加氢设备与选材.ppt
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加氢设备与选材.ppt
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加氢设备与选材加氢设备与选材中国石化集团洛阳石油化工工程公司中国石化集团洛阳石油化工工程公司黎国磊黎国磊2004中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司序言序言加氢装置的临氢设备操作条件相当苛刻。
加氢装置的临氢设备操作条件相当苛刻。
从损伤角度说,可能会发生一些全体装置从损伤角度说,可能会发生一些全体装置设备不会有或不容易有的腐蚀或损伤现象。
设备不会有或不容易有的腐蚀或损伤现象。
另外,由于有氢气存在,一旦泄露易引起另外,由于有氢气存在,一旦泄露易引起爆炸及发生二次灾害。
爆炸及发生二次灾害。
制造条件要求高,造价昂贵,一般动、静制造条件要求高,造价昂贵,一般动、静高压设备费用约占整个装置建设投资的高压设备费用约占整个装置建设投资的30%40%。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司序言序言所以对这些设备的设计和制造都很重所以对这些设备的设计和制造都很重视,提出至少要满足以下几点要求:
视,提出至少要满足以下几点要求:
1.满足工艺过程各种运行方案的需满足工艺过程各种运行方案的需要;要;2.使用可靠性高使用可靠性高;3.维护检修方便,所需时间短;维护检修方便,所需时间短;4.投资费用较低。
投资费用较低。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司一一.加氢裂化装置主要设备结构与加氢裂化装置主要设备结构与特点特点(一一)反应器反应器加氢反应器是加氢装置的核心设备。
操作条加氢反应器是加氢装置的核心设备。
操作条件苛刻,技术难度大。
所以,反应器的设计件苛刻,技术难度大。
所以,反应器的设计和制造成功,在某种意义上说体现一个国家和制造成功,在某种意义上说体现一个国家总体技术水平的重要标志之一。
总体技术水平的重要标志之一。
1.反应器技术发展梗概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:
显著的进步。
主要表现:
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司1.反应器技术发展梗概反应器技术发展梗概
(1)安全使用性能越来越高。
这也是整个技术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发展过程所围绕的核心问题*设计方法的更新设计方法的更新n由由“常规设计常规设计”即即“规则设计规则设计”以以“应力应力分析为基础的设计分析为基础的设计”,即,即“分析设计分析设计”*设计结构的改进设计结构的改进n本体结构:
单层本体结构:
单层多层多层更高级的单层更高级的单层n使用状态:
冷壁结构使用状态:
冷壁结构热壁结构热壁结构n细部结构的改进细部结构的改进中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司1.反应器技术发展梗概反应器技术发展梗概*材料制造技术的发展,质量明显提高材料制造技术的发展,质量明显提高n体现在冶炼技术、热处理技术、分析技体现在冶炼技术、热处理技术、分析技术等等方面。
最终反映在材料的内质特术等等方面。
最终反映在材料的内质特性性(纯洁性、致密性、均质性纯洁性、致密性、均质性)非常优越非常优越*制造技术的进步制造技术的进步n如制造装备、制造工艺、焊接技术如制造装备、制造工艺、焊接技术(含含堆焊技术堆焊技术)、热处理技术、检测技术等、热处理技术、检测技术等等都有很大进步。
等都有很大进步。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司
(2)为了获得较佳的经济效益,装置日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。
趋大型化带来了反应设备的大型化。
热壁加氢反应器技术的进展历程热壁加氢反应器技术的进展历程时时期期技术特征技术特征备备注注第一代第一代1972年以前年以前开发初期开发初期第二代第二代19731980改进期改进期第三代第三代19811987成熟期成熟期第四代第四代1988现在现在更新期更新期以开发成功新的以开发成功新的Cr-Mo钢为标志钢为标志中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司热壁加氢反应器技术演变热壁加氢反应器技术演变阶段阶段起止起止时间时间技术技术特征特征技术进步内涵与存在问题技术进步内涵与存在问题第第一一阶阶段段19721972年年以以前前开发开发初期初期设计:
由常规设计设计:
由常规设计分析设计。
设计对材料分析设计。
设计对材料只提出满足力学性能及抗氢腐蚀和硫化氢腐只提出满足力学性能及抗氢腐蚀和硫化氢腐蚀的要求;蚀的要求;材料:
冶炼由平炉材料:
冶炼由平炉电炉,材料纯净度和均电炉,材料纯净度和均质性较差;堆焊:
采用质性较差;堆焊:
采用SAWSAW工艺(末期开发工艺(末期开发出浅熔深堆焊工艺);使用中层出现过出浅熔深堆焊工艺);使用中层出现过Cr-Cr-MoMo钢的回火脆化现象和不锈钢的氢脆损伤问钢的回火脆化现象和不锈钢的氢脆损伤问题。
题。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司热壁加氢反应器技术演变热壁加氢反应器技术演变阶段阶段起止起止时间时间技术技术特征特征技术进步内涵与存在问题技术进步内涵与存在问题第第二二阶阶段段1973197319801980改改进进期期设计:
分析设计应用较普遍。
设计对材料已提出控制回火设计:
分析设计应用较普遍。
设计对材料已提出控制回火脆化的要求脆化的要求(如控制如控制JJ系数和系数和XX系数系数)。
结构设计已有所改进,。
结构设计已有所改进,一是尽量减小应力集中,二是方便在役检测;材料:
冶炼一是尽量减小应力集中,二是方便在役检测;材料:
冶炼由电炉由电炉(+(+保温炉保温炉)电炉电炉+炉外精炼技术炉外精炼技术(如真空碳脱氧工如真空碳脱氧工艺及其它新的冶炼工艺的应用艺及其它新的冶炼工艺的应用)可以冶炼出低可以冶炼出低SiSi或低或低PP,甚甚至超低至超低PP的钢;的钢;焊接:
由常规的焊接焊接:
由常规的焊接窄间隙焊接。
窄间隙焊接。
堆焊:
由较普遍采用的浅熔深堆焊堆焊:
由较普遍采用的浅熔深堆焊改进的单层或双层改进的单层或双层(带极带极)堆焊。
而且在有关部位采取了堆焊。
而且在有关部位采取了PWHTPWHT后才堆焊后才堆焊Tp.347Tp.347的方法;的方法;制造:
可制造出大型反应器用整体封头,锻造筒体的缩口制造:
可制造出大型反应器用整体封头,锻造筒体的缩口技术开发。
这一阶段的反应器,回火脆化问题已基本得到技术开发。
这一阶段的反应器,回火脆化问题已基本得到解决。
但在此阶段末发现了堆焊层氢致剥离现象。
解决。
但在此阶段末发现了堆焊层氢致剥离现象。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司热壁加氢反应器技术演变热壁加氢反应器技术演变阶段阶段起止起止时间时间技术技术特征特征技术进步内涵与存在问题技术进步内涵与存在问题第第三三阶阶段段1981198119871987成成熟熟期期综合应用针对使用中出现的各种损伤所开展的多项研究综合应用针对使用中出现的各种损伤所开展的多项研究成果,在反应器的细部结构成果,在反应器的细部结构(如保温结构如保温结构)上又有进一上又有进一步改进,材料的纯净度进一步提高,步改进,材料的纯净度进一步提高,J-J-系数和系数和XX系数的系数的控制不断趋严;焊接方面,由于焊接设备、焊接材料控制不断趋严;焊接方面,由于焊接设备、焊接材料和焊接结构的改进,焊缝质量大有提高。
堆焊技术由和焊接结构的改进,焊缝质量大有提高。
堆焊技术由于采用了高焊速、大电流的堆焊工艺,提高了堆焊层于采用了高焊速、大电流的堆焊工艺,提高了堆焊层金属的韧性。
其结果各种损伤发生极少。
但由于有更金属的韧性。
其结果各种损伤发生极少。
但由于有更加高温高压加氢新工艺的出现,存在着现用的反应器加高温高压加氢新工艺的出现,存在着现用的反应器材料难以适应的问题。
材料难以适应的问题。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司热壁加氢反应器技术演变热壁加氢反应器技术演变阶段阶段起止起止时间时间技术技术特征特征技术进步内涵与存在问题技术进步内涵与存在问题第第四四阶阶段段19881988现在现在更更新新期期以开发新的以开发新的Cr-MoCr-Mo钢,并很快得到推广应用将加氢反应钢,并很快得到推广应用将加氢反应器技术推进到一个新的阶段。
器技术推进到一个新的阶段。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司2.反应器本体结构特征反应器本体结构特征单层结构单层结构n钢板卷焊结构钢板卷焊结构n锻焊结构锻焊结构多层结构多层结构n绕带式绕带式n热套式热套式等等等等中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司2.反应器本体结构特征反应器本体结构特征我国华南工大针对国外我国华南工大针对国外80年代初所开发的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一种多层结构存在的某些缺点开发出了多层夹紧式结构。
夹紧式结构。
结构形式的选择一般是依据使用条件、反应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。
器尺寸、经济性和制造周期等诸因素来确定。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司2.反应器本体结构特征反应器本体结构特征单层结构中的钢板卷焊结构和锻焊结构的选择,主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。
理性和用户的需要。
但锻焊结构优点更多。
n锻件的内质特性锻件的内质特性(纯洁性、致密性、均质性纯洁性、致密性、均质性)好;好;n焊缝少,特别是没有纵焊缝,从而提高了反应器耐周向焊缝少,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;应力的可靠性;n制造装配易保证,制造周期短;制造装配易保证,制造周期短;n可设计和制造成对于防止某些脆性损伤很有好处的结构;可设计和制造成对于防止某些脆性损伤很有好处的结构;n使用过程中对焊缝检查维护的工作量少,无损检测容易。
使用过程中对焊缝检查维护的工作量少,无损检测容易。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司2.反应器本体结构特征反应器本体结构特征锻造结构的材料利用率比板焊结构低,当壁锻造结构的材料利用率比板焊结构低,当壁厚较薄时,其制造费用相对较高。
一般,厚厚较薄时,其制造费用相对较高。
一般,厚度大于度大于150mm时采用较合适,壁厚越厚,时采用较合适,壁厚越厚,锻造结构的经济性更显优越。
锻造结构的经济性更显优越。
中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司3.反应器内件型式及作用反应器内件型式及作用反应器内件设计性能的优劣将与催化剂性能反应器内件设计性能的优劣将与催化剂性能一道体现出所采用加氢工艺的先进性。
一道体现出所采用加氢工艺的先进性。
对于气液并流下流式反应器的内件,通常都对于气液并流下流式反应器的内件,通常都设有入口扩散器、气液分配器、积垢篮、冷设有入口扩散器、气液分配器、积垢篮、冷氢箱、热电偶和出口收集器等。
氢箱、热电偶和出口收集器等。
主要内件的作用、典型结构及注意要点主要内件的作用、典型结构及注意要点内件内件名称名称设置目的及有关说明设置目的及有关说明典型典型结构型式结构型式注意要点注意要点入入口口扩扩散散器器或或称称预预分分配配器器防止高速流体直接冲击防止高速流体直接冲击液体分配盘,影响分配效液体分配盘,影响分配效果,从而起到预分配的作果,从而起到预分配的作用。
用。
对于图示的对于图示的(b)型,还可型,还可起到积存进料中的一些锈起到积存进料中的一些锈垢的作用。
垢的作用。
见图见图5(a)(b)(a)型:
型:
进料方向应垂直于入口进料方向应垂直于入口扩散器上的两条开孔;扩散器上的两条开孔;两层水平档板上的开孔两层水平档板上的开孔应对中;应对中;水平挡板上的开孔应垂水平挡板上的开孔应垂直于板面。
直于板面。
(b)型:
型:
根据液体及沉积物量确根据液体及沉积物量确定长槽孔的大小、数量和定长槽孔的大小、数量和位置位置中国石化集团公司洛阳石油化工工程公司内件内件名称名称设置目的及有关说明设置目的及有关说明典型典型结构型式结构型式注意要点注意要点气气液液分分配配盘盘使进入反应器的物料均使进入反应器的物料均匀分散,与催化剂颗粒有匀分散,与催化剂颗粒有效地接触,充分发挥催化效地接触,充分发挥催化剂的作用。
剂的作用。
目前国内外所用的分配目前国内外所
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