加氢装置大型化与反应器内构件

加氢反应器生产能力
钢板
Arcelor INDUSTEEL的Chateauneuf工厂以及迪林根公司等均能提供 200～250mm 厚的2.25Cr-1Mo和2.25Cr-1Mo-V钢板。而且他们用厚钢板 制造加氢反应器的范围也是比较大的。如意大利ATB供过200mm 厚的 2.25Cr-1Mo板焊加氢反应器，且其卷板能力达300mm厚。 过去国内由于受制造厂卷板能力的限制，板焊反应器的厚度一般限制在 120～150mm 左右。近年来国内如一重、兰石都上了更大的卷板机，一重 可冷卷160 mm 厚的2.25Cr-1Mo钢板，具备了制造更厚板焊式加氢反应器 的条件。 要真正做到200mm 厚的2.25Cr-1Mo和2.25Cr-1Mo-V钢板焊式加氢反 应器还是有些制造工艺技术需要研究和试验，为此建议设计、制造和使用单 位开展200mm 厚的2.25Cr-1Mo和2.25Cr-1Mo-V板焊式加氢反应器的研制 工作，扩大板焊加氢反应器的厚度使用范围，从而分流锻焊加氢反应器的压 力。必要时可考虑从国外购买厚度200mm左右的板焊筒节，以代替锻焊筒 节制造加氢反应器。
选择也可以多样化，但是制造厂得解决封头分瓣后的调质和焊接变形问题。因
为分瓣式球封头的瓣片是单独成型的，高压大型反应器的封头厚度较厚，通常 需要采用热压成型，瓣片成形后需要进行调质热处理，这样瓣片会产生较大的
变形；如果将成形后的瓣片组焊成封头后再调质热处理，虽然可减少封头的变
形，但焊缝将承受调质过程，将破坏焊缝金属和热影响区的性能，是不允许的 。
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反 应 器 生 产 能 力
加氢反应器生产能力
加工能力 最大单台重量，t 最大外径，mm 最大内径，mm 2200 6800 6000 实际业绩 1360 5840
最大厚度，mm 450 351mm 神 户 2.25Cr-1Mo+堆焊、3Cr-1Mo-V+堆焊、2.25Cr-1Mo-1/4V+堆焊（堆 制 焊层可为双层TP309L+TP347或单层TP309 Nb材料） 钢 最大运输能力，t 2200、工厂到码头运输时间约为1小时
炼油厂规模大型化：工厂大型化、装置大型化 与设备大型化； 新技术武装； 清洁燃料与清洁炼油厂； 炼化一体化的统一规划； 深加工策略与资源充分利用； 充分的节能与环保； 先进的运营与智能管理。
现代炼油厂大型化的基本特征 最大的工艺装置（单套）
装置 国外 国内
常减压 重整抽提 加氢裂化 催化裂化 延迟焦化 烷基化
壁加氢反应器研制成功并在镇海炼化180万吨/年蜡油加氢脱硫 装置成功应用，将国产大型化高压加氢反应器技术推到了一个 新高度。2007年7月该项技术已通过集团公司的鉴定，现已在 国内大型加氢装置中得到广泛应用，从2002年3月~2007年6月
中国一重承制21/4Cr-1Mo-1/4V钢制加氢反应器62台、4.4万
加氢反应器的进展

60年代设计的国内第一台主体材质为20Cr3NiMoA、内径
1.8米，高30米，工作压力15.0MPa，介质温度450℃，设计壁
温300℃的冷壁加氢反应器在当时是最大的。
1989年由LPEC联合一重、抚顺石油三厂、钢铁研究总院等
单位设计了国内第一台主体材质为2.25Cr-1Mo+TP347堆焊、
现代炼油厂大型化的基本特征

大型化可节省投资、减少占地和人员、降低能耗， 提高综合经济效益。 加氢裂化装置大型化后必然带来设备制造、运输、 安装、检修困难或难以实现，对加热炉管内物流分配 、反应器内气液混合及分配、大型设备桩基的沉降差 异等工程设计要求提高。 大型化不意味着必须采用单系列，国外20.0Mt· a-1及 以上规模炼油厂、3.5Mt· a-1及以上规模固定床加氢裂 化装置及1.25Mt· a-1及以上规模沸腾床加氢裂化装置一 般也不采用单系列。
原料 油
原料油 过滤器
中国海洋石油总公司惠州炼油项目360万吨/年加氢裂化装置
加氢精制 加氢裂化 反应器 反应器 反应进 料 加热炉
循环氢压缩 机 循环氢压缩机 入口分液罐 新氢压缩机 注水罐 新氢
新氢压缩机 入口分液罐
净化水
冷 高 分 原料 油 滤前原料 油缓冲罐 原料油 过滤器 进料泵 柴油与原料 油换热器 原料油 升压泵
热 高 分
热 低 分 冷低分 冷低分
·
冷低分油 低分气 出装置
酸性水 分馏部分 进料
煤油与原料 原料油 油换热器 缓冲罐
中国石油集团大连石化公司360万吨/年加氢裂化装置
混氢加热 炉 I系列
加氢裂化反应器 I系列
热高分气 去冷高分
冷低分油 自冷低分 来
混氢加热炉 II系列
原料油 原料油 过滤器 缓冲罐
内径1.8米，切线长度22米，设计压力20.6MPa，设计温度
450℃的锻焊结构热壁加氢反应器。 该反应器国产化研制成功标志着掌握了现代加氢反应器的
设计、制造、检测技术。
加氢反应器的进展
2002年8月由LPEC联合一重、镇海炼化、SEI、抚顺石油三
厂设备研究所等单位进行的21/4Cr-1Mo-1/4V钢制锻焊结构热
1350万吨/年 245万吨/年 440万吨/年 600万吨/年 670万吨/年 150万吨/年
1000万吨/年 220万吨/年 400万吨/年 350万吨/年 160万吨/年 10万吨/年
建设投资的加工规模指数
基准(吨/日)
W I1 1 I2 W2

R
上浮（R）
下浮（R）
加氢反应器生产能力
封头
因此要采用分瓣式球封头，又要避免产生较大的变形，不破坏焊缝
金属和热影响区的性能，只能采取如下工艺过程： 将成形后的瓣片－焊接成封头－调质热处理－再彻底封头焊缝－重 新焊接封头焊缝－焊后热处理； 如果制造厂装备可以满足厚钢板封头的冷成形或中温成形的话，分 瓣式球封头的制造就简单得多，可以采取如下工艺过程： 冷成形或中温成形瓣片－焊接成封头－焊后热处理 因此，能否在大型反应器上应用分瓣式球封头，不仅是设计和用户 同意与否的问题，本质上取决于制造厂的能力和工艺措施是否合适，在 应用之前，有关各方必须探讨其具体工艺措施是否可靠。
石脑油加氢
催化重整 渣油加氢脱硫
5500
6600 7400
0.65
0.60 0.70
0.60
0.50 0.65
催化裂化(重油)
加氢裂化 延迟焦化 溶剂脱沥青 加氢精制
9500
12000 6800 6800 15000
0.65
0.70 0.65 0.65 0.65
0.60
0.65 0.60 0.60 0.60
加氢反应器生产能力
筒节 意大利VIENNA的碾轧工艺优点明显。采用在机器上连续 碾轧的方式成型，提高了成型的效率，加快了生产进度，减少 锻件的机加工余量，可以缩短工期。同时可以提高钢锭的利用
率和成材率，降低成本。
另外，该工艺可生产内径达8000mm的大型筒节锻件，可 以提供目前传统自由锻造不能提供的锻件尺寸，扩大锻件的供 货渠道。
吨、合同总额58亿元，已交付的21/4Cr-1Mo-1/4V反应器总产 值 33亿元。
加氢反应器的进展

大厚度（壁厚160－200mm）板式加氢反应器开发应用
。结合洛阳石化分公司210万吨/年蜡油加氢脱硫装置中直径 4000mm、采用180mm壁厚的21/4Cr-1Mo板焊结构热壁加 氢反应器。现正在进行制造中，反应器筒节卷制已基本完成 。一般条件下，采用板焊式加氢反应器代替锻焊反应器制造
加氢装置大型化与反应器内构件 加氢装置 工艺流程
中国石化镇海炼油化工股份有限公司150万吨/年加氢裂化装置
加氢反应器 反应进 料 加热炉 循环氢 压缩机 循环氢脱硫塔 新氢压缩机 新氢
贫液泵 贫溶剂 富液 分液罐
低分 油
反应流出 物换热器
高压 空冷器
高压 分离器 低分气
原料 油
原料 油 过滤 器
-(Kobe)
锻造筒节重量 ，t
120
90度弯头直管堆焊后再进行弯曲成型（无环缝和纵缝）；三头连续堆 焊技术；双丝母材焊接技术；DHT代替ISR制造经验（后三项技术可 缩短反应器制造周期）。
加氢反应器生产能力
反 应 器 生 产 能 力 国 内 情 况
第一重型机械集团
项目 最大单台重量，t 最大外径，mm 最大内径，mm 最大厚度，mm 6000 5200 340 4812 加工能力 实际业绩 1970
加氢裂化反应器 II系列
热 高 分
混氢 自循氢机来
原料油 装置外 来 循环油
冷低分油 至分馏部分 进料泵 热高分油 至热低分
加氢装置大型化与反应器内构件
加氢装置高压反应器
加氢反应器生产能力 加氢反应器的进展 高压加氢反应器技术参数
加氢反应器生产能力
反 应 器 生 产 能 力
加工能力 最大单台重量，t 最大外径，mm 最大内径，mm 最大厚度，mm 5500 480 347mm+6.5mm 1500 实际业绩 1450 6354
酸性水
低压 分离器
原料油 缓冲罐
进料泵
福建炼油化工有限公司炼油乙烯项目210万吨/年加氢裂化装置
加氢反应器
循环氢脱硫塔 新氢压缩机
氢气 加热炉
贫液泵 循环氢 压缩机 冷 高 分 主汽提塔底液 去分馏 原料油 缓冲罐 进料泵 热 高 分 主汽提塔底液
新氢
贫溶剂
富液
热 低 分
酸性水 冷低分油 低分气 冷 低 分 分馏部分 进料
加氢装置大型化与反应器内构件

现代炼油厂大型化的基本特征
加氢装置工艺流程
加氢装置高压反应器
加氢装置高压换热器
加氢装置高压空冷器
加氢装置压缩机
加氢装置加热炉
加氢装置仪表
加氢装置反应器内构件
加氢装置大型化与反应器内构件
现代炼油厂大型化
的基本特征
现代炼油厂的基本特征

HONGXIN COMMUNICATION TECHNOLOGIES CO., LTD.
加氢反应器的进展
加氢反应器技术发展将主要集中在新结构、新材料、新制 造工艺和检测技术的应用，特别是大型高压加氢反应器，为了 减少反应器的重量，降低运输和安装的困难，以及为提高反应 器在生产使用中的安全可靠性，将更多地采用以2.25Cr-1MoV钢为代表的改良型抗氢材料。 大型加氢反应器用材料方面，将发展杂质含量低、钢水纯 净度高、组织结构致密、性能均匀、稳定、成材率高，性能优 良，成本又低的大型锻件和厚钢板； 在制造加工方面将发展厚壁筒节、封头的成型技术； 高效、快速的大厚度窄间隙焊接技术和堆焊技术； 高效、准确和适宜环保的无损检测技术； 适合内陆地区的大型和超大型反应器的现场组装技术； 同时大型反应器的在役监测、检测、维护技术也将得到发 展。
日 2.25Cr-1Mo+堆焊、3Cr-1Mo-V+堆焊、2.25Cr-1Mo-1/4V+堆焊（堆焊 本 层可为双层TP309L+TP347或单层TP309 Nb材料） 制 Cr-Mo钢VOD炉钢锭能力 ，t 500 钢 锻造筒节长度 ，mm >3000 ︵ JSW)
双丝母材焊接技术、采用120mm宽带极堆焊；四探头自动超声波探伤 技术 ； DHT代替ISR制造经验。
注：①R＝0意味与加工规模无关，如仪表专业， R＝1意味与加工规模成正比，装置规模放大单位投资不节省。 ②编制时间2001～2002年。
现代炼油厂大型化的基本特征
最大（套）的工艺设备
装置 加氢脱硫反应器 加氢裂化反应器 煤液化反应器 直径 Φ5.2m Φ 4.4m Φ 4.8m 重量 1040吨 1420吨 2100吨 钢板厚度 347mm 240mm 344mm
加氢反应器生产能力
封头
大型反应器整体球封头和分瓣式球封头的应用问题：一方面从质量上整体 球封头具有明显的优点，焊缝少、尺寸易保证、与筒节的连接更易达到圆滑过
渡；但是整体球封头需要大宽幅钢板，而目前全世界能生产的最宽钢板是
5200 mm，往往制造厂还得增加一个过渡段，使得制造成本增加300～400万 元，对交货期也是有影响的。如果采用分瓣式球封头，不需要过渡段，钢板的
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加氢反应器生产能力
锻件
目前供应大型锻件能力最强的法国的CREUSO最大的锻件外 径5600mm；意大利VIENNA由于采用碾轧工艺外径可以更大， 但重量不超过80吨，对于大型加氢反应器筒节来说太短只能做到 大约1000~1500mm长。
国内第一重型机械厂最大的锻件外径约5500mm，超过
5600mm的目前全世界只有日本的Jห้องสมุดไป่ตู้W和KOBE STEEL这两家公 司可以生产，如果真是这样一种局面设备的价格和交货期都难以 控制。