）Ｒ—１、加深度，）并脱除杂质，抑制催化剂上积炭的沉积，但压力太大会对装置热炉（ＲＮ－１、过滤器（－３、冷凝器（ —１、高分罐（Ｆ）Ｆ）ｃ）Ｖ—１）使用寿命造成影响。装置的系统压力由气体流路中的减压阀和反应器后的背压阀给予保证。和低分罐（２组成。Ｖ一）表１装置的主要技术指标

加氢反应器的设计

加氢反应器的设计一、反应器类型的选择一般来说，加氢反应器可以分为两种类型：固定床反应器和搅拌槽式反应器。

固定床反应器适用于多相反应体系，具有较高的传质效率和产率，但操作较为复杂。

搅拌槽式反应器则适用于液相反应体系，操作相对简单，但传质效率较低。

在选择反应器类型时，需根据实际情况综合考虑反应物性质、反应条件以及生产要求等因素。

二、反应物选择1.反应物的稳定性：选择具有较高稳定性的反应物，以保证反应的连续性和产量稳定性。

2.反应物的溶解性：选择溶解度较高的反应物，有利于提高反应速率和传质效率。

3.反应物的纯度：选择纯度较高的反应物，减少杂质对反应的干扰。

4.反应物的可再生性：选择可再生的反应物，有利于提高资源利用效率。

三、反应条件的优化加氢反应器的反应条件包括反应温度、压力、反应物浓度以及催化剂种类和用量等。

反应温度和压力是影响反应速率和产物选择性的重要因素，应根据反应物的性质进行优化。

一般来说，较高的反应温度和压力有利于提高反应速率和产物选择性，但也会增加能耗和设备成本。

反应物浓度的选择应考虑到溶解度和传质效果的影响。

催化剂的选择和用量应综合考虑活性、稳定性以及成本等因素。

四、安全性考虑在加氢反应器的设计中，安全性是一个不可忽视的重要因素。

应加强对高温、高压反应的控制，采取合适的措施确保设备的密封性和抗腐蚀性。

同时，应配备完善的安全措施，如搭建防爆设备、配置气体泄漏探测器和应急处理方案等。

五、其他考虑因素除了上述因素外，加氢反应器的设计还需考虑以下几个因素：1.反应器的尺寸和形状：应根据反应物的性质选择合适的反应器尺寸和形状，以提高传质效率和反应均匀性。

2.搅拌方式和速度：在搅拌槽式反应器中，搅拌方式和速度对反应速率和传质效果有着重要影响。

3.回收制约：在反应过程中产生的副产物、废气和废液的回收处理问题也需要考虑。

总之，加氢反应器的设计需要充分考虑反应器类型选择、反应物选择、反应条件优化以及安全性等因素，并根据实际情况进行综合考虑和优化，以提高反应效果和产量，确保生产的安全和可持续性。

加氢反应器及催化裂化反应器介绍

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反应条件控制
利用新型合金和高性能陶瓷等材料，提高反应器的耐腐蚀性能和使用寿命。
高强度耐腐蚀材料
研发新型高温和高压材料，满足加氢反应器和催化裂化反应器在高温高压下的操作需求。
耐高温和高压材料
探索具有特殊功能的材料，如光催化材料、电催化材料等，为加氢和催化裂化过程提供新的解决方案。
功能材料
THANKS
石油化工
煤化工
环保领域
在煤化工领域，加氢反应器可用于煤焦油加氢、煤液化等过程，生产清洁燃料和化学品。
加氢反应器还可用于处理含硫、氮、氧等杂质的废弃物，实现环保减排。
03
02
01
优点
加氢反应器能够脱除原料油中的硫、氮、氧等杂质以及重金属元素，提高油品质量；能够生产高清洁油品，满足环保要求；具有较高的处理能力和较低的投资成本。
缺点
催化裂化反应器需要使用催化剂，且催化剂容易失活和中毒，需要定期更换或再生。此外，催化裂化技术还需要消耗大量的能量和原料，生产成本较高。
加氢反应器与催化裂化反应器的比较
CATALOGUE
03
加氢反应器的工作原理是通过加氢反应将原料中的有害物质转化为无害物质，而催化裂化反应器则是通过催化剂的作用将重质油转化为轻质油。
总结词
加氢反应器主要用于石油化工和煤化工领域，如煤制油、柴油加氢精制、润滑油加氢精制等。而催化裂化反应器则广泛应用于炼油工业，将重质油转化为轻质油、气体和焦炭等，是炼油工业中最重要的加工方法之一。
详细描述
总结词：加氢反应器的优点在于能够提高产品质量、减少环境污染，缺点是工艺复杂、投资成本高。催化裂化反应器的优点在于能够将重质油转化为轻质油，缺点是会产生较多的副产品和废弃物。
加氢反应器和催化裂化反应器的未来发展

加氢反应器及催化裂化反应器介绍

煤化工
在煤化工领域，加氢反应器用于煤制油、煤制气等过程中，提高产品质量和产量。
精细化工
加氢反应器在精细化工领域也有应用，如合成香料、医药中间体等。
催化裂化反应器的应用
重油轻质化
催化裂化反应器可将重质油转化为轻质油，提高油品的使用价值。
ห้องสมุดไป่ตู้生产高辛烷值汽油
通过催化裂化反应，可以生产出高辛烷值的汽油，满足日益严格的环保要求。
反应过程
原料油和空气在催化剂床层中发生催化裂化反应，生成轻质油和裂化气。反应过程中产生的热量通过取热装置移走。
催化剂再生
催化剂在反应过程中会逐渐失活，需要进行再生处理。再生过程通常包括烧焦、氧化等步骤，使催化剂恢复活性并循环使用。
04
CHAPTER
加氢反应器和催化裂化反应器的比较
原理比较
加氢反应器及催化裂化反应器介绍
汇报人：XX
目录
CONTENTS
• 引言 • 加氢反应器概述 • 催化裂化反应器概述 • 加氢反应器和催化裂化反应器的比较 • 加氢反应器和催化裂化反应器的应用 • 加氢反应器和催化裂化反应器的发展趋势 • 结论与建议
01
CHAPTER
引言
目的和背景
介绍加氢反应器和催化裂化反应器的基本概念、原理、特点及应用。
THANKS
谢谢
催化裂化反应器
优点包括原料适应性强、轻质油收率高、操作灵活等；缺点包括产品质量相对较差、催化剂消耗量大、设备磨损严重等。
05
CHAPTER
加氢反应器和催化裂化反应器的应用
加氢反应器的应用
01
02
03
石油加工
加氢反应器在石油加工中广泛应用，主要用于提高油品质量、降低硫含量、改善颜色等。

一级加氢处理反应器

一级加氢处理反应器
一级加氢处理反应器是一种用于加氢处理的反应器。

加氢处理是指通过加氢反应将有机物中的不饱和键转化为饱和键的反应。

一级加氢处理反应器是指只进行一次加氢处理的反应器。

一级加氢处理反应器的结构一般包括反应器本体、加氢催化剂、进料和出料管道等部分。

反应器本体通常由耐压容器材料制成，以承受高压条件下的反应。

加氢催化剂是一级加氢处理反应器中的关键组成部分，它可以是金属催化剂（如镍、钯等）或金属氧化物催化剂（如钼、钨等）。

催化剂的选择取决于所需的反应条件和目标产物。

在反应过程中，进料通过进料管道加入反应器，与加氢催化剂接触，发生加氢反应。

反应产物通过出料管道排出反应器。

一级加氢处理反应器广泛应用于石油化工、化学工业等领域。

它可以用于脱饱和、脱硫、脱氮、加氢裂化等多种反应过程。

通过调节反应条件和催化剂的选择，可以实现不同的反应目标和产品要求。

加氢反应器

加氢反应器中国石化集团洛阳石油化工工程公司黎国磊@2004加氢反应器是加氢装置的核心设备。

其操作条件相当苛刻。

技术难度大，制造技术要求高，造价昂贵。

所以人们对它备无论在设计上还是使用上都给予极大的重视。

反应器的设计和制造成功，在某种意义上说是体现一个国家总体技术水平的重要标志之一。

对于这样重要、使用条件又很苛刻的设备，应该至少要满足以下几点要求：应满足工艺过程各种运作方案的需要。

使用可靠性高。

具体应体现在：1.满足力学强度要求2.具有可靠的密封性能3.有较好的环境强度适应性应便于维护和检修，所需时间短。

投资费用较低。

一、反应器技术发展梗概随着加氢工艺技术的广泛应用，加氢工艺设备特别是反应器技术相应得到很快的发展与显著的进步。

主要表现：1安全使用性能越来越高。

这也是整个技术发展过程所围绕的核心问题。

a)设计方法的更新由“常规设计”即“规则设计”→以“应力分析为基础的设计”，即“分析设计”b)设计结构的改进本体结构：单层→多层→更高级的单层使用状态：冷壁结构→热壁结构细部结构的改进c)材料制造技术的发展，质量明显提高体现在冶炼技术、热处理技术、分析技术等等方面。

最终反映在材料的内质特性(纯洁性、致密性、均质性)非常优越d)制造技术的进步如制造装备、制造工艺、焊接技术(含堆焊技术)、热处理技术、检测技术等等都有很大进步。

2 为了获得较佳的经济效益，装置日趋大型化带来了反应设备的大型化。

具体见表格：二、反应器本体结构特征单层结构钢板卷焊结构锻焊结构多层结构绕带式热套式我国华南工大针对国外80年代初所开发的一种多层结构存在的某些缺点开发出了多层夹紧式结构。

结构形式的选择一般是依据使用条件、反应器尺寸、经济性和制造周期等诸因素来确定。

单层结构中的钢板卷焊结构和锻焊结构的选择，主要取决于制造厂的加工能力与条件以及经济上的合理性和用户的需要。

但锻焊结构优点更多。

⏹锻件的内质特性(纯洁性、致密性、均质性)好；⏹焊缝少，特别是没有纵焊缝，从而提高了反应器耐周向应力的可靠性；⏹制造装配易保证，制造周期短；⏹可设计和制造成对于防止某些脆性损伤很有好处的结构；⏹使用过程中对焊缝检查维护的工作量少，无损检测容易。

橡胶加氢及其反应器研究

橡胶加氢及其反应器研究摘要：随着合成橡胶技术的不断提高，天然橡胶在橡胶业的霸主地位受到威胁。

氢化改性可以提高聚合物的耐氧、耐热、耐老化性能，延长聚合物的寿命，扩大了合成橡胶材料的应用领域。

不饱和橡胶的部分氢化或完全氢化技术在橡胶的化学改性中占有很重要的地位。

目前，氢化改性正由固体胶向乳胶、液体胶发展，由改善老化性能向赋予热塑性能以及制备现有合成方法难以合成的新型微观结构弹性体材料的方向发展。

关键词：橡胶氢化反应器一、研究背景氢化改性的范围也已经从氢化SBS和NBR扩至氢化NBR胶乳等，氢化后的弹性体均达到了高性能、高附加值的目的。

氢化丁腈橡胶（HNBR）是通过有选择地使丁腈橡胶（NBR）中的碳-碳双键加氢获得[1]。

氢化丁腈橡胶的化学结构决定了其独特的性能[2-5]，使HNBR不仅保持了NBR的优良性能，而且还具有优异的耐热性能和耐油性能，突出的耐臭氧化性能，而耐硫化氢性能是HNBR 的最大特性，是其他耐油橡胶无法比拟的。

HNBR广泛用于汽车工业中的各种油罐、密封件、燃料泵隔膜及阀门的套衬垫等[6，7]。

橡胶加氢在合成橡胶技术中日渐突出，对加氢技术和设备的要求也越来越高。

加氢由工艺决定，加氢精制、加氢处理与加氢裂化工艺中的反应器都可以叫做加氢反应器。

加氢反应器是加氢装置的核心设备，其操作条件相当苛刻。

压力高、温度高、难操作、介质易燃易爆，所以技术要求高，造价昂贵。

在反应器制造工艺上，有单层结构与多层结构两种，其中单层一般采用锻焊结构，多层分绕带式、热套式等方式。

主要满足安全要求，耐高温高压，耐氢蚀氢脆。

另外关键技术还在于反应内部构件上，主要有：入口扩散器、上分配盘、防垢吊篮、催化剂支撑栅、冷氢箱与分配盘、出口收集器、冷氢管、热电偶等。

加氢反应一般为放热反应，还要求能导出反应热，易于调温做到恒温操作。

对于加氢设备的核心——加氢反应器进行分类，按高温介质是否直接与筒壁接触，可以分为热壁结构和冷壁结构，性能如下表所示：根据提供的加氢工艺流程，选用适宜的反应器类型。

热壁加氢反应器设计和使用的几点探讨

1.1 设计条件
用钢防止脱碳和微裂纹的操作极限”，通常称为纳尔逊曲线。上述材料在温度超过 260 ℃时，就不能耐
工艺数据至少应包括介质种类及特性、介质成硫化氢等腐蚀，若腐蚀裕度不能接受，就必须采用
———————————————— 收稿日期：2007－06－11 作者简介：史晓红（1972－），女，河北保定人，1993 年毕业于华中理工大学汉口分校化工机械专业，工学学士，工程师，现任荆门炼化工程设计有限公司设备压力容器设计审核人。
（1）短期停工，如循环氢压缩机、加热炉等的抢修，将反应器内充氮保持正压，并将反应器温度维持在较高水平如 100 ℃以上。
（2）停工大修期间，卸剂时采用氮气保护，内构件采用 3％的苏打水浸泡，反应器内壁采用 3％的苏打水浸泡或喷淋，水中氯离子含量要小于 50 ppm。
3 结束语
热壁加氢反应器是石油化工的一项关键设备，因此在运行期间应严格执行操作规程，在开停工中采取合理的开、停工程序，有必要时增加脱氢工艺，减少残余氢含量；对挂片试块进行定期检测分析，为反应器的安全使用提供较为准确的依据。
1 设计
1.2 主体材料的选择
热壁加氢反应器加氢反应器的设计首先是根据主体专业（或客户）提供的有关工艺数据确定设计条件，然后根据设计条件选用主体材料，确定结构，并制订详尽而严密的技术规范和要求。
热壁加氢反应器的主体材料选择主要是考虑氢腐蚀，普遍采用 Cr-Mo 合金钢，最有代表性的是 SA387 中 Gr2，Gr12，Gr11 和 Gr22[2]。通常称为 0.5Mo 钢，1Cr-0.5Mo 钢,1.25Cr-0.5Mo 钢和 2.25Cr-1Mo 钢。选用原则是根据 API941 出版物中的图 1“临氢作业