加氢反应器设计.docVIP

加氢反应器的设计 一：加氢反应器的设计背景 工程科学是关于工程实践的科学基础，现代过程装备与控制工程是工程科学的一个分支，因此，生产实习是工科学习的重要环节。在兰州兰石集团实习期间，对化工设备的发展前景和各种化工容器如反应釜、换热器、储罐、分液器和塔器等的有所了解和学习。生产实习的主要任务是学习化工设备的制造工艺和生产流程，将理论知识与生产实践相结合，理论应用于实际。因此，过程装备与检测的课程设计的设置是十分必要的。由于我们实习的加工车间正在进行加氢反应器的生产，而加氢反应器是石油化工行业的关键设备，其生产工艺和设计制造在化工设备中具有显著的代表性，为此，选择加氢反应器这一典型的化工设备作为课程设计的设计题目。 二： 加氢反应器的发展背景 ： 加氢 反 应 器是石油化工行业的关键设备，通常是在高温(350—480℃)、高压(0一25MPa)、临氢、有硫化氢等腐蚀介质的恶劣工作条件下运行。近30年来，加氢技术发展迅速，加氢反应器由内部衬非金属隔热层的冷壁结构发展成为壳体内壁堆焊不锈钢层的热壁结构即热壁加氢反应器。热壁加氢反应器与冷壁加氢反应器相比具有以下显著优点:(1)在相同外形尺寸条件下，增大了反应器内部的有效容积，提高了生产能力;(2) 由于无内衬隔热层，避免了内衬板易破坏造成壳体局部超温导致局部鼓泡破坏;(3) 避免了上述原因造成设备频繁停车修复所造成经济和产量上的损失。因此，热壁加氢反应器逐步取代了冷壁加氢反应器，且具有越来越大型化的趋势。随着工业技术的发展，加氢反应器的用途也越来越多，在石油炼制工业中除用于加氢裂化外,还广泛用于加氢精制,以脱除油品中存在的含氧、硫、氮等杂质，并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱和，以提高油品的质量。在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料。在有机化工中则用于制备各种有机产品，例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加氢制环己醇、醛加氢制醇、萘加氢制四氢萘和十氢萘（用作溶剂）、硝基苯加氢还原制苯胺等。此外，加氢过程还作为化学工业的一种精制手段，用于除去有机原料或产品中所含少量有害而不易分离的杂质，例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而成乙烯；丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯；以及利用一氧化碳加氢转化为甲烷的反应，以除去氢气中少量的一氧化碳等。 该加氢精制反应器为板焊结构，其内径φ4000㎜，壁厚98㎜，由2节组成；封头内半径2022㎜，壁厚78㎜，总重量94550Kg。整个容器位于裙座圈上，总高度约14011㎜，容器内壁（包括封头、筒体、法兰以及接管和弯 管）全部堆焊309L+347 不锈钢，反应器设有油气进出口、催化剂卸料口、 冷氢进口、热电偶口、人孔等接管孔，所有接管均采用整体补强结构，裙座采用对接结构，各接管密封采用八角垫结构，设备上下各有一个弯管。容器内部焊有凸台（一周），安装有冷氢盘、分配盘等内件。 4 使用特点及需解决的问题： 由于热壁加氢反应器是在高温、高压、临氢及硫和硫化氢介质条件下使用的，因此决定了该设备在使用过程中将会出现：氢腐蚀、氢脆、高温高压硫化氢腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂、堆焊层的剥离、CrMo钢的回火脆性破坏等问题。 5 材料要求： 5.1锻件和钢板用15CrMo钢硬是采用电炉冶炼加炉外精炼炉精炼，和真空脱气等工艺方法生产的本质细晶粒镇静钢 5.2钢板和锻件均应进行正火（允许加速冷却）加回火热处理，热处理工艺应根据材料化学成分和截面尺寸大小由钢材生产厂确定，冷却速度的大小以保证达到力学性能的要求为原则 5.3材料力学性能试板应进行模拟焊后热处理，即模拟制造过程中壳体材料可能经历的最大程度的焊后热处理（Max.PWHT）和最小程度的焊后热处理（Min.PWHT），包括所有482℃以上的中间和最终焊后热处理过程，其热处理工艺为： 封头 热成形 （900-950）℃ ×90分钟 正火 910℃×120分钟 回火 690℃×150分钟，空冷 弯管 热成形 （900-950）℃ ×30分钟 正火 910℃×40～50分钟，空冷 回火 690℃×60～70分钟 5.4 筒体 封头用15CrMo钢板除应满足GB6654-1996（含1、2号修改单）的规定外，尚应满足技术条件的要求 5.5 钢板的化学成分符合下表二的规定，熔炼分析按炉（灌）号取样，成品分析按轧制张张取样（可以从室温拉伸试验断裂后的试样上切取），按GB/T223标准规定 表二 15CrMoR钢板的化学成分 化学成分 C Si Mn P S Cr Mo Cu Ni Sn 熔炼分析 0.05～0.17 0.15～0.40 0.40～0