《馬后炮化工技術論壇加氫反應器及催化裂化反應器介紹》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《馬后炮化工技術論壇加氫反應器及催化裂化反應器介紹（71頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、加氫反應器 及催化裂化 反應器介紹 加氫反應器是各類加氫工藝的關鍵設備 加氫過程分類： 1.加氫處理（進料分子基本無變化，使烯烴飽和及脫硫） 2.加氫精制（約 10%原料分子降低分子量） 3.加氫裂化（有 10%原料分子轉(zhuǎn)化為小分子） 加氫反應器分類（按照工藝流程及結(jié)構(gòu)分類） 1. 固定床反應器 2. 移動床反應器 3. 流化床反應器 固定床反應器使用最為廣泛（氣液并流下流式） 一 .加氫反應器 固定床反應器： 床層內(nèi)固體催化劑處于靜 止狀態(tài)。 特點：催化劑不宜磨損， 催化劑在不失活情況下可 長期使用。 主要適于加工固體雜質(zhì)、 油溶性金屬含量少的油品 移動床反應器： 生產(chǎn)過程中催化劑連 續(xù)或間
2、斷移動加入或 卸出反應器。 主要適于加工有較高 金屬有機化合物及瀝 青質(zhì)的渣油原料，可 避免床層堵塞及催化 劑失活問題。 流化床反應器： 原料油及氫氣自反應 器下部進入通過催化 劑床層，使催化劑流 化并被流體托起。 主要也適于加工有較 高金屬有機化合物、 瀝青質(zhì)及固體雜質(zhì)的 渣油原料。 按反應器使用狀態(tài)分類： 使用狀態(tài)下高溫介質(zhì)是否與器壁接觸，分為冷壁結(jié)構(gòu) 及熱壁結(jié)構(gòu)。 冷壁反應器 熱壁反應器 冷熱壁結(jié)構(gòu)反應器特征及應用 按反應器本體結(jié)構(gòu)分類： 分為單層結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)。單層結(jié)構(gòu)包括鋼板卷焊及 鍛焊結(jié)構(gòu)；多層結(jié)構(gòu)一般有繞帶式及熱套式。 煅焊 結(jié)構(gòu) 反應 器制 造過 程 加氫過程由于存在有氣、液、
3、 固三相的放熱反應，欲使反應進料 （氣、液兩相）與催化劑（固相） 充分、均勻、有效地接觸，加氫反 應器設計有多個催化劑床層，在每 個床層的頂部都設置有分配盤，并 在兩個床層之間設有溫控結(jié)構(gòu)（冷 氫箱），以確保加氫裝置的安全平 穩(wěn)生產(chǎn)和延長催化劑的使用壽命。 反應器內(nèi)設置有入口擴散器、 積垢籃、卸料管、催化劑支撐盤、 出口捕集器、氣液反應物流分配盤、 冷氫箱、熱電偶保護管和出口收集 器等反應器內(nèi)構(gòu)件。 1. 入口擴散器 來自反應器入口的介質(zhì)首先經(jīng)過入口擴散 器，在上部錐形體整流后，經(jīng)上下兩擋板的 兩層孔的節(jié)流、碰撞后被擴散到整個反應器 截面上。 其主要作用為：一是將進入的介質(zhì)擴散到反 應器的整個
4、截面上；二是消除氣、液介質(zhì)對 頂分配盤的垂直沖擊，為分配盤的穩(wěn)定工作 創(chuàng)造條件；三是通過擾動，促使氣液兩相混 合 2. 分配盤 目前，國內(nèi)加氫反應器所使用的反應物流分配器，按其作用原理大致可分為溢流 式和抽吸噴射式兩類；反應物流分配盤應不漏液，安裝后須進行測漏試驗，即在 分配盤上充水至 100mm高，在 5分鐘內(nèi)其液位下降高度，以不大于 5mm為合格；分配 盤安裝的水平度要求，對于噴射式的分配器，包括制造公差和在載荷作用下的繞 度在內(nèi)，其分配盤的水平度應控制為 5mm 6mm；對于溢流式的分配器，其分配 盤安裝的水平度要求更嚴格一些。 在催化劑床層上面，采用分配盤是為了均布反應介質(zhì)，改善其流動
5、狀況，實 現(xiàn)與催化劑的良好接觸，進而達到徑向和軸向的均勻分布。 反應器頂部分配盤 3. 積垢籃 由不同規(guī)格的不銹鋼金屬網(wǎng)和骨架構(gòu)成的籃框，置于反應器上部催化劑床層的頂 部，可為反應物流提供更大的流通面積，在上部催化劑床層的頂部撲集更多的機 械雜質(zhì)的沉積物，而又不致引起反應器壓力降過快地增長；積垢籃框在反應器內(nèi) 截面上呈等邊三角形均勻排列，其內(nèi)是空的（不裝填催化劑或瓷球），安裝好后 要須用不銹鋼鏈將其穿連在一起，并牢固地拴在其上部分配盤地支撐梁上，不銹 鋼金屬鏈條要有足夠地長度裕量（按床層高度下沉 5考慮），以便能適應催化劑 床層的下沉。 4. 催化劑支撐盤 催化劑支撐盤由 T形大梁、格柵和絲網(wǎng)
6、組成。大梁的兩邊搭在反應器 器壁的凸臺上，而格柵則放在大梁和凸臺上。格柵上平鋪一層粗不銹鋼絲 網(wǎng)，和一層細不銹鋼絲網(wǎng)，上面就可以裝填磁球和催化劑了。 催化劑支撐大梁和格柵要有足夠的高溫強度和剛度。即在 420 高溫 下彎曲變形也很小，且具有一定的抗腐蝕性能。因此，大梁、格柵和絲網(wǎng) 的材質(zhì)均為不銹鋼。在設計中應考慮催化劑支撐盤上催化劑和磁球的重 量、催化劑支撐盤本身的重量、床層壓力降和操作液重等載荷，經(jīng)過計算 得出支撐大梁和格柵的結(jié)構(gòu)尺寸。 4. 催化劑卸料管 固定床反應器每一催化劑床層下部均安裝有若干根卸料管，跨過催化劑支撐盤、 物料分配盤及冷氫箱，通向下一床層，作為在反應器停工卸除催化劑的卸
7、劑通 道。 5. 冷氫管 烴類加氫反應屬于放熱反應，對多床層的加氫反應器來說， 油氣和氫氣在上一床層反應后溫度將升高，為了下一床層繼續(xù) 有效反應的需要，必須在兩床層間引入冷氫氣來控制溫度。將 冷氫氣引入反應器內(nèi)部并加以散布的管子被稱為冷氫管。 冷氫加入系統(tǒng)的作用和要求是： 均勻、穩(wěn)定地供給足夠的冷氫量； 必須使冷氫與熱反應物充分混合，在進入下一床層時有一 均勻的溫度和物料分布。 冷氫管按形式分直插式、樹枝狀形式和環(huán)形結(jié)構(gòu)。 對于直徑較小的反應器，采用結(jié)構(gòu)簡單便于安裝的直插式 結(jié)構(gòu)即可。 對于直徑較大的反應器，直插式冷氫管打入的冷氫與上層 反應后的油氣混合效果就不好，直接影響了冷氫箱的再混合效
8、果。這時就應采用樹枝狀或環(huán)形結(jié)構(gòu)。 6. 冷氫箱 冷氫箱實為混合箱和預分配盤的組合體。它是加氫反應器內(nèi)的熱 反應物與冷氫氣進行混合及熱量交換的場所。其作用是將上層流下來 的反應產(chǎn)物與冷氫管注入的冷氫在箱內(nèi)進行充分混合，以吸收反應 熱，降低反應物溫度，滿足下一催化劑床層的反應要求，避免反應器 超溫。 冷氫箱的第一層為擋板盤，擋板上開有節(jié)流孔。由冷氫管出來的 冷氫與上一床層反應后的油氣在擋板盤上先預混合，然后由節(jié)流孔進 入冷氫箱。進入冷氫箱的冷氫氣和上層下來的熱油氣經(jīng)過反復折流混 合，就流向冷氫箱的第二層 篩板盤，篩板盤，在篩板盤上再次折 流強化混合效果，然后在作分配。篩板盤下有時還有一層泡帽分配
9、盤 對預分配后的油氣再作最終的分配。 冷氫管 催化劑卸料管 冷氫箱上擋板盤 冷氫箱下?lián)醢灞P 冷氫箱篩板盤 7. 出口收集器 出口收集器是個帽狀部件，頂部有圓孔，側(cè)壁有長孔，覆蓋不銹 鋼網(wǎng)。其作用主要是阻止反應器底部的瓷球從出口漏出，并導出流體。 反應器底部的出口收集器，用于支撐下部的催化劑床層，減小床 層的壓降和改善反應物料的分配。出口收集器與下端封頭接觸的下沿 開有數(shù)個缺口，供停工時排液用。 8. 熱電偶 為監(jiān)視加氫放熱反應引起床層溫度升高及床層截面溫度分布狀況 而對操作溫度進行監(jiān)控。 加氫反應器常見損傷與對策 1.高溫氫腐蝕 高溫氫腐蝕是在高溫高壓條件下擴散侵入鋼中的氫與不穩(wěn)定的碳 化物發(fā)
10、生化學反應，生成甲烷氣泡 (它包含甲烷的成核過程和成長 )， 即 FeC+2H2一 CH4+3Fe，并在晶間空穴和非金屬夾雜部位聚集，引起鋼 的強度、延性和韌性下降與劣化，同時發(fā)生晶間斷裂。由于這種脆化 現(xiàn)象是發(fā)生化學反應的結(jié)果，所以它具有不可逆的性質(zhì)，也稱永久脆 化現(xiàn)象。 高溫氫腐蝕有兩種形式：一是表面脫碳；二是內(nèi)部脫碳。 表面脫碳不產(chǎn)生裂紋，在這點上與鋼材暴露在空氣、氧氣或二氧 化碳等一些氣體中所產(chǎn)生的脫碳相似，表面脫碳的影響 般很輕，其 鋼材的強度和硬度局部有所下降而延性提高。 內(nèi)部脫碳是由于氫擴散侵入到鋼中發(fā)生反應生成了甲烷，而甲烷 又不能擴散出鋼外，就聚集于晶界空穴和夾雜物附近，形成
11、了很高的 局部應力，使鋼產(chǎn)生龜裂、裂紋或鼓包，其力學性能發(fā)生顯著的劣 化。 影響高溫氫腐蝕的主要因素 1)溫度、壓力和暴露時間的影響 溫度和壓力對氫腐蝕的影響很大，溫度越高或者壓力越大發(fā)生高 溫腐蝕的起始時間就越早。 2)合金元素和雜質(zhì)元素的影響 在鋼中凡是添加能形成很穩(wěn)定碳化物的元素 (如鉻、鉬、釩、鈦、 鎢等 )，就可使碳的活性降低，從而提高鋼材抗高溫氫腐蝕的能力。 在合金元素對抗氫腐蝕性能的影響中，元素的復合添加和各自添 加的效果不同。例如鉻、鉬的復合添加比兩個兒素單獨添加時可使抗 氫腐蝕性能進一步提高。在加氫高壓設備中廣泛地使用著鉻 -鉬鋼系， 其原因之一也在于此。 3)熱處理的影響
12、鋼的抗氫腐蝕性能，與鋼的顯微組織也有密切關系。對于淬火狀 態(tài)，只需經(jīng)很短時間加熱就出現(xiàn)了氫腐蝕。但是一施行回火，且回火 溫度越高，由于可形成穩(wěn)定的碳化物，抗氫腐蝕性能就得到改善。另 外，對于在氫環(huán)境下使用的鉻 -鉬鋼設備，施行了焊后熱處理同樣具有 可提高抗氫腐蝕能力的效果。 4)應力的影響 在高溫氫腐蝕中，應力的存在肯定會產(chǎn)生不利的影響。在高溫氫 氣中蠕變強度會下降。特別是由于二次應力 (如熱應力或由冷作加工所 引起的應力 )的存在會加速高溫氫腐蝕。 高溫氫腐蝕的防止措施 高溫高壓氫環(huán)境下高溫氫腐蝕的防止措施主要是選用耐高溫氫腐 蝕的材料，工程設計上都是按照原稱為 “ 納爾遜 (Nelson)
13、曲線 ” 來選 擇的。 盡量減少鋼材中對高溫氫腐蝕不利影響的雜質(zhì)元素（ Sn、 Sb）。 制造及在役中返修補焊后必須進行焊后熱處理。 操作中嚴防設備超溫。 控制外加應力水平 。 2.氫脆 所謂氫脆，就是由于氫殘留在鋼中所引起的脆化現(xiàn)象。產(chǎn)生了氫 脆的鋼材，其延伸率和斷面收縮率顯著下降。這是由于侵人鋼中的原 子氫，使結(jié)晶的原子結(jié)合力變?nèi)?，或者作為分子狀在晶界或夾雜物周 邊上析出的結(jié)果。但是，在一定條件下，若能使氫較徹底地釋放出來， 鋼材的力學性能仍可得到恢復。這一特性與前面介紹的氫腐蝕截然不 同，所以氫脆是可逆的，也稱作一次脆化現(xiàn)象。 氫脆的敏感性一般是隨鋼材的強度的提高而增加，鋼的顯微組織 對
14、氫脆也有影響。鋼材氫脆化的程度還與鋼中的氫含量密切相關。強 度越高，只要吸收少量的氫，就可引起很嚴重的脆化。 對于操作在高溫高壓氫環(huán)境下的設備，在操作狀態(tài)下，器壁中會 吸收一定量的氫。在停工的過程中，由于冷卻速度太快，鋼中的氫來 不及擴散出來，造成過飽和氫殘留在器壁內(nèi)，就可能在溫度低于 150 時引起亞臨界裂紋擴展，對設備的安全使用帶來威脅。 在高溫高壓臨氫設備中，特別是內(nèi)表面堆焊有奧氏體不銹鋼堆焊 層的加氧反應器曾發(fā)生過一些氫脆損傷的實例。其部位多發(fā)生在反應 器支持圈角焊縫上以及堆焊奧氏體小銹鋼的梯形槽法蘭密封面的槽底 拐角處。 防止氫脆的若干對策 要防止氫脆損傷發(fā)生，主要應從結(jié)構(gòu)設計上、制
15、造過程中和生 產(chǎn)操作方面采取如下措施： (1)盡量減少應變幅度，這對于改善使用壽命很有幫助。 (2)盡量保持 TP347堆焊金屬或焊接金屬有較高的延性。為此，一是 要控制 TP347中 鐵素體含量，以避免含量過多時在焊后最終熱處理 過程轉(zhuǎn)變成較多的相而產(chǎn)生脆性；二是對于前述那些易發(fā)生氫脆的部 位，應盡量省略 TP347堆焊金屬或焊接金屬的焊后最終熱處理，以提 高其延性。 (3)裝置停工時冷卻速度不應過快，且停工過程中應有使鋼中吸藏的 氫能盡量釋放出去的工藝過程，以減少器壁中的殘留氫含量。 (4)盡量避免非計劃緊急停工 (緊急放空 )。 3.高溫硫化氫的腐蝕 在加氫裝置中 ， 一般都會有硫化氫腐
16、蝕介質(zhì)存在 。 對于以碳鋼 或低鉻鋼制的設備 ， 在操作溫度高于 204 ， 其腐蝕速度將隨著溫 度的升高而增加 。 特別是當硫化氫和氫共存的條件下 ， 它比硫化氫 單獨存在時產(chǎn)生的腐蝕還要更為劇烈和嚴重 。 氫在這種腐蝕過程中 起著催化劑的作用 ， 加速了腐蝕的進展 。 對于在硫化氫和氫共存條件下的材料選擇 ， 一是參考相似條件 的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來預計材料的腐蝕率后確定；二是在無經(jīng)驗數(shù)據(jù)依據(jù)時 ， 可根據(jù)柯珀 (Couper)曲線來估算材料的腐蝕率 。 該曲線是美國腐 蝕工程師學會的一個專門小組通過大量的試驗和生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)電子計 算機反復回歸處理 、 關聯(lián)后整理出來的 。 據(jù)驗證按此曲線估算出來 的
17、腐蝕率與工業(yè)裝置的經(jīng)驗比較接近 。 對于不同鉻含量 (O -9 ) 的鉻鋼的腐蝕率 ， 先按給定的硫化氫濃度和溫度從圖上求出碳鋼的 腐蝕率 ， 然后再乘以相應鉻含量的系數(shù) Fcr。 加以修正后的值即是 。 4.連多硫酸引起的應力腐蝕開裂 應力腐蝕開裂是某一金屬 (鋼材 )在拉應力和特定的腐蝕介質(zhì)共同 作用下所發(fā)生的脆性開裂現(xiàn)象 。 奧氏體不銹鋼對于硫化物應力腐蝕開 裂是比較敏感的 。 連多硫酸 (H2Sx06， x=3-6)引起的應力腐蝕開裂也 屬于硫化物應力腐蝕開裂 ， 一般為晶間裂紋 。 這種開裂與在高溫運轉(zhuǎn) 時由于碳化鉻析出在晶界上 ， 使晶界附近的鉻濃度減少 ， 形成貧鉻區(qū) 有關 。
18、連多硫酸的形成是由于設備在含有高溫硫化氫的氣氛下操作時 生成了硫化亞鐵 ， 而當設備停止運轉(zhuǎn)或停工檢修時 ， 它與出現(xiàn)的水分 和進入設備內(nèi)的空氣中的氧發(fā)生反應的結(jié)果 。 即： 3FeS+502-Fe2O3FeO+3SO2 SO2+H20 -H2SO3 H2S03+1 202-H2S04 FeS十 H2SO3 mH2SxO6十 nFe FeS+H2S04一 -FeSO4+H2S H2SO3十 H2S-mH2Sx06十 nS FeS十 H2Sx06一 -FeSx06+H2S 防止對策 (1)設計上的措施 選用合適的材料是有效的措施之一。一般應選用超 低碳型 (C 0 03 )或穩(wěn)定型的不銹鋼 (如
19、 SUS321， SUS347)，采用奧 氏體 +鐵素體雙相不銹鋼也有較好的使用效果。還可以選用鐵素體不銹 鋼，因它對連多硫酸的應力腐蝕開裂不敏感，在結(jié)構(gòu)上應盡量避免有 應力集中。 (2)制造上盡量消除或減輕由于冷加工和焊接引起的殘余應力 ， 并注 意加工成不形成應力集中或盡可能小的結(jié)構(gòu) 。 國外對不銹鋼設備發(fā)生 應力腐蝕開裂原因調(diào)查統(tǒng)計分析 ， 發(fā)現(xiàn)大部分的損傷是由于焊接和加 工中造成的殘余應力引起的 。 另外 ， 為不使碳化物在晶間上析出 ， 在 加工后應進行固溶化熱處理 (約 1100 ， 急冷 )。 實行穩(wěn)定化處理 (約 870 950 )也可減少裂紋的敏感性； (3)使用上的措施 主
20、要是緩和環(huán)境條件 。 在裝置停工時 ， 采取措施 抑制連多硫酸生成或用中和溶液將形成的連多硫酸中和掉 。 根據(jù)不同 的停工方案 ， 用 1.5 -2 濃度的碳酸鈉溶液進行中和清洗或用惰性氣 (如氮氣 )封閉 ， 以隔絕空氣進入到設備中去或向系統(tǒng)中供給一定的熱 量 (加熱 )， 以防止水汽析出等都是有效的措施； 5.鉻 鉬鋼的回火脆性 鉻 -鉬鋼的回火脆性是將鋼材長時間地保持在 325 575 (也有 人提出是在 371-593 或 354 565 或 400 600 等等 )或者從這溫 度范圍緩慢地冷卻時 ， 其材料的斷裂韌性就引起劣化損傷的現(xiàn)象 。 它產(chǎn)生的原因是由于鋼中的雜質(zhì)元素和某些合金
21、元素向原奧氏 體晶界偏析 ， 使晶界凝集力下降所至 。 從破壞試樣所表明的特征來看 ， 在脆性斷口上呈現(xiàn)出晶間破壞的形態(tài) 。 回火脆性對于抗拉強度和延伸 率來說 ， 幾乎沒有影響 ， 主要是在進行沖擊性能試驗時可觀測到很大 的變化 。 材料一旦發(fā)生回火脆性 ， 就使其延脆性轉(zhuǎn)變溫度向高溫側(cè)遷 移 。 因此 ， 在低溫區(qū)若有較大的附加應力存在 ， 就有發(fā)生脆性破壞的 可能 。 回火脆化現(xiàn)象具有可逆性，將已經(jīng)脆化了的鋼加熱到 600 以 上，然后急冷，鋼材就可以恢復到原來的韌性。 影響回火脆性的主要因素很多，如化學成分、制造時的熱處理 條件、加工時的熱狀態(tài)、強度大小、塑性變形、碳化物的形態(tài)、使用
22、時所保持的溫度等等。 防止 Cr-Mo鋼設備回火脆性破壞若干措施 1）盡量減少鋼中能增加脆性敏感性的元素 P、 Sb、 Sn、 As、 Si的含 量。 2）制造中選擇合適的熱處理工藝 較低的奧氏體化溫度對減小回火脆性敏感性有利，但奧氏體化溫 度太低將會使力學性能，特別是屈服強度下降太多。所以只能選擇一 個既能滿足設計對力學性能要求，又能滿足抗回火脆性需要的綜合性 能優(yōu)越的熱處理工藝。 3）采用熱態(tài)型的開停工方案 設備處于正常操作溫度下時，不會發(fā)生由回火脆性引起破壞，因 為這時的溫度比鋼材脆性轉(zhuǎn)變溫度高。但是，像 21/4Cr-lMo鋼制設備 經(jīng)長期使用后，若有回火脆化，包括母材、焊縫金屬在內(nèi)，
23、其轉(zhuǎn)變溫 度都有一定程度提高。此情況下，在開停工過程中就有可能產(chǎn)生脆性 破壞。因此在開停工時必須采用較高的最低升壓溫度。這就是熱態(tài)型 開停工方法。即在開工時先升溫后升壓，停工時先降壓后降溫。 API推 薦 MPT（最低升壓溫度）為 93度。 4）采用合適的開停工升降溫速度，建議溫度小于 150度時，升溫速度 不超過 25度。 6. 奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離 加氫裝置中 ， 用于高溫高壓反應器 ， 為了抵抗 H2S的腐蝕 ， 在內(nèi) 表面都堆焊了幾毫米厚的不銹鋼堆焊層 (多為奧氏體不銹鋼 )。 在十多 年前曾在此類反應器上發(fā)現(xiàn)了不銹鋼堆焊層剝離損傷現(xiàn)象 。 堆焊層剝 離現(xiàn)象有如下主要特征： (
24、1)堆焊層剝離現(xiàn)象也是氫致延遲開裂的一種形式 。 高溫高壓氫 環(huán)境下操作的反應器 ， 氫會侵入擴散到器壁中 。 由于制作反應器本體 材料的 Cr-Mo鋼 (如 21/4Cr-lMo鋼 )和堆焊層用的奧氏體不銹鋼 (如 Tp309和 Tp347)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同 ， 因而氫的溶解度和擴散速度都不一 樣 ， 使堆焊層界面上氫濃度形成不連續(xù)狀態(tài) ， 如圖所示 。 而且由于母 材的溶解度與溫度的依賴性更大 ， 當反應器從正常運行狀態(tài)下停工冷 卻到常溫狀態(tài)時 ， 在過渡區(qū)界面上的堆焊層側(cè)聚集大量的氫而引起脆 化 。 另外 ， 由于母材和堆焊層材料的線膨脹系數(shù)差別較大 ， 在反應器 制造時會形成相當可觀的殘
25、余應力 。 據(jù)測試結(jié)果 ， 堆焊層界面上的正 拉伸殘余應力可達 137.3 - 205.9MPa。 還有 ， 由于過飽和溶解氫結(jié)合 成分子形成的氫氣壓力也會產(chǎn)生很高的應力 。 上述這些原因就有可能使堆焊層界面發(fā)生剝離 ， 而且經(jīng)過超聲檢 測和聲發(fā)射試驗的監(jiān)測 ， 發(fā)現(xiàn)剝離并不是從操作狀態(tài)冷卻到常溫時就 馬上發(fā)生 ， 而是要經(jīng)過一段時間以后 (需要一定的孕育期 )才可觀察到 這種現(xiàn)象 。 (2)從宏觀上看 ， 剝離的路徑是沿著堆焊層和母材的界面擴展的 ， 在不銹鋼堆焊層與母材之間呈剝離狀態(tài) ， 故稱剝離現(xiàn)象 。 (3)從微觀上看 ， 剝離裂紋發(fā)生的典型狀態(tài)有沿著熔合線上所形成 的碳化鉻析出區(qū)和沿
26、著長大的奧氏體晶界擴展的兩大類 。 影響堆焊層氫致剝離的主要因素 1)氫氣壓力和溫度的影響 在眾多影響堆焊層剝離的因素中 ， 操作溫度和氫氣壓力是最重要 的參數(shù) 。 氫氣壓力和操作溫度越高 ， 越容易發(fā)生剝離 。 2)從高溫高壓氫環(huán)境下冷卻速度的影響 在高溫高壓氫氣中暴露后，其冷卻速度越快，越容易產(chǎn)生剝離。 3）反復加熱冷卻的影響 當堆焊層過渡區(qū)吸藏有氫的情況下 ， 反復加熱冷卻的次數(shù)越多 ， 越容易引起剝離和促進剝離的進展 。 因為堆焊層材料與母材之間的 線膨脹系數(shù)差別很大 ， 反復地加熱冷卻會引起熱應變的累積 ， 已有實 驗證明 ， 它可對剝離起到上述影響的效果 。 4)焊后熱處理的影響
27、焊后熱處理對剝離也是一個很重要的影響因素 。 焊后熱處理溫 度越高 ， 碳化鉻析出層就更寬 ， 將使材料的抗剝離性能明顯下降 。 防止堆焊層氫致剝離的對策 依上所述 ， 可以將引起堆焊層剝離的基本因素歸結(jié)為： (a)界面上存在很高的氫濃度； (b)有相當大的殘余應力存在； (c)與堆焊金屬的性質(zhì)有關 。 因此 ， 凡是采取能夠降低界面上的氫濃度 ， 減輕殘余應 力和使熔合線附近的堆焊金屬具有較低氫脆敏感性的措施對 于防止堆焊層的剝離都是有效的 。 比如采用大電流高焊速的堆焊工藝；盡量避免非計劃的 緊急停車；在正常停工時要采取使氫盡可能釋放出去的停工 條件 ， 以減少殘留氫量 。 熱壁加氫反應器
28、的在役檢驗 熱壁加氫反應器在役檢驗應以檢查有無高溫氫腐蝕 、 氫致裂紋 、 堆焊層氫致剝離裂紋和回火脆化程度等為主要內(nèi)容 。 檢驗范圍及數(shù)量一般可根據(jù)以下幾方面考慮后確定 （ 1） 使用中 通常容易出現(xiàn)裂紋的部位 ， 如法蘭的梯形密封槽 、 內(nèi)外部構(gòu)件與殼 體連接的焊縫等； （ 2） 容易產(chǎn)生堆焊層氫致剝離裂紋或發(fā)生幾率大 的部位； （ 3） 根據(jù)操作歷史 ， 包括溫度 、 壓力及其超溫 、 超壓和開 停工次數(shù)的情況； （ 4） 根據(jù)過去檢驗記錄 ， 如記錄的缺陷情況 、 返 修部位等 。 總體來說 ， 檢驗的重點應該是法蘭密封面 、 高應力和應力集中 區(qū) ， 主焊縫 、 堆焊層及層下缺陷和主
29、螺栓 。 在役檢驗主要采用無損檢測方法進行 ， 包括目視檢查 （ VT） 、 磁粉檢測 （ MT） 、 滲透檢測 （ PT） 和超聲波檢測 (UT)以及超聲波衍 射時差法 （ TOFD)， 此外 ， 國外還有聲發(fā)射檢查 （ AET） 作為輔助手 段 。 反應器在役檢驗的典型部位及適用方法 二 .催化裂化反應器 反應沉降器是催化裂化化學反應的場所 ， 是本裝置的關鍵設備 ， 根據(jù)反應器與再生器相互位置不同 ， 反再系統(tǒng)可分為以下幾種類 型： 1.并列式 （ 1） 等高并列 （ 2） 高低并列 （ 3） 三器合并 2.同軸式 （ 1） 沉降器與再生器同軸 （ 2） 沉降器與再生器和燒焦罐同軸 3.
30、同軸加并列 （ 1） 沉降器一再同軸與二再并列 （ 2） 一再二再同軸與沉降器同軸 提升管反應器結(jié)構(gòu) 提升管反應器是一根長徑比 很大的管子 ， 長度一般為 30-36 米 ， 直徑根據(jù)處理量決定 ， 通常 以油氣在提升管內(nèi)平均停留時間 1-4秒為限確定提升管直徑 。 在 提升管側(cè)面開有若干進料口 ， 使 新鮮原料 、 回煉油及油漿從不同 位置進入提升管 ， 進行選擇性裂 化 。 進料口以下稱為預提升段 ， 作用為：由提升管底部吹入水蒸 氣 （ 預提升蒸汽 ） ， 使由再生斜 管來的催化劑加速 ， 保證油與催 化劑相遇時間均勻接觸 。 為使油氣 在離開提升管 后立即終止反 應 ， 提升管出 口均
31、設有快速 分離裝置 ， 作 用為使油氣與 大部分催化劑 迅速分開 。 常 用快速分離器 的類型為： 傘 帽型 、 倒 L型 、 T型 、 粗旋風分 離器 、 彈射快 速分離器 、 垂 直齒縫型 （ 分 別為圖中 a、 b 、 c、 d、 e、 f 所示 。 沉降器結(jié)構(gòu) 沉降器是用碳鋼制成 的圓筒形設備 ， 上段為沉 降段 ， 下段為汽提段 。 沉 降段內(nèi)裝有數(shù)組旋風分離 器 ， 頂部是集氣室并有油 氣出口 。 沉降器的作用是 使來自提升管的油氣和催 化劑分離 ， 油氣經(jīng)旋風分 離器分出所夾帶的催化劑 后經(jīng)集氣室去分餾系統(tǒng)； 由提升管快速分離器出來 的催化劑靠重力在沉降器 中向下沉降落入汽提段
32、。 汽提段有 數(shù)層人字形擋 板和蒸汽吹入 口，作用是將 催化劑夾帶的 油氣通過蒸汽 汽提出并返回 沉降段，以減 小油氣損失及 減小再生器負 荷。沉降器多 才用直筒型， 直徑大小根據(jù) 氣體流速及線 速決定，沉降 段線速一般不 超過 0.5- 0.6m/s。 再生器結(jié)構(gòu) 再生器的作用是為催化劑再生提供場所 和條件 。 再生器由筒體及內(nèi)部件組成 。 筒體 由碳鋼焊接而成 ， 由于經(jīng)常處于高溫和受催 化劑顆粒沖刷 ， 因此筒體內(nèi)壁敷設一層隔熱 、 耐磨襯里以保護設備材質(zhì) 。 筒體上部為稀 相段 、 下部為密相段 。 密相段是催化劑流化和再生的主要場所 ， 在主風作用下待生催化劑在這里形成密帽 流化床
33、， 密相床曾氣體線速為 0.6-1.0m/s。 稀相段實際上是催化劑的沉降段 ， 使催 化劑易于沉降 ， 稀相段氣體線速不能太高 ， 要求不大于 0.6-0.7m/s， 因此稀相段直徑通 常大于密相段 ， 高度應由沉降要求和旋風分 離器料腿長度所確定 。 旋風分離器 旋風分離器是氣固兩相分離并 回收催化劑的設備 ， 其操作好壞直 接影響催化劑損耗 。 它由內(nèi)圓柱筒 、 外圓柱筒 、 圓錐筒及料腿 、 灰斗 、 翼閥組成 。 旋風分離器類型很多 ， 近年來常用型號為 PX型 、 PV型 、 BY型 、 GE型 。 作用原理：攜帶催化劑的氣流以高 速 15-25米 /秒從切線方向進入旋風 分離器
34、， 并沿內(nèi)外圓柱筒環(huán)形通道 旋轉(zhuǎn)運動 ， 使固體顆粒產(chǎn)生離心力 ， 造成氣固分離條件 ， 顆粒沿椎體 下轉(zhuǎn)進入灰斗 ， 氣體從內(nèi)圓柱筒排 出 再生器的主要內(nèi)部件包括旋風分離器、主風分布環(huán)、集氣室等。 灰斗的作用是脫氣 ， 即防 止催化劑被帶入料斗；料腿的 作用是將回收的催化劑輸送回 床曾 ， 料腿內(nèi)的催化劑應有一 定的料位高度以保證催化劑的 順利下流 ， 這已是要求料腿有 一定長度的原因 ， 即允許催化 劑流出而阻止氣體倒竄 。 主風分布管 主風分布管是再生器的空氣分配器 ， 作用是使進入再生器的空 氣均勻分布 ， 防止氣流趨向中心部位 ， 以形成良好的流化狀態(tài) ， 保 證氣固均勻接觸 ， 強化再生反應 。 集氣室 分為內(nèi)集氣室和 外集氣室 。 內(nèi)集氣室 位于殼體內(nèi) ， 由筒體 和封頭或筒體 、 錐底 和封頭組成 。 外集氣室位于 殼體頂封頭外 ， 多 個二旋升氣管穿過 殼體與集氣室相通 并支撐外集氣室 。 外集氣室按形狀分 為臥式 、 立式 、 橢 球式和環(huán)管式 。
馬后炮化工技術論壇加氫反應器及催化裂化反應器介紹
