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1、第一節(jié) 反應(yīng)器 第一小節(jié) 反應(yīng)器的分類介紹 一、反應(yīng)器按制造材質(zhì)的分類： 反應(yīng)器按制造材質(zhì)可分為熱壁反應(yīng)器和冷壁反應(yīng)器兩種。 1. 熱壁反應(yīng)器： 采用能抗高溫氫腐蝕的鉻鉬鋼制造筒體，這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，便于安裝。國外鉻鉬鋼較多，因此多采用熱壁反應(yīng)器。 2. 冷壁反應(yīng)器： 采用隔熱混凝土襯在反應(yīng)器內(nèi)壁，使反應(yīng)器筒體壁溫由530-570℃降到 200℃以下，這樣使氫氣達(dá)到筒體時(shí)的溫度大為降低，可避免高溫氫腐蝕的出現(xiàn)，筒體材質(zhì)可選用碳鋼，常用16Mn鋼。冷壁反應(yīng)器在隔熱混凝土之內(nèi)應(yīng)加一個(gè)1Cr18Ni9Ti的不銹鋼襯筒，以防混凝土破落污染催

2、化劑。 二、反應(yīng)器按油氣的流動方向分類： 反應(yīng)器按油氣的流動方向可分為軸向反應(yīng)器和徑向反應(yīng)器。 1. 軸向反應(yīng)器： 軸向反應(yīng)器是指流體通過催化劑床層沿軸向方向流動，它是柱型筒體，入口有入口分配器，出口設(shè)有油氣收集器。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單，缺點(diǎn)是床層壓降較大。 2. 徑向反應(yīng)器： 徑向反應(yīng)器是指流體通過催化劑床層沿半徑方向流動。它的內(nèi)壁均布扇形筒，使油氣在反應(yīng)器內(nèi)形成徑向流動，中心管是徑向反應(yīng)器的重要組成部分。它是由內(nèi)管、定距圓鋼和外包絲網(wǎng)或外包沖孔板構(gòu)成。因?yàn)樵趶较蚍磻?yīng)器中，油氣的流通面積是比軸向反應(yīng)器橫截面積大得多的環(huán)形通道，且床層厚度也比軸向反應(yīng)器

3、薄，所以它的床層壓降較小，這是徑向反應(yīng)器的最大優(yōu)點(diǎn)。 三、軸向反應(yīng)器的主要零部件： 1. 襯里：通常用0Cr25Ni13不銹鋼抗H2S腐蝕材質(zhì)做成。 2. 入口擴(kuò)散器：作用是使油氣均勻分配，防止沖分配盤。 3. 分配盤：通常用泡帽盤分塊形式。 4. 除垢籃筐：作用是去除積垢，如FeS等雜質(zhì)。 5. 催化劑支承盤：通常采用T型結(jié)構(gòu)。 6. 急冷箱：由冷氫盤、再分配盤和連通管組成。 7. 催化劑卸料口及反應(yīng)產(chǎn)物的出口： 8. 附屬設(shè)施：包括裙座、壁溫測點(diǎn)及熱電偶口。 四、軸向反應(yīng)器的主要零部件介紹：

4、1. 反應(yīng)器進(jìn)口擴(kuò)散器： 反應(yīng)器進(jìn)料從入口進(jìn)入反應(yīng)器，一般流速較大，而且集中在反應(yīng)器中部，為防止其直接沖到分配板上，故在反應(yīng)器入口處袋一個(gè)擴(kuò)散器。擴(kuò)散器有兩個(gè)孔道，進(jìn)入反應(yīng)器的油氣流向和孔道垂直，這樣當(dāng)液流進(jìn)入反應(yīng)器的擴(kuò)散器后，不致從某一孔道處短路流出，造成分配不勻。 2. 液體分配板（盤）： 液體分配盤的泡帽是保證液體分布均勻的重要部分，分配盤上裝有帶齒縫的圓形泡帽。當(dāng)氣液兩相物料進(jìn)到分配盤上后，在分配盤上就建立了液層。氣體從齒縫通過，同時(shí)把液體從環(huán)形空間帶上去進(jìn)入下降管。如果液體負(fù)荷大，可能淹沒一部分齒縫面積，但由于減小了氣體通路面積，增大了氣體的流速，從而相應(yīng)的又會

5、多帶走一部分液體，最終達(dá)到平衡。從下降管下來的液體呈錐狀噴灑到催化劑床層上。這種結(jié)構(gòu)型式的分配盤傳熱效率高，而且對安裝水平度的敏感度不大。為了便于裝卸催化劑，這種分配板由幾部分做成，升氣管與盤板滾壓嵌接成一體，達(dá)到基本密封。 3. 筒式濾油器（或稱過濾籃筐）： 筒式濾油器安裝在反應(yīng)器頂部，它給進(jìn)料提供更大的表面積，這樣，就允許催化劑床層積蓄較多的垢屑或沉積物而不致過度增大床層壓降，每個(gè)濾油筒是空心的，用鏈條結(jié)在一起，并用鏈條鎖固在支持梁上，以防止卸催化劑時(shí)堵塞催化劑卸料管。鏈條的長度必須足夠松弛，以使濾油筒隨催化劑床層下沉。據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，催化劑床層下沉量約為5％。 4.

6、 催化劑床層支持件： 支持催化劑床層的結(jié)構(gòu)件是Ｔ形梁，格柵，篩網(wǎng)和瓷球。Ｔ形橫梁橫跨筒體，頂部逐步變尖，以減少阻力。 5. 急冷箱和再分布板： 急冷箱的作用是將上面床層流下來的反應(yīng)物料和冷氫充分混合，使物料進(jìn)入下一層催化劑床層之前重新分布均勻。急冷箱安裝在冷氫管下面，由三塊板組成，第一層板是截流板，把反應(yīng)物料集合起來排入急冷箱。在這層板上，只開兩個(gè)孔，使全部物料和氫氣都必須從這兩個(gè)孔通過，使冷氫和反應(yīng)物料充分混合。急冷箱置于急冷盤和噴灑盤（篩板）之間，油氣在此混合，篩板噴灑盤上開有很多小孔，使急冷箱物料由此進(jìn)到第三塊板，即泡帽再分布板，再從再分布板進(jìn)入下一層催化劑床層上。

7、這種結(jié)構(gòu)可保證床層溫度非常均勻，每個(gè)床層底部的溫差都小于1℃。 6. 出口管上面的集油器： 它起支撐下層催化劑床層的作用，在集油器周圍添入瓷球。 第二小節(jié) 反應(yīng)器在開、停工時(shí)的保護(hù)措施 一、當(dāng)反應(yīng)器開始升壓時(shí)，在操作溫度升到135℃以前，操作壓力不得超過3.43MPa（G）。同理，當(dāng)反應(yīng)器降壓時(shí)，操作壓力降至3.43MPa( G )以前，其操作溫度必須維持在135℃以上，該措施的目的是保證殼壁在121℃以下所承受的拉應(yīng)力不超過材料屈服強(qiáng)度的20% 。 二、當(dāng)反應(yīng)器的操作溫度低于135℃時(shí)，升溫速度應(yīng)盡量≤28℃/h,當(dāng)反應(yīng)器的操作溫度在 93℃以上時(shí)，其降溫速度應(yīng)盡可能緩慢。

8、三、設(shè)備長期操作后，不能用常溫水對反應(yīng)器進(jìn)行水壓試驗(yàn)；再次開工時(shí)，若進(jìn)行氮?dú)鈿饷茉囼?yàn)，應(yīng)滿足第一條的要求。 四、停工期間應(yīng)盡量避免奧氏體不銹鋼內(nèi)件和堆焊層與空氣接觸，目的是防止連多硫酸(H2S×O6)形成，進(jìn)而引起奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂。 當(dāng)不用更換催化劑時(shí)，應(yīng)將反應(yīng)器與整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)隔開，并充以N2加以保護(hù)或維持反應(yīng)器處于熱態(tài)（譬如100℃以上）。 當(dāng)需要更換催化劑時(shí)，在催化劑卸除并將反應(yīng)器內(nèi)部清理干凈后，建議用堿性溶液進(jìn)行中和處理。 第三小節(jié) 技術(shù)問答 1、什么叫反應(yīng)器，如何分類？ 答：反應(yīng)器是石油化工過程中主在用來完成介質(zhì)的化學(xué)，物理反應(yīng)的設(shè)備。 按反

9、應(yīng)器的器壁溫度分為：熱壁和冷壁反應(yīng)器。 按反應(yīng)器內(nèi)介質(zhì)流向可分為：徑向和軸向反應(yīng)器。 按反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層的狀態(tài)可分為：固定床、流動床反應(yīng)器。 2、什么叫熱壁和冷壁反應(yīng)器？ 答：熱壁和冷壁是從反應(yīng)器的壁溫來區(qū)分的，壁溫跟反應(yīng)溫度相差不大，即沒有內(nèi)隔熱層的叫熱壁反應(yīng)器，由于內(nèi)隔熱層的作用，使反應(yīng)器壁溫遠(yuǎn)小于反應(yīng)溫度的叫冷壁反應(yīng)器。 3、何謂軸向和徑向反應(yīng)器？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：軸向反應(yīng)器就是反應(yīng)介質(zhì)順著反應(yīng)器軸向通過催化劑床層完成反應(yīng)的反應(yīng)器，徑向反應(yīng)器就是反應(yīng)介質(zhì)順著反應(yīng)器半徑方向通過催化劑床層完成反應(yīng)的反應(yīng)器，其介質(zhì)流向如下圖所示： 由于反應(yīng)器軸向高度比半徑長，因此介質(zhì)通過

10、軸向反應(yīng)器時(shí)的壓力降比流過徑向反應(yīng)器催化劑床層時(shí)要大，這不免要增加動力設(shè)備的消耗，但是軸向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。而徑向反應(yīng)器包括很多內(nèi)件（如中心管、帽罩、扇形筒等），使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝不便，但可以減少動力設(shè)備的消耗。 4、反應(yīng)器壓差增大的原因有哪些？ 答：①床層堵塞：即系統(tǒng)管線的腐蝕產(chǎn)物被帶到反應(yīng)器所生成。 ②催化劑結(jié)焦：是催化劑床層局部超溫，運(yùn)行時(shí)間過長或原料過重等原因引起的。 ③催化劑粉碎：催化劑裝填方法不對，催化劑干燥時(shí)升溫太快，反應(yīng)器內(nèi)壓差太大都會使催化劑破碎。 ④出口集合管堵塞：一般由催化劑跑到過濾網(wǎng)上或瓷球破碎引起。 5、煉油廠反應(yīng)器的主要類型有哪些？ 答：

11、煉油廠反應(yīng)器主要分兩大類：流動床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器。 6、軸向反應(yīng)器的主要內(nèi)構(gòu)件有哪些？ 答：主要內(nèi)構(gòu)件有： （1）頂部分配盤：將進(jìn)口來的反應(yīng)原料油均勻分布在催化劑床層以避免沖散催化劑或原料油偏流。 （2）催化劑支持盤：承載反應(yīng)器上層催化劑，達(dá)到催化劑分層設(shè)置的目的。 （3）催化劑卸料管：用于卸落上層催化劑。 （4）冷氫盤：向反應(yīng)器注入冷氫，控制下層催化劑床層溫度。 （5）積垢籃：搜集物流帶進(jìn)來的雜質(zhì)，防止污染催化劑。 （6）分配盤：使物料均勻分布并均勻通過催化劑床層。 （7）出料集合管：收集反應(yīng)器的物料離開反應(yīng)器，并阻止催化劑流失。 （8）卸料管：用于卸催化劑。 7、

12、裝置反應(yīng)器開、停工注意的問題？ 答：（1）當(dāng)反應(yīng)器開始升壓時(shí)，在操作溫度升到135℃以前，操作壓力不得超過3.43Mpa，同理，當(dāng)反應(yīng)器降壓時(shí)，操作壓力降至3.43Mpa之前，其操作溫度必須維持在135℃以上。 （2）當(dāng)反應(yīng)器的操作溫度低于135℃時(shí)，升溫速度應(yīng)盡量≤28℃/h，當(dāng)反應(yīng)器的操作溫度在93℃以上時(shí)，其降溫速度應(yīng)盡可能緩慢,盡量避免本體和物件形成不均勻的溫度分布而引起較大的熱應(yīng)力。 （3）停工時(shí)應(yīng)采取使操作狀態(tài)下滲透的氫能充分釋放出去的方案，如先降壓，后降溫。 （4）開停工時(shí)，應(yīng)盡量避免反應(yīng)器中有液相水和氧氣的存在。 （5）當(dāng)不更換催化劑時(shí)，應(yīng)將反應(yīng)器與整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)隔開，

13、并加氮?dú)饧右员３只蚓S持反應(yīng)器處于熱態(tài)（壁溫100℃以上）。 （6）當(dāng)需要更換催化劑時(shí)，在催化劑卸出后將反應(yīng)器內(nèi)部清理干凈，停工期間應(yīng)盡量避免奧氏體不銹鋼內(nèi)件和堆焊層與空氣接觸，目的是防止連多硫酸（H2S×OX）形成，進(jìn)而引起奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂。建議用堿性溶液進(jìn)行中和處理。 8、設(shè)備氫腐蝕的原因？ 答：在常溫下，氫氣對碳鋼設(shè)備無腐蝕作用。在高溫高壓下，由于氫氣分子很小，會滲入鋼材內(nèi)部，使鋼材的晶粒內(nèi)溶解大量的氫，隨時(shí)間的延長，氫氣會與鋼材的滲碳體（Fe3C）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：Fe3C＋2H2→CH4＋3Fe；生成甲烷而使鋼材脫碳變成純鐵（Fe），大大降低了鋼材的強(qiáng)度（稱為氫脫現(xiàn)象）。由

14、于甲烷氣體的逸出使鋼材疏松，甚至產(chǎn)生裂紋，造成設(shè)備腐蝕。 9.加氫反應(yīng)器鍛焊結(jié)構(gòu)和板焊結(jié)構(gòu)如何選用？ 答：反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)有兩大類：一是單層結(jié)構(gòu)，二是多層結(jié)構(gòu)。在高壓加氫裝置中多數(shù)采用單層結(jié)構(gòu)。在單層結(jié)構(gòu)中，又分為鍛焊結(jié)構(gòu)和板焊結(jié)構(gòu)。鍛焊結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）以實(shí)心鍛造時(shí)，在鍛造過程中要把鋼錠鐓粗和沖孔，可消除鋼錠中的偏析和夾雜，從而提高了鍛件的純潔性。（2）鍛造變形過程的拔長，擴(kuò)孔等工藝，使鍛件各項(xiàng)性能差別減小，增加內(nèi)部致密度，所以材料的均質(zhì)性和致密性較好。（3）焊縫較少，特別是沒有縱焊縫，從而提高了反應(yīng)器耐周向應(yīng)力的可靠性。同時(shí)縮短制造周期和減少制造和檢驗(yàn)過程中對焊縫檢查的工作量。（4）鍛

15、造筒的粗糙度和尺寸精度高，可方便筒節(jié)對接，錯邊量小。（5）反應(yīng)器內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)可以加工成與筒體一體的結(jié)構(gòu)，這對于防止有關(guān)的脆性損傷很有好處。 由于鍛焊結(jié)構(gòu)比板焊結(jié)構(gòu)在加工成型過程中，材料的利用率低，在反應(yīng)器器壁較薄時(shí)，其制造費(fèi)用較高。在目前階段，通常壁厚在130mm-150mm以下宜采用板焊結(jié)構(gòu)。大于這個(gè)值，采用鍛焊結(jié)構(gòu)較為合理。三種結(jié)構(gòu)示意圖如下： 10.T-STAR裝置反應(yīng)器的操作條件和結(jié)構(gòu)？ 答：反應(yīng)器的操作介質(zhì)為油氣、H2、H2S、NH3；操作溫度380℃；操作壓力13.7Mpa。反應(yīng)器為熱壁反應(yīng)器。反應(yīng)器筒節(jié)按API標(biāo)準(zhǔn)選用ASME SA336 F22V即2.25Cr-1Mo-0.25V鋼材。該材質(zhì)的淬透性、抗氫性和抗氫剝離性都優(yōu)于普通的2.25Cr-1Mo鋼材。反應(yīng)器的內(nèi)壁堆焊雙層不銹鋼（TP309L+TP347）以抵抗硫化氫的侵蝕。堆焊層總厚度7.5mm，其中表面未稀釋的有效厚度（TP347SS）不得低于3.2mm。T-STAR裝置反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡圖如下： T-STAR裝置反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡圖