加氢反应器介绍
No.01-加氢反应器
第一章 加氢反应器反应器是加氢裂化装置的核心设备，它操作于高温、高压、临氢(含H 2S)环境下，且进入到反应器内的物料中往往含有硫和氮等杂质。
由于加氢反应器使用条件苛刻，在反应器的发展历史上主要围绕提高反应器使用的安全性。
为确保加氢裂化反应器的安全运行，有必要了解反应器的结构、原理、损伤形式和对策。
一、反应器的分类1、按主体结构分加氢反应器按其主体结构特点可以分为锻焊结构、板焊结构和多层结构。
其断面结构及特征如下表1-1所示。
表1-1 各种结构反应器的特征分类锻焊结构板焊结构多层结构结构断面条件可用于高温高压场合。
其最高温度取决于材料的性能(如抗氢腐蚀等)。
可用于高温高压场合。
其最高温度取决于材料的性能(如抗氢腐蚀等)。
可用于高压，但温度不宜太高。
因为它存在结构上不连续性的特点，会造成较大的热应力和因缺口效应而使疲劳强度下降等。
所以对于大于350℃和温度、压力有急剧波动的场合谨慎选用。
适用范围最大厚度 约450mm 约300mm总厚约600mm。
一般内筒厚20mm，层板厚4～8mm。
选材要求(1)选用满足力学性能和抗环境脆裂(如氢腐蚀)性能的材料。
(2)为防止H 2S腐蚀在内表面堆焊不锈钢堆焊层。
(1)选用满足力学性能和抗环境脆裂(如氢腐蚀)性能的材料。
(2)为防止H 2S腐蚀在内表面堆焊不锈钢堆焊层。
(1)内筒选用抗氢腐蚀和H 2S的材料(如不锈钢)。
(2)层板可以采用高强钢，以利设备轻量化。
焊缝仅有环焊缝，对提高反应器耐周向应力的可靠性有利，而且焊缝少有纵、环焊缝，焊缝多。
焊接工作量大。
有纵、环焊缝，焊缝多。
但焊缝系薄(较薄)板焊接，其质量较易保证。
焊后热处理 必须 必须 一般不进行 射线或超声检测 易 易 难声发射检测 易较易较易本装置反应器R1001、R1002均为锻焊结构反应器。
2、按使用状态的分类型式及其特征反应器按其使用状态下高温介质是否直接与器壁接触可分为热壁结构和冷壁结构。
芳烃加氢反应器-概述说明以及解释
芳烃加氢反应器-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述芳烃加氢反应器是一种重要的工业反应器，它用于将芳烃类化合物加氢反应，从而产生一系列烃类产物。
在化工领域，芳烃加氢技术被广泛应用于石油加工、燃料生产、化工合成等领域。
该技术通过催化剂的作用，可以实现芳烃分子中的芳香环结构裂解和氢原子的插入，从而提高产品的燃烧性能、改善催化剂的稳定性，并减少有害气体的排放。
本文将重点介绍芳烃加氢反应器的原理、设计要点和性能优化方面的内容，希望能为相关领域的研究者和工程师提供参考和启发。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分，将对芳烃加氢反应器的背景和意义进行概述，介绍文章的结构和目的。
在正文部分，将详细介绍芳烃加氢反应器的原理、设计要点和性能优化方法。
最后，在结论部分将对整个文章进行总结，展望芳烃加氢反应器的应用前景，并得出结论。
通过这样的结构安排，将全面系统地介绍芳烃加氢反应器的相关知识，为读者提供一份全面的参考资料。
1.3 目的本文旨在对芳烃加氢反应器进行深入探讨，探讨其原理、设计要点以及性能优化方法。
通过对芳烃加氢反应器的研究，我们旨在为工程实践提供有益的指导，促进该技术在化工领域的应用与推广。
同时，通过对反应器的性能优化进行探讨，我们希望为提高芳烃加氢反应器的效率和产物质量提供参考，从而推动相关研究领域的发展与进步。
最终，本文旨在为芳烃加氢反应器技术的发展做出贡献，促进能源转化与环境保护的可持续发展。
2.正文2.1 芳烃加氢反应器原理芳烃加氢反应器是一种用于将芳烃（如苯、甲苯等）转化为饱和烃（如环己烷、环庚烷等）的重要装置。
该反应器的原理基于芳烃分子在催化剂的作用下与氢气发生加氢反应，去除芳环的不饱和结构，从而生成饱和的烃分子。
在芳烃加氢反应过程中，催化剂扮演着至关重要的角色。
常用的催化剂包括贵金属催化剂（如铂、钯等）以及氧化锆、氧化铝等氧化物催化剂。
这些催化剂能够吸附芳烃分子并提供活化的表面，促使芳烃分子与氢气发生反应。
加氢反应器
加氢反应器1. 简介加氢反应器是一种常见的化工设备，主要用于加氢反应过程，将原料与氢气在催化剂的存在下，通过一系列的化学反应将原料转化为目标产物。
加氢反应器广泛应用于石油化工、化学工程、能源和环境等领域。
2. 加氢反应原理加氢反应是指在高温高压条件下，将原料与氢气反应，通过催化剂的作用将原料分子中的氧、硫、氮等杂质元素除去，使其转化为更纯净的化合物。
常见的催化剂有镍、钼、铂等。
加氢反应的反应原理如下：A + H2 -> B其中，A为原料，H2为氢气，B为产物。
在催化剂的存在下，原料分子中的氧、硫、氮等杂质元素被氢气还原，形成更纯净的产物。
3. 加氢反应器的结构加氢反应器的结构主要包括反应器本体、加热器、冷却器、混合器、储氢罐等组成部分。
3.1 反应器本体反应器本体是加氢反应器的核心部分，主要用于容纳催化剂和反应物，提供反应的空间。
常见的反应器本体材料有不锈钢、合金钢等，能够承受高温高压的反应条件。
3.2 加热器加热器用于提供反应器所需的加热能量，使反应器内的反应物达到适宜的反应温度。
加热器常采用电加热、蒸汽加热等方式。
3.3 冷却器冷却器用于控制反应器内部的温度，避免反应过热。
冷却器通常采用水冷却或空气冷却方式。
3.4 混合器混合器用于将原料和氢气充分混合，提供更大的反应接触面积，加快反应速率。
3.5 储氢罐储氢罐用于储存和供应反应所需的氢气，保证反应器内氢气的供应充足和稳定。
4. 加氢反应器的应用加氢反应器在石油化工、化学工程、能源和环境等领域有广泛的应用。
4.1 石油化工在石油化工行业中，加氢反应器被广泛用于炼油、裂解和重整等工艺过程中。
通过加氢反应，可以将原油中的硫化物、氮化物、挥发性有机物等杂质去除，得到更纯净的燃料和化工产品。
4.2 化学工程在化学工程中，加氢反应器常用于催化加氢、催化还原等反应过程。
通过加氢反应，可以将有机物转化为更稳定、更活性的化合物，提高反应的选择性和产率。
《加氢反应器简介》课件
THANKS
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封头
加氢反应器的两端，通常 采用球形或椭圆形封头， 用于密封和固定反应器。
催化剂床
加氢反应器中的核心部分 ，通常由多个催化剂层叠 而成，用于促进氢化反应 。
附件与组件
入口/出口接管
用于连接加氢反应器与其 他设备，以便原料和产品 的进出。
支座
支撑加氢反应器的底座， 通常由混凝土或钢材制成 。
视镜
观察加氢反应器内部情况 的窗口，通常由耐高压、 耐腐蚀的材料制成。
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contents
目录
• 加氢反应器概述 • 加氢反应器的结构 • 加氢反应器的应用 • 加氢反应器的操作与维护 • 加氢反应器的发展趋势与挑战
01
加氢反加氢反应器是一种重要的工业设备，用于在氢气存在下进行 化学反应。
详细描述
加氢反应器是一种专门设计的工业设备，用于在高温高压条 件下，在氢气存在下进行各种化学反应。它具有高效、安全 、环保等特点，广泛应用于石油、化工、制药等领域。
石油工业是加氢反应器应用最广泛的领域之一。在石油工业 中，加氢反应器主要用于将石油中的硫、氮等杂质去除，提 高石油产品的质量和稳定性。
加氢反应器在石油工业中还用于生产高品质的燃料和润滑油 。通过加氢反应器，可以将石油中的烯烃和芳烃进行加氢饱 和，生产出高品质的燃料和润滑油。
化学工业
在化学工业中，加氢反应器主要用于生产高纯度化学品和 精细化学品。例如，加氢反应器可以用于生产高纯度的乙 醇、丙酮、丁醇等化学品，以及用于生产农药、染料、香 料等精细化学品。
详细描述
根据用途和结构，加氢反应器有多种类型。常见的类型包括固定床加氢反应器、 流化床加氢反应器和搅拌釜加氢反应器等。不同类型的加氢反应器适用于不同的 化学反应和生产工艺，具有广泛的用途。
加氢反应器简介
内件 名称
设置目的及有关说明
典型 结构型式
注意要点
气 液 分 配 盘
使进入反应器的物料均 匀分散， 匀分散，与催化剂颗粒有 效地接触， 效地接触，充分发挥催化 剂的作用。 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 抽吸)喷射型 为溢流型和 抽吸 喷射型 两类或二者机理兼有的综 合型。 合型。
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； 时可能引起被压弯的问题； 顶部垂直插入的热电偶套 当长度较长时， 管，当长度较长时，要适当 设置导向结构， 设置导向结构，以利操作受 热时伸长不受阻碍。 热时伸长不受阻碍。
热电偶
LPEC @ 2004 中国石化集团洛阳石油化工工程公司
加氢反应器大型化 为了获得较佳的经济效益， 为了获得较佳的经济效益，装置日趋大 型化，也带来了反应设备的大型化。 型化，也带来了反应设备的大型化。
例如： 例如：
国外加氢反应器大型化进展例
国内加氢反应器大型化进展例
加氢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
反应器本体结构特征
内件 名称
设置目的及有关说明
典型 结构型式
注意要点
热 电 偶
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 见图9 见图 进行管理。 进行管理。热电偶的安装有 从筒体上径向插入和从反应 (a)(b)(c) 器顶封头上垂直方向插入。 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。 截面的和仅插入一定长度的。
见图6 见图 (a)(b)
加氢反应器结构设计与优化现状分析
加氢反应器结构设计与优化现状分析加氢反应器是化工生产中常用的一种反应器，主要用于将氢气与有机化合物进行反应，将其加氢转化成更稳定和更有价值的产物。
由于其在化工生产中的重要性，对加氢反应器的结构设计与优化现状进行分析具有重要意义。
一、加氢反应器的结构设计加氢反应器通常采用垂直或水平布置，其结构设计主要包括反应器壳体、密封装置、进出料口、换热器、搅拌装置等部分。
反应器壳体是加氢反应器的主体结构，通常采用优质合金钢材料制造，以满足高压高温条件下的工作要求。
密封装置是保证反应器内部气体不泄漏的关键部件，对其密封性能要求较高。
进出料口以及换热器则是用于将原料物料输送到反应器内部，并通过换热器来调节反应器内部的温度。
搅拌装置则是用于保证反应物料的均匀混合，并促进反应的进行。
二、加氢反应器的优化现状1. 结构设计优化目前，加氢反应器的结构设计优化主要体现在壳体材料的选用和结构的改进上。
壳体材料的选用对于反应器的安全运行具有重要影响，因此近年来，众多研究人员都致力于开发新型的反应器壳体材料，以提高其耐压耐温性能。
也有研究人员针对反应器的结构进行了改进，例如采用双壳结构设计，以提高其换热效率，降低工艺能耗等。
2. 运行优化加氢反应器的运行优化主要包括反应条件的优化、搅拌速度的调节、换热器的设计等方面。
在反应条件的优化方面，研究人员通过对反应温度、压力、催化剂种类及用量等进行优化，以提高反应的选择性和收率。
针对搅拌速度的调节和换热器的设计也是关键的运行优化手段，能够有效提高反应器的热传导效率，从而优化反应器的运行性能。
三、加氢反应器的发展趋势随着化工工艺的不断发展和技术的不断进步，加氢反应器领域也将迎来一系列新的发展趋势。
新型壳体材料的研发将成为未来重要的发展方向，如高温合金、碳纤维复合材料等，将为加氢反应器的安全运行提供更多选择。
新型催化剂和反应条件的研究将继续推动加氢反应器的性能提升，使其在有机化工反应中发挥更大的作用。
加氢反应器介绍
在催化剂床层上面，采用分配盘是为了均布反应介质，改善其流动状况，实 现与催化剂的良好接触，进而达到径向和轴向的均匀分布。
反应器顶部分配盘
3. 积垢篮
由不同规格的不锈钢金属网和骨架构成的篮框，置于反应器上部催化剂床层的顶 部，可为反应物流提供更大的流通面积，在上部催化剂床层的顶部扑集更多的机 械杂质的沉积物，而又不致引起反应器压力降过快地增长；积垢篮框在反应器内 截面上呈等边三角形均匀排列，其内是空的（不装填催化剂或瓷球），安装好后 要须用不锈钢链将其穿连在一起，并牢固地拴在其上部分配盘地支撑梁上，不锈 钢金属链条要有足够地长度裕量（按床层高度下沉5％考虑），以便能适应催化剂 床层的下沉。
括循环氢与新氢气)混合后一起进入换热器与反应生成物换热至300℃
左右，然后进加热炉预热(另一种流程是原料油不进加热炉而只有循 环氢进加热炉预热，在炉出口与换热后的原料油混合，这种流程可以
减少炉管结焦)，预热后从反应器顶部进入，在反应器内反应后由底
部排出，经与新鲜原料、循环氢换热后再进入空冷器冷却，冷凝下来 的油和不冷凝的油气和氢气进入高压分离器，油气分离，氢气从高压
4)应力的影响 在高温氢腐蚀中，应力的存在肯定会产生不利的影响。在高温氢 气中蠕变强度会下降。特别是由于二次应力(如热应力或由冷作加工所 引起的应力)的存在会加速高温氢腐蚀。
高温氢腐蚀的防止措施 高温高压氢环境下高温氢腐蚀的防止措施主要是选用耐高温氢腐 蚀的材料，工程设计上都是按照原称为“纳尔逊(Nelson)曲线”来选 择的。 尽量减少钢材中对高温氢腐蚀不利影响的杂质元素（Sn、Sb）。 制造及在役中返修补焊后必须进行焊后热处理。 操作中严防设备超温。 控制外加应力水平。
防止氢脆的若干对策 要防止氢脆损伤发生，主要应从结构设计上、制造过程中和生 产操作方面采取如下措施： (1)尽量减少应变幅度，这对于改善使用寿命很有帮助。 (2)尽量保持TP347堆焊金属或焊接金属有较高的延性。为此，一是 要控制TP347中δ—铁素体含量，以避免含量过多时在焊后最终热处理 过程转变成较多的相而产生脆性；二是对于前述那些易发生氢脆的部 位，应尽量省略TP347堆焊金属或焊接金属的焊后最终热处理，以提 高其延性。 (3)装置停工时冷却速度不应过快，且停工过程中应有使钢中吸藏的 氢能尽量释放出去的工艺过程，以减少器壁中的残留氢含量。 (4)尽量避免非计划紧急停工(紧急放空)。
加氢反应器的设计要求和结构分析
加氢反应器的设计要求和结构分析加氢反应器是一种广泛应用于化工领域的重要设备，用于加氢反应过程中的催化剂反应。
设计合理的加氢反应器可以提高反应效率，减少能耗和资源消耗，并保证反应器的安全性和可靠性。
本文将从设计要求和结构分析两个方面来详细介绍加氢反应器。
第一部分：设计要求1.反应性能要求：加氢反应器的设计要满足催化剂所需的温度、压力和反应物料质量的要求，以达到预期的反应转化率和选择性。
2.反应器稳定性要求：加氢反应是一个高温、高压、多相反应过程，反应器的设计需要考虑温度和压力的变化对反应器的影响，保证反应器在长时间运行中的稳定性和可靠性。
3.反应器安全性要求：加氢反应器需要防止发生爆炸、泄漏和其他安全事故，设计应考虑材料的选择、结构的强度和可靠性，并配备相应的安全阀和监测装置。
4.反应器能耗要求：加氢反应器需要考虑能源消耗的问题，设计应尽量减少能源损失和能源的使用量。
5.维护和操作要求：加氢反应器的设计应考虑维护和操作的便利性，包括设备的清洁、检修和催化剂的更换等。
第二部分：结构分析1.反应器本体：反应器主体通常采用厚壁碳钢或合金钢材料制作，以满足高温和高压的要求。
反应器内部需要进行防腐蚀处理，以减少材料与反应物之间的化学反应。
2.热交换系统：加氢反应过程中会释放大量的热量，需要通过热交换器进行散热，保持反应器温度的稳定。
热交换器通常采用壳管式结构，利用冷却介质与反应物之间的热交换来降低温度。
3.催化剂装置：催化剂是加氢反应的核心部分，它可以提高反应速率和选择性。
催化剂床通常是由一层或多层催化剂颗粒组成，通过进料系统将反应物料均匀地输送到催化剂床上进行反应。
4.进料与出料系统：加氢反应器需要有一个输送进料和收集产物的系统，确保反应物料的均匀分布和产物的及时收集。
进料系统通常包括进料管、分配器和喷嘴等。
出料系统通常包括产物收集装置、泵和管道等。
5.控制系统：加氢反应器需要配备一个可靠的控制系统，用于监测和控制反应温度、压力和催化剂床的状况等。
加氢反应器及催化裂化反应器介绍
加氢反应器及催化裂化反应器介绍一、加氢反应器：加氢反应器本体一般由高压容器制成，以承受高温、高压条件下的反应。
加氢催化剂则是加氢反应的关键组成部分，选择合适的加氢催化剂可以实现高效的加氢反应。
常用的加氢催化剂有铜、镍、钴等金属催化剂和硫化物催化剂。
反应物进料系统将待加氢的原料输送到反应器中，同时也要考虑控制反应温度和压力。
氢气供应系统负责提供所需的氢气，冷却系统则用于在反应过程中控制反应温度，避免过热。
二、催化裂化反应器：催化裂化反应器是一种用于催化裂化反应的设备，催化裂化是指通过在高温、低压下将高沸点的石油馏分裂解为低沸点产品的过程。
催化裂化反应器通常由反应器本体、催化剂、原料进料系统、反应产物分离系统和废气处理系统等组成。
反应器本体一般由高温、高压的容器制成，用于承受裂化反应的压力和温度。
催化剂是催化裂化反应的核心，选择合适的催化剂可以提高反应效率和产品质量。
常见的催化剂有二氧化硅、氯化氢处理的沸石等。
原料进料系统用于将待裂化的石油馏分输送到反应器中，并且控制进料的流量和温度。
反应产物分离系统常包括分离器、冷凝器和分馏塔等设备，用于将产物中的气体、液体和固体分离，提取纯净的产品。
废气处理系统则是用于处理反应过程中产生的废气，以减少对环境的影响。
催化裂化反应器在石油炼制工艺中起到重要作用。
它可以将重质石油馏分裂解为轻质馏分，如汽油、柴油和液化石油气等，提高石油产品的附加值和利用率。
总结：加氢反应器和催化裂化反应器是石油化工领域常见的反应设备。
加氢反应器主要用于将不饱和化合物加氢饱和，提高产品质量；催化裂化反应器主要用于将高沸点的石油馏分裂解为低沸点产品，提高产品附加值。
了解这两种反应器的结构和工作原理对于研究和优化石油化工过程具有重要意义。
加氢裂解反应器
加氢裂解反应器：加氢裂解反应器是一种重要的工业设备，主要用于在加氢条件下将重质油或煤等原料进行裂解，以生产轻质油品或燃料。
加氢裂解反应器有多种类型，包括一段法和两段法。
一段法是指只有一个加氢反应器，原料的加氢精制和加氢裂化在一个反应器内进行。
两段法则包括两个反应器，第一个反应器主要用于加氢精制，除去原料中的氮、硫化物等杂质，第二个反应器则进行加氢裂化，使重质油品转化为轻质油品。
加氢裂解反应器的操作条件通常包括高温、高压和氢气存在。
在反应过程中，原料与氢气混合后进入反应器，在催化剂的作用下进行裂解反应。
由于反应温度较高，通常需要使用耐高温的钢材制造反应器。
同时，由于反应压力较高，需要使用压力容器进行储存和操作。
在工业生产中，加氢裂解反应器的应用越来越广泛，尤其是在石油化工和煤化工领域。
通过加氢裂解反应器，可以生产出高品质的油品和燃料，满足市场需求，同时也可以降低污染物排放，促进环保。
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。
加氢反应器及催化裂化反应器介绍
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。
催化加氢原理
催化加氢原理加氢反应器是一种加氢精制反应器，通常用来从汽油中除去重质馏分，使油品具有更高的辛烷值，即增加抗爆性，改善发动机燃烧性能。
加氢精制反应器的特点是反应过程均匀性高，工艺条件稳定，操作简单易控制，无需搅拌和传热设备，因此加氢精制反应器已经广泛应用于石油化工生产中。
如果是均相反应，例如合成氨的合成，就是气固相催化反应。
如果是非均相反应，例如合成气的甲烷化反应，就是液液相催化反应。
而加氢精制反应器，由于在工艺设计上考虑了两种情况，所以可以同时满足这两种反应模式。
在反应器中的气相或液相上进行各种化学反应都属于均相反应。
在均相反应中反应物不断地在反应器中转移，反应混合物的温度和浓度都是恒定的。
但是均相反应又有其不足之处：在非均相反应中，虽然反应物在反应器中不断地转移，但是反应速率和温度、压力等外界条件是随时间变化的。
因此，它与均相反应相比反应速率较慢、温度较低、压力较高。
当然还有另外一种形式的非均相反应，即多相反应，即反应过程中反应物分别在反应器的几个部位同时发生反应，例如在沸腾床反应器中发生的反应。
反应器内压力较低，适用于低压反应。
反应过程中，原料气不参与反应，只起到分离作用，因此压力不高。
但是由于反应速率不快，因此对反应器有严格的要求，不仅材质必须耐高压，而且反应器的容积也不能太大。
催化加氢反应器其实在设计催化加氢反应器时，大家都知道应该采用合理的设计方案，合理的设计方案可以避免催化剂过早失活，也可以避免活性较高的脱氢催化剂氧化分解；也可以保证较高的净化效率。
但是有很多工厂为了降低能耗，所以会把反应器设计得非常大。
大家想一想，既然采用非均相催化反应，那么我们采用的催化剂的粒径应该是非常小的，大概只有纳米级甚至亚微米级。
大家可能感觉这样的催化剂怎么可能存在呢？其实现在科技水平越来越先进，人类利用光电子技术将催化剂颗粒做得极小，并将表面包覆，从而达到提升催化活性的目的。
加氢反应器的基本工作原理
加氢反应器的基本工作原理
加氢反应器是一种常用的化学反应设备，包括工业加氢反应器和实验室加氢反应器。
其基本工作原理如下：
1. 原料进料：加氢反应器的原料通常是有机化合物，例如烯烃、酮、醛等。
原料通过管道进入反应器中。
2. 催化剂：加氢反应器内通常装有催化剂，在反应过程中起到催化作用。
常用的催化剂包括金属（如铂、铑、钯）和合金。
催化剂的选择通常与反应物的性质和反应条件有关。
3. 加氢反应：在反应器内，原料与氢气发生加氢反应。
加氢反应是一种氢气与有机化合物发生原子或分子间水素转移反应的过程。
加氢反应可以使原料分子中的不饱和键被氢气加成饱和键，生成饱和化合物。
4. 温度和压力控制：加氢反应的温度和压力通常是反应条件的重要参数。
适当的温度可以提高反应速率和选择性，而适当的压力可以增加氢气溶解度和反应的进行。
5. 产品分离：在反应结束后，得到的产物需要进行分离。
分离通常通过蒸馏、萃取、吸附等方法来实现。
加氢反应器介绍 ppt课件
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。
按反应器本体结构分类： 分为单层结构、多层结构。单层结构包括钢板卷焊及
锻焊结构；多层结构一般有绕带式及热套式。
煅焊 结构 反应 器制 造过 程
加氢过程由于存在有气、液、 固三相的放热反应，欲使反应进料 （气、液两相）与催化剂（固相） 充分、均匀、有效地接触，加氢反 应器设计有多个催化剂床层，在每 个床层的顶部都设置有分配盘，并 在两个床层之间设有温控结构（冷 氢箱），以确保加氢装置的安全平 稳生产和延长催化剂的使用寿命。
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。
加氢反应器介绍
பைடு நூலகம் 1、加氢反应器分类
2、典型加氢反应器结构
目录 3、加氢反应器内部催化剂装填
4、典型的加氢反应过程
5、影响加氢反应深度的条件
一、加氢反应器分类 1、（按照工艺流程及结构分类） 1. 固定床反应器 2. 移动床反应
器 3. 流化床反应器 4.鼓泡床 反应器 固定床反应器使用最为广泛（气液 并流下流式）
2、 加氢脱氮反应：含氮化合物对产品质量的稳定性有较大危害， 并且在燃烧时会排放出NOX污染环境，同时会使油品变色。石油馏 分中的含氮化合物主要是杂环化合物，非杂环化合物较少。杂环氮 化物又可分为非碱性杂环化合物(如吡咯)和碱性杂环化合物(如吡 啶)。
(1)非杂环化合物
非杂环氮化合物加氢反应时脱氮比较容易，如脂族胺类 （RNH2)：
固定床反应器每一催化剂床层下部均安装有若干根卸料管，跨过催化剂支撑盘、 物料分配盘及冷氢箱，通向下一床层，作为在反应器停工卸除催化剂的卸剂通道。
5. 冷氢管
烃类加氢反应属于放热反应，对多床层的加氢反应器来说， 油气和氢气在上一床层反应后温度将升高，为了下一床层继续 有效反应的需要，必须在两床层间引入冷氢气来控制温度。将 冷氢气引入反应器内部并加以散布的管子被称为冷氢管。
二、加氢反应器结构 加氢过程由于存在有气、液、固三 相的放热反应，欲使反应进料（气、 液两相）与催化剂（固相）充分、 均匀、有效地接触，加氢反应器设 计有多个催化剂床层，在每个床层 的顶部都设置有分配盘，并在两个 床层之间设有温控结构（冷氢箱）， 以确保加氢装置的安全平稳生产和 延长催化剂的使用寿命。
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。
加氢反应器介绍
4.加氢反应器发展第四阶段的特点
第四代是开发了高强度Cr-Mo钢和添加v的改进型 Cr-Mo钢，这些新钢种即使在450 ℃以上的条件 下，也能具有较高的强度，并能长期连续运转，发 挥其良好的可靠性，使反应器技术进人一个新时代。 这个时期的特点：2.25Cr-1Mo钢反应器母材的J 系数100(%)，回火脆化倾向性评定vTr54+2.5 AvTr54＜+10℃；添加V的改进型Cr-Mo钢分为3Cr1Mo-V系列钢和2.25Cr-1 Mo-V系列钢，3Cr-1 MoV系列钢比2.25Cr-1Mo-V系列钢开发应用早5年， 但后者比前者的用途更广、发展前景更好。添加V 的改进型Cr-Mo钢与2.25Cr-1Mo钢相比有很多的优 点。因此第四代反应器主要是添加V的改进型Cr-Mo 钢加氢反应器的研制应用，所以称为更新期.
5． 对选材的建议
a）炼油工业的加氢反应器应优先考虑采用 F22因其单位重量价格最低。 b）应做详细的技术经济比较，包括运输费用 和其可行性。在炼油工业中若采用F22V或 F3V要详细核实与F22反应器总体重量相差的 百分数，而不仅是反应器壁厚相差的百分数， 然后再与价差相比。应当指出：目前我国的制 造技术水平可以对这三种材料的厚壁加氢反应 器实施分段交货，在现场拼焊对接质量完全可 以保证，不需要因运输的原因减轻重量而采用 F22V或F3V，或耗巨资改建加固道路和桥梁.
一：加氢反应器的四个发展阶段
早期的加氢反应多数是用高强度Cr-Mo钢钢板(少 数是用Cr-Mo锻件)为外层、以不锈钢复合钢板为 内层焊接成，这种结构不利于用超声进行在役设 备的检查，所以在1970年前后被内壁堆焊不锈 层的板和锻焊结构所代替，而且锻焊结构的反应 器的例逐年增多。随着炼油厂在役设备的定期检 查各种问题的出现及其不断的研究解决，设计研 单位对设备材料与结构不断做出改进，使设备断 向高温、高压、大型化、长寿命方向发展。目前 为止，加氢反应器制造按技术、质量和改过程， 可以划分为四个时代:第一代是引进期(19651972)、第二代是改良期(1973-1980)、第三代是 成熟期(1981-1987)、第四代是更新期(1988一现 在)。
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加氢反应器介绍
加氢反应器是加氢裂化装置的核心设备，它操作于高温、高压、临氢(含H2S)环境下，且进入反应器内的物料中往往含有硫和氮等杂质。
由于加氢反应器使用条件苛刻，在反应器的发展历史上主要围绕提高反应器使用的安全性。
所以无论是设计还是制造，除了需要强调使用性能外，还必须强调其安全性能。
1.影响加氢过程的因素
1.1氢气分压
提高氢分压有利于加氢过程反应的进行，加快反应速度。
在固定反应温度及其他条件下，压力对转化深度有正的影响。
产品的质量受氢分压影响较大。
1.2 反应温度
影响反应速率和产品的分布和质量。
1.3 空速
空速影响反应器的体积和催化剂用量，降低空速对于提高加氢过程反应的转化率是有利的。
1.4 氢油比
氢油比对加氢过程的影响主要有三个方面：影响反应的过程；影响催化剂使用寿命；过高的氢油比将增加装置的操作费用及设备投资。
2.加氢反应器可能发生的主要损伤型式有哪些呢？
2.1 高温氢腐蚀
在高温高压操作状态下，侵入并扩散在钢中的氢与固溶碳或不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷；
即Fe3C+4[H]→CH4+3Fe。
影响高温氢腐蚀的主要因素温度、压力和暴露时间的影响、合金元素和杂质元素的影响、热处理的影响、应力的影响。
2.2 氢脆
氢脆是由于氢残留在钢中所引起的脆化现象。
产生了氢脆的钢材，其延伸率和断面收缩率显著下降。
2.3 高温H2S腐蚀
硫化氢和氢气共存条件下，比硫化氢单独存在时对钢材产生的腐蚀还要更为剧烈和严重。
其腐蚀速度一般随着温度的升高而增加。
2.4 连多硫酸应力腐蚀开裂
连多硫酸(H2SXO6，x＝3-6)与作用对象中存在的拉应力共同作用发生的开裂现象。
2.5 铬钼(Cr-Mo)钢的回火脆性
铬钼钢在325~575℃温度范围内长时间保持或从此温度范围缓慢地冷却时，其材料的破坏韧性就引起劣化的现象，这是由于钢中的微量杂质元素和合金元素向原奥氏体晶界偏析，使晶界凝集力下降所至。
2.6 奥氏体不锈钢堆焊层的剥离
反应器本体材料的Cr-Mo钢和堆焊层用的奥氏体不锈钢具有不同的氢溶解度和扩散速度，使堆焊层过渡区的堆焊层侧出现了很高的氢浓度；在高温高压操作状态下氢向反应器器壁侵入，在停工时氢会从器壁中逸出。
从而导致奥氏体不锈钢堆焊层的剥离。
2.加氢反应器的设计方法
设计方法主要有常规设计和分析设计两种计算方法。
2.1 常规设计法
常规设计基于弹性失效准则，可供使用的规范有美国ASME《锅炉及压力容器规范》第Ⅷ卷第一册以及我国GB150－2011《压力容器》等。
常规设计主要计算机辅助软件有:
针对ASME规范的PVElite-2017
针对GB150的SW6-2011
2.2 分析设计法
分析设计基于塑性失效准则，可供使用的规范有美国ASME 锅炉及压力容器规范》第Ⅷ卷第二册以及我国JB4732《钢制压力容器——分析设计标准》等。
“分析设计”要求对反应器的有关部位的应力进行详细计算及按应力的性质进行分类，并对各类应力及其组合进行评价，同时对材料、制造、检验提出了比“常规设计”更高的要求，从而提高了设计的准确性与使用可靠性，但相对设计费用大大增加。
分析设计主要计算机辅助软件有:
ANSYS经典版和workbench有限元应力分析软件
3.加氢反应器在设计上需要注意什么呢？
3.1高温氢腐蚀
①在选材上。
a）正确选择能抵抗氢腐蚀的材料，严格以最新版的纳尔逊曲线为依据；
b）尽量减少钢材中对氢腐蚀不利影响的杂质元素(如Sn、Sb)；
c）主材应采用正火（允许加速冷却）+回火的处理制度，不允许淬火。
②在热处理上。
设备必须进行焊后热处理。
③在操作指导上。
a）严格禁止设备超温；
b）控制外加应力水平（不要急剧升温或者降温，升压或者降压）。
3.2氢脆
①氢脆的敏感性一般是随钢材强度的提高而增加；钢材强度不要超过设计规定值。
且要注意降低焊接热影响区的硬度，所以设计文件应该规定焊缝及其热影响区的硬度。
②钢的显微组织对氢脆有影响，通过无损检测消除宏观缺陷。
③残余应力对氢脆有影响，通过热处理消除残余应力。
3.3 高温H2S腐蚀
内壁堆焊TP309L+TP347奥氏体不锈钢（奥氏体不锈钢抵抗高温H2S腐蚀能力很强）。
3.4 连多硫酸应力腐蚀开裂
①选用超低碳或稳定型的不锈钢，如Tp321、Tp347。
②结构设计上应尽量避免有应力集中的结构。
3.5 铬钼(Cr-Mo)钢的回火脆性
设计时严格控制材料化学成分中的杂质元素(如P、Sn、As、Sb)和某些合金元素(如Si、Mn等)
3.6 奥氏体不锈钢堆焊层的剥离
①在选材上。
从材质上加以改进，例如降低Cr-Mo钢母材中的C含量，而通过添加V等能弥补由于C量的降低可能影响强度下降的元素，控制Tp.347堆焊金属中的Nb
的适当含量等等；
4.加氢反应器在制造上需要注意什么呢？
4.1高温氢腐蚀
在制造上，应采用碱性焊条，控制焊条的含水量，焊接材料需作熔敷金属扩散氢试验。
焊接时应焊前预热，控制层间温度，焊后消氢。
设备必须进行焊后热处理。
4.2氢脆
在制造上
a）尽量减少应变幅度，降低热应力和避免应力集中。
如加大倒角，采用圆滑过渡的结构，控制焊缝余高。
b)尽量保持Tp.347堆焊金属或焊接金属有较高的延性。
控制Tp.347不锈钢堆焊金属中的δ铁素体含量小于10%(下限应大于3％)；对于容易发生氢脆的部位TP.347要在PWHT后进行。
规定适宜的焊后热处理规范，尽量减少δ铁素体转变成σ相的量。
4.3高温H2S腐蚀
在制造上，制造厂应复验材料的硫、磷含量，严格控制焊缝和母材热影响区的硬度，热处理前后及时测量其硬度值。
设备焊接完毕后，焊接接头除了要做100%RT检测，还应增加100%UT检测，确保焊缝无缺陷。
4.4连多硫酸应力腐蚀开裂
制造上要尽量消除或减轻由于冷加工和焊接引起的残余应力，并注意加工成不形成应力集中或应力集中尽可能小的结构。
不允许打焊缝钢印，严禁强力组装，采用合适的热处理工艺，消除焊接应力和冷加工应力。
4.5铬钼(Cr-Mo)钢的回火脆性
制造上尽量减少热加工的次数，减少制造过程对铬钼(Cr-Mo)钢回火脆性的影响，同时做模拟整个热加工过程的模拟热处理试板，检验材料的各项力学性能，模拟整个热加工过程对材料的损伤。
4.6奥氏体不锈钢堆焊层的剥离
制造上做堆焊工艺评定，选择合适的堆焊方法，采用大电流、高焊速的堆焊方法。
(如有研究结果表明，采用大于20Cm／min的高焊速、大约25%的适当稀释串进行
堆焊的堆焊层具有较好的抗剥离能力。
总之堆焊时要设法避免生成粗晶)。
选取合适的焊后热处理条件(焊后热处理温度、保持时间对于抗剥离性能有很大影响)(恒温解氢)。