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i1、什么叫反应器,如何分类?/ a L$ p& x9 P7 q答:反应器是石油化工过程中主在用来完成介质的化学,物理反应的设备。% h) b7 h6 5 k) 按反应器的器壁温度分为:热壁和冷壁反应器* d! n7 E o3 |# w& J按反应器内介质流向可分为:径向和轴向反应器 0 z& D9 K: s E8 F$ u( 按反应器内催化剂床层的状态可分为:固定床、流动床反应器。8 J- N6 |* E* H ) Q2、什么叫热壁和冷壁反应器?* L3 p# X* q5 l) W! b答:热壁和冷壁是从反应器的壁温来区分的,壁温跟反应温度相差不大,即没有内隔热层的叫热壁反应器,由于内隔热层的作用,使反应器壁温远小于反应温度的叫冷壁反应器。& S1 M# H- |0 # 5 h, Z, Q3、何谓轴向和径向反应器?各有何优缺点?- b. N, $ & Z. ?答:轴向反应器就是反应介质顺着反应器轴向通过催化剂床层完成反应的反应器,径向反应器就是反应介质顺着反应器半径方向通过催化剂床层完成反应的反应器,其介质流向如下图所示:8 Z% 0 f2 5 , * y9 T6 e+ MY) d3 Cx由于反应器轴向高度比半径长,因此介质通过轴向反应器时的压力降比流过径向反应器催化剂床层时要大,这不免要增加动力设备的消耗,但是轴向反应器的结构简单,制造方便。而径向反应器要包括很多内件(如中心管、帽罩、扇形筒等),使得结构复杂,制造安装不便,但可以减少动力设备的消耗。4 6 6 i ?7 H1 n4、反应器压差增大的原因有哪些?8 c8 y& l/ P& W6 B答:床层堵塞:即系统管线的腐蚀产物被带到反应器所生成。3 s& m7 J, H, d+ J催化剂结焦:是催化剂床层局部超温,运行时间过长或原料过重等原因引起的。1 P! a9 x7 ; x( Q- j& b催化剂粉碎:催化剂装填方法不对,催化剂干燥时升温太快,反应器内压差太大都会使催化剂破碎。0 _, T7 O1 I$ 出口集合管堵塞:一般由催化剂跑到过滤网上或瓷球破碎引起。3 a! u( c5 v$ D4 X h5、炼油厂反应器的主要类型有哪些?6 a8 b/ H, g* 3 O1 R* L. c% B炼油厂反应器主要分两大类:流动床反应器、固定床反应器。$ k8 v/ W9 - 6 d: V1 ?6、我装置反应器属于何类?) G6 7 V: E- j& l7 5 R! R我装置反应器属于加氢裂化用固定床反应器。催化剂分层设置,注冷氢,采用高铬镍合金钢作筒体(2 1/4Cr1Mo),并有内壁堆焊层(过渡层为TP309L型,表层为TP347型)。8 S- Y4 J- 1 s8 7、我装置反应器的结构型式及主要内构件?8 z5 C! J) U9 b+ V% Y我装置反应器的结构型式为立式,其规格R1为3400*12420(T.L)*(147MIN+6.3). E* R. B b& |6 u5 F$ mm;R2为3400*14480(T.L)*(142MIN+6.5) mm。主体材质为2 1/4Cr1Mo,内壁为堆焊层。堆焊层材质如下:过渡层为TP309L型,表层为TP347H型。R-3为1800*12810(T.L)*22。主体材质为15CrMoR。& 0 c, A: e0 b H& U0 7 J( p主要内构件有:b9 2 P9 ( E( P5 l(1)顶部分配盘:将进口来的反应原料油均匀分布在催化剂床层以避免冲散催化剂或原料油偏流。$ a. + q/ J: N, O(2)催化剂支持盘:承载反应器上层催化剂,达到催化剂分层设置的目的。2 t: 3 K & y2 x4 ne( E(3)催化剂卸料管:用于卸落上层催化剂。4 ?1 . q5 f7 J8 M(4)冷氢盘:向反应器注入冷氢,控制下层催化剂床层温度。 P: , s1 H; Z1 % B, c- j5 g(5)去垢篮:搜集物流带进来的杂质,防止污染催化剂。# H5 C0 t$ EJK% f(6)分配盘:使物料均匀分布并均匀通过催化剂床层。3 a8 Y$ u; H8 W _; n(7)出料集合管:收集反应器的物料离开反应器,并阻止催化剂流失。 K( p) X: k% Z, s+ _(8)卸料管:用于卸催化剂。% M1 B9 b# A. B4 R8、我装置反应器开、停工注意的问题?4 m+ C6 u e( S J(1)当反应器开始升压时,在操作温度升到135以前,操作压力不得超过3.59Mpa,同理,当反应器降压时,操作压力降至3.59Mpa之前,其操作温度必须维持在135以上。4 A/ 0 ; s+ q! _2 (2)当反应器的操作温度低于135时,升温速度应尽量28/h,当反应器的操作温度在93以上时,其降温速度应尽可能缓慢,尽量避免本体和物件形成不均匀的温度分布而引起较大的热应力。; G1 H; Q; U G% D m V1 y Y(3)停工时应采取使操作状态下收藏的氢能充分释放出去的方案,如先降压,后降温。/ v; o/ ; L* u$ |: q: F, M(4)开停工时,应尽量避免反应器中有液相水和氧气的存在。$ g8 k7 f0 C. G, f4 v3 _; Z(5)当不要更换催化剂时,应将反应器与整个反应系统隔开,并加氮气加以保持或维持反应器处于热态(壁温100以上)。 E2 I6 f Q9 a(6)当需要更换催化剂时,在催化剂卸出后将反应器内部清理干净,停工期间应尽量避免奥氏体不锈钢内件和堆焊层与空气接触,目的是防止连多硫酸(H2SXOG)形成,进而引起奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂。建议用碱性溶液进行中和处理。9 h% ( X; rs ( U( E! D( G9、设备氢腐蚀的原因?* c7 m! q m; S- t0 y6 m在常温下,氢气对碳钢设备无腐蚀作用。在高温高压下,由于氢气分子很小,会渗入钢材内部,使钢材的晶粒内溶解大量的氢,随时间的延长,氢气会与钢材的渗碳体(Fe3C)发生化学反应:Fe3C2H2CH43Fe生成甲烷而使钢材脱碳变成纯铁(Fe)大大降低钢材强度(称为氢脱现象)。由于甲烷气体的逸出使钢材疏松,甚至产生裂纹,造成设备腐蚀。, b/ e B6 r3 d3 g10、我装置临氢系统钢材是怎样选用的?2 b8 G q8 8 c t临氢系统钢材选用的材质为TP347L,炉管的材质为TP347H,高压换热器和反应器选用材质为2.25Cr1Mo。冷壁反应器是在设备内壁设置非金属隔热层,有些并在隔热层内衬不锈钢套。由于有内隔热层,可使反应器的设计壁温降至300以下,因而就可以选用15CrMoR 或碳钢,内壁也不用堆焊不锈钢了。 $ c! m! U1 z; w. _9 q; CU+ d7 C4 F0 m6 y) k; ; Z8 G/ L8 O4 A/ e! bz$ J2 ?5 z6 R5 F; y8 T冷壁反应器内的非金属隔热层在介质的冲刷下,或在温度的变化中易损坏,操作一段时间可能就需要修理或更换,且施工和修理费用较高。如果在操作时衬里脱落,衬里脱落处及其附近的反应器器壁就会超过设计温度,从反应器外部看,该处的变色漆就会变色。由此造成了反应器的不安全隐患,严重时甚至造成装置的被迫停车 .4 J$ L$ R! G& m* D% ; t- u3 H& u4 V0 ( q. l X j6 t7 f 7 J; z$ W$ u g/ i 热壁加氢反应器的器壁直接与介质接触,器壁温度与操作温度(420左右)基本一致。所以被称为热壁反应器。 2 s$ n; O2 v4 f2 j, P, F9 W8 B2 I) Q( Z: v9 m, s% r% h8 k; p4 Y! Q8 n8 X2 T) W D. K 0 Z9 j4 s+ s虽然热壁加氢反应器的制造难度较大,一次性投资较高,但它可以保证长周期安全运行目前已在国际上普遍采用 F& U5 y8 / s z& L) 为什么临氢设备不能通入蒸汽?是因为反应器及高压换热器的材质的特殊要求,蒸汽冷凝成水后对设备材质会发生损坏;催化剂最怕水,因为催化剂接触水后,会使催化剂受到破坏,影响催化剂的使用寿命。主要是为了保护设备和催化剂。楼上说的对,临氢管线都是奥氏体不锈钢,蒸汽中有时会携带氯离子,蒸汽冷凝再蒸发后氯离子浓度增加,会引起氯离子应力腐蚀。所以不允许用蒸汽吹扫,即使在管线试压过程中也要控制水中的氯离子浓度。加氢装置常见的腐蚀1. 氢腐蚀氢腐蚀是在高温高压条件下,分子氢发生部分分解而变成原子氢或离子氢,并通过金属晶格和晶界向钢中扩散,扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应,生成甲烷气泡(它包含甲烷的成核过程和成长),即Fe3C2H2CH4+Fe,并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集,而甲烷在钢中的扩散能力很小,聚积在晶界原有的微观孔隙(或亚微观孔隙)内,形成局部高压,造成应力集中,使晶界变宽,并发展成为裂纹,开始时是很微小的,但到后期,无数裂纹相连,引起钢的强度、延性和韧性下降与同时发生晶间断裂。由于这种脆化现象是发生化学反应的结果,所以他具有不可逆的性质,也称永久脆化现象。在高温高压氢气中操作的设备所发生的氢腐蚀有两种形式:一是表面脱碳,二是内部脱碳。表面脱碳不产生裂纹,这点与钢材暴露在空气、氧气或二氧化碳等一些气体所产生的脱碳相似,表面脱碳的影响一般很清,其钢材的强度和硬度局部有所下降而延性有所提高。内部脱碳是由于氢扩散侵入到钢中发生反应生成甲烷,而甲烷又不能扩散到钢外,就聚集于晶界或夹杂物附近。形成了很高的局部应力,使钢产生龟裂、裂纹或鼓包,其力学性能发生了显化。造成氢腐蚀的因素: 操作温度、氢的分压和接触时间。温度越高或者压力越大发生高温氢腐蚀的起始时间越早。氢分压8.0MPa是个分界线,低于此值影响比较缓和,高于此值影响比较明显,操作温度200是个临界点,高于此温度钢材氢腐蚀程度随介质的温度升高而逐渐加重。氢在钢中的话浓度可以用下面公式表示:C134.9P1/2exp(3280/T)式中:C氢浓度P氢分压,MPaT温度,K从式中可看出,温度对钢中氢浓度的影响比系统氢分压更显著。 钢材中合金元素的添加情况。在钢中不能形成稳定碳化物的元素(如镍、铜)对改善钢的抗氢腐蚀的性能毫无作用;而在钢中添加形成很稳定碳化物的元素(入铬、钼、钒、钛、钨等),就可以使碳的活性降低,从而提高钢材抗氢腐蚀的能力。关于杂质的影响,在针对2.25Cr1Mo刚的研究已发现,锡、锑会增加甲烷气泡的密度、大小和生成速率。 加工过程。钢的抗氢腐蚀性能与钢的显微组织也有密切关系。回火过程对钢的氢腐蚀性能也有影响。对于淬火状态,只需很短时间加热就出现了氢腐蚀。但是一施行回火,且回火温度越高,由于可形成稳定的碳化物,抗氢腐蚀性能就得到改善,另外对于在氢环境下使用的铬钼钢设备,施行焊后热处理同样具有提高抗氢腐蚀能力的效果。曾有试试验证明,2.25Cr1Mo钢焊缝若不进行热处理的话,则发生氢腐蚀的温度将比纳尔逊(Nelson)曲线表示的温度低100以上。 钢材受的热应力。在高温氢气中蠕变强度会下降,特别是由于二次应力(如热应力或由冷加工所引起的应力)的存在会加速高温
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