加氢反应器发展史

《文献综述》结课作业题目：鼓泡床加氢反应器的研究进展学生姓名：学号：专业班级指导教师：2014年9月1日鼓泡床加氢反应器的研究进展摘要综述了我国炼油加氢反应器研制建造，发展历程和取得的成就，指出国内加氢反应器制造技术在以下几方面所面临的挑战: 压力容器新标准的颁布实施，需亟待完善加氢设备用材料的基础性能数据; 超大厚度和超大型筒节锻件及设备制造技术有待进一步完善; 尽早开展加氢反应器服役后的材料性能研究，为即将到来的设备延寿做好技术准备关键词：加氢反应器；材料；技术；进展Research progress of bubbling bed hydrotreating reactorAbstractReview our refinery hydrogenationreactor designconstruction, development and achievements, pointed out that the manufacturing technology of domestichydrogenation reactor in the following aspects: thechallenge of new pressure vessel standards promulgated and implemented, needs to be perfected with theperformance data based hydrogen equipment; large thickness and super large cylinder forgings andequipment manufacturing technology to be further improved; as soon as possible to carry out and Study on material properties of the hydrogenation reactor after service, to prepare for the upcoming equipment life.Keywords：Hydrogenation reactor; Material; technology; Progress目录第1章引言 (1)第2章鼓泡床加氢反应器概述 (2)2.1 加氢反应器的发展史 (2)2.2 加氢反应器各阶段特点 (2)2.2.1 加氢反应器发展第一、二阶段特点 (2)2.2.2 加氢反应器发展第三、四阶段特点 (3)第3章加氢反应器各方面技术新进展 (4)3.1 加氢反应器设计及材料的技术进展 (4)3.1.1设计方面的进展 (5)3.1.2材料方面的进展 (5)3.2 加氢反应器制造过程中应用的新技术 (5)3.2.1 中空锻造成形技术 (6)3.2.2 焊接与堆焊技术 (6)3.2.3 丝窄间隙焊接技术 (6)3 .2.4 多头堆焊技术及宽焊带堆工艺 (6)3.2.5 单层堆焊代替双层堆焊技术 (6)第4章加氢反应器在我国的应用现状及存在的问题 (6)4.1加氢反应器在我国的应用现状 (7)4.2加氢反应器存在的问题 (7)第5章结论 (8)参考文献 (9)第1章引言第1章引言在炼油工业中，采用高温高压加氢精制技术已有近半个世纪的历史。

随着加氢裂化和加氢脱硫等工艺的改进，轻质油品需求量的增加，重质原料油的裂解精制，防止大气污等的需要，该项工艺技术在不断进步，带动了加氢精制装置和加氢裂化装置中的核心设氢反应器制造技术的改进提高和材料的更新换代。

由于目前在役的加氢反应器已经使用多年，出现了一些问题，越来越多的人开始重视其检修和延寿的技术。

从53 世纪43 年代初开始，国内石油石化’冶金和机械等部门的一些科研’设计’制造和生产单位在原来的石油工业部和后续的中国石化总公司的组织领导下，组成了热壁加氢反应器联合攻关组，在消化吸收国外引进技术’跟踪国外技术发展’热壁加氢反应器国产化方面取得了巨大的进步，满足了国内炼油工业发展对加氢反应器的需要$通过联合攻关，从./41 年国产5> 56,\O.ND钢锻焊结构热壁加氢反应器见证件通过鉴定，继而开展国内首台锻焊结构热壁加氢反应器研制起，国内加氢反应器取得了一系列里程碑式的进步$./40 年中国一重由于参与联合攻关所取得的成果，通过()g 的考察认可，于./44 年以反承包形式与()g 合作完成了齐鲁石化重油加氢反应器的制造$这一合作进程又进一步推动了我国热壁加氢反应器技术的进步，./4/ 年，首台由我国自行设计研究并用国产材料制造的锻焊结构热壁加氢反应器顺利出厂，并投入装置运行$该反应器重达553 G，内径. 433 EE，筒体壁厚.63EE，壳体材料5> 56,\O.ND i QX> 210( 最小有效堆焊层厚度2 EE ) ，长度55 333 EE，设计压力53> .7 NXL，设计温度163 h $从./4/ 年6 月投用至今已55 年，运行正常$经多次在役外观检测与无损检验，无异常现象［5］.//3 年以后又相继完成了133 G，673 G，. 333 G 级的5> 56,\O.ND 钢锻焊结构热壁加氢反应器的设计制造任务53 世纪/3 年代国外推出了在传统5> 56,\O.ND 和2,\.ND 钢基础上添加矾的改进型,\ND钢$由于新型加矾钢的卓越性能，在提高材料强度的同时，还显著地提高了抗氢腐蚀’氢脆’回火脆性及堆焊层剥离的能力。

本文综述了我国炼油加氢反应器研制建造，发展历程和取得的成就指出国内加氢反应器制造技术在以下几方面所面临的挑战: 压力容器新标准的颁布实施，需亟待完善加氢备用材料的基础性能数据; 超大厚度和超大型筒节锻件及设备制造技术有待进一步完善;尽早开展加氢反应器服役后的材料性能研究，为即将到来的设备延寿做好技术准备。

第2章鼓泡床加氢反应器概述2.1 加氢反应器的发展史有人把加氢反应器的发展分为4个阶段[1～3]：第一代从1963年日本制钢所正式生产第一台加氢反应器为标志，早期是Cr －M 钢板（量用锻件）内壁加不锈钢复合板焊接完成，70年代前后用内壁堆焊不锈钢的板焊或锻焊结构所代替。

70年代后期我国开始引进加氢裂化装置。

第二代是改良期，由于材料脆化造成的事故，开始研究回火脆化问题，并控制J 系数≤300、250、180、150(%)。

第三代是成熟期，制造技术逐渐成熟, J系数≤130。

这个时期国内开始制造锻焊结构加氢反应器，1983年由洛阳院、一重厂、抚顺石油三厂、北钢院、合肥通用所五家组成的联合攻关组研制2.25Cr-1Mo钢反应器材料和制造工艺，1986年制成模拟环锻件，1989年由抚顺石油三厂生产出我国第一台锻焊结构的加氢反应器－筒体壁厚150mm、内径1800 mm、内壁单层堆焊、单重220 吨、设计温度450℃、设计压力20.6MPa。

第四代是更新期，对服役20多年的设备进行更新，同时又满足新的加工工艺和大型化的要求，不断开发新钢种，如2.25Cr-1Mo-V，3Cr-1Mo-V-Ti-B3Cr-1Mo-V-Nb-Ca，3Cr-1Mo-1/4V，2Cr-1Mo-1/4V 等，以加V为主进行更新。

2.25Cr-1Mo钢的J系数≤100(%)。

2.2 加氢反应器发展各阶段特点伴随新技术、新工艺的不断出现，加氢反应器·在不同阶段具有不同的特点，总体呈现精细化、高效化。

2.2.1加氢反应器发展第一、二阶段特点第一代处于裂解、脱硫等石油炼制工艺的引进期，这个时期的特点是：反应器的封头为拼焊结构；反应器壳体初期内衬不锈钢筒逐渐发展为后期用不锈钢的带极堆焊方法进行内壁堆焊不锈层；反应器壳体材料用Cr—Mo钢钢板及锻件的J系数没有要求；反应器收口筒节(下筒节)通过锻造环经机械加工而成；反应器用Cr—Mo钢锻件初期采用正火(奥氏体化后空冷)+回火的热处理工艺，使锻件的强度低于钢板的强度，并体现在标准中，对于板焊结构的反应器来说由于壳体既有钢板又有锻件，所以是不利的，随着科研工作的深入到后期将Cr-Mo钢锻件才用正火(奥氏体化后水冷——用尽可能大的水冷强度)+回火热处理工艺，使锻件的强度达到了钢板的技术指标；冲击性能的试验温为+10 oC、验收指标AKv，>55J(允许一个最低值一>47J)。

这个时期的反应器简体最大壁厚260 mm、单台最大重量500t。

3加氢反应器发展第二阶段的特点第二代处于对第一代产品在制造中存在的问题和在使用中发现的损伤问题进行科研攻关并得到解决的改良期，这个时期的特点是：反应器的封头为整体结构——用一张钢板或一块锻板冲压成形；场组焊技术开发研究成功，在第二代初期就得到了应用，解决了500-800t反应器不能运输的问题，并建立了工地焊接、焊后热处理、射线检查、水压机试验的现场施工方法，这一时期用现场组焊方法制造的最大重量的反应器单台重为814 t(筒体壁厚251 mm)；在役设备的损伤主要表现之一的材料脆化造成脆性破坏事故，经过研究分析导致事故的原因主要是Cr-Mo钢母材和焊缝有明显的回火脆化倾向性，通过采用抗回火脆化效果较好的VCD法冶炼的低硅Cr-Mo钢，并对钢材中的J系数提出要求，由初期规定的_，≤300％)过渡到．，≤250(％)再发展到后期的_，≤180(％)；回火倾向性评定vTr54+2．5△v1’r54≤+38 oC；在制造技术上开发了用收口套锻造下筒节的技术；在役设备的损主要表现之一的壳体内壁不锈钢堆焊层的氢致剥离问题，经过试验研究通过采用高速度、大电流堆焊内壁不锈层的方法来解决；冲击性能试验温度由初期的0 oC依次降到一7℃、-15 oC，试验指标不变仍为AKv，>55J(允许一个最低值≥47J)；壳体环焊缝及接管焊缝都采用自动化焊接技术。

这个时期反应器简节最大厚260 mm、单台最大重量850t。

2.2.2加氢反应器发展第三、四阶段特点第三代处于第二代时期所建立起来的若干改良技术进一步完善与提高的过程，建立了生产周期短、可靠性高、价格低的反应器制造体系，标志着反应器的设计、制造进入了成熟期。

这个时期的特点：对钢材中J系数的要求进一步提高，J系数由初期的150降低到后期的130；冲击性能的试验温度继续降低至初期一20℃，随后又降低到一30℃，验收指标同第二代一样，AKv≥55J(允许一个最低值≥47J)。

这个时期反应器筒体最大壁厚282 mm、单台最大重量为1 150t。

中国第一重型机械(集团)有限责任公司、北京钢铁研究总院、抚顺石油三厂、中国石化洛阳工程公司(设计院)、机械部通用机械研究所等五家单位组成的课题组从1983年1月开始进行2÷Cr-lMo钢反应器材料及其制造工艺研制，用28 t锭锻造出01 745 mm／01 360 mmx2 200 mm的简体模拟件，1986年取得成功。