洛陽院加氫反應(yīng)器技術(shù)

1、一一. 加氫反應(yīng)器概述加氫反應(yīng)器概述 * * 加氫反應(yīng)器是各種加氫工藝過程或加氫加氫反應(yīng)器是各種加氫工藝過程或加氫 裝置的核心關(guān)鍵設(shè)備。其操作條件相當(dāng)裝置的核心關(guān)鍵設(shè)備。其操作條件相當(dāng) 苛刻。技術(shù)難度大，制造技術(shù)要求高，苛刻。技術(shù)難度大，制造技術(shù)要求高， 造價昂貴。所以人們對它備無論在設(shè)計造價昂貴。所以人們對它備無論在設(shè)計 上還是使用上都給予極大的重視。反應(yīng)上還是使用上都給予極大的重視。反應(yīng) 器的設(shè)計和制造成功，在某種意義上說器的設(shè)計和制造成功，在某種意義上說 是體現(xiàn)一個國家總體技術(shù)水平的重要標(biāo)是體現(xiàn)一個國家總體技術(shù)水平的重要標(biāo) 志之一。志之一。 一一. 加氫反應(yīng)器概述（續(xù)）加氫反應(yīng)器概述（續(xù)

2、） * * 所謂加氫過程是催化加氫過程的總稱，所謂加氫過程是催化加氫過程的總稱， 其種類品牌繁多，其種類品牌繁多，API曾將其劃分為三曾將其劃分為三 大類：大類： 加氫處理加氫處理 加氫精制加氫精制 加氫裂化加氫裂化 一一. 加氫反應(yīng)器概述（續(xù)）加氫反應(yīng)器概述（續(xù)） * * 加氫反應(yīng)器的分類加氫反應(yīng)器的分類 按工藝過程特點分類有：按工藝過程特點分類有： 固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器 移動床反應(yīng)器移動床反應(yīng)器 流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器 按反應(yīng)器使用狀態(tài)分類有：按反應(yīng)器使用狀態(tài)分類有： 冷壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器冷壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器 熱壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器熱壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器 加氫反應(yīng)器的分類加氫反應(yīng)器的分類( (續(xù)續(xù)) ) 按反應(yīng)

3、器本體結(jié)構(gòu)特征分類有：按反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征分類有： 單層結(jié)構(gòu)單層結(jié)構(gòu) 鋼板卷焊結(jié)構(gòu)鋼板卷焊結(jié)構(gòu) 鍛焊結(jié)構(gòu)鍛焊結(jié)構(gòu) 多層結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)，一般有：一般有： 繞帶式繞帶式 熱套式等熱套式等 一一. 加氫反應(yīng)器概述（續(xù)）加氫反應(yīng)器概述（續(xù)） * * 對于這樣重要、使用條件又很苛刻的設(shè)備設(shè)對于這樣重要、使用條件又很苛刻的設(shè)備設(shè) 計，應(yīng)該至少要滿足以下幾點要求：計，應(yīng)該至少要滿足以下幾點要求： 滿足工藝過程各種運作方案的需要。滿足工藝過程各種運作方案的需要。 使用可靠性高。使用可靠性高。 具體應(yīng)體現(xiàn)在：具體應(yīng)體現(xiàn)在： 滿足力學(xué)強度要求滿足力學(xué)強度要求 具有可靠的密封性能具有可靠的密封性能 有較好的環(huán)境強度

4、適應(yīng)性有較好的環(huán)境強度適應(yīng)性 便于維護(hù)和檢修，所需時間短。便于維護(hù)和檢修，所需時間短。 盡可能降低盡可能降低投資費用。投資費用。 二二. 反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展梗概反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展梗概 * * 隨著加氫工藝技術(shù)的廣泛應(yīng)用，加氫工隨著加氫工藝技術(shù)的廣泛應(yīng)用，加氫工 藝設(shè)備特別是加氫反應(yīng)器技術(shù)相應(yīng)得到藝設(shè)備特別是加氫反應(yīng)器技術(shù)相應(yīng)得到 很快的發(fā)展，并取得顯著的進(jìn)步。主要很快的發(fā)展，并取得顯著的進(jìn)步。主要 表現(xiàn)表現(xiàn): :(1) 加氫反應(yīng)器使用安全性不斷提加氫反應(yīng)器使用安全性不斷提 高高: :(2) 為了獲得較佳的經(jīng)濟(jì)效益，裝置為了獲得較佳的經(jīng)濟(jì)效益，裝置 日趨大型化，同時也帶來了反應(yīng)設(shè)備的日趨大型化，同時也帶

5、來了反應(yīng)設(shè)備的 大型化。大型化。 具體表現(xiàn)如下：具體表現(xiàn)如下： 二二. 反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展梗概（續(xù)）反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展梗概（續(xù)） ( (一一) )加氫反應(yīng)器使用安全性不斷提高加氫反應(yīng)器使用安全性不斷提高 * * 這是加氫反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展過程中始終圍繞的這是加氫反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展過程中始終圍繞的 核心問題。使用安全性不斷提高的核心問題。使用安全性不斷提高的主要表現(xiàn)主要表現(xiàn)： 設(shè)計方法的更新設(shè)計方法的更新 由由“常規(guī)設(shè)計常規(guī)設(shè)計”即即“規(guī)則設(shè)計規(guī)則設(shè)計” ” 以以“應(yīng)應(yīng) 力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計”，即，即“分析設(shè)計分析設(shè)計” 設(shè)計結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 本體結(jié)構(gòu)：單層本體結(jié)構(gòu)：單層 多層多層 更高

6、級的單層更高級的單層 使用狀態(tài)：冷壁結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)：冷壁結(jié)構(gòu) 熱壁結(jié)構(gòu)熱壁結(jié)構(gòu) 細(xì)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)（見后）細(xì)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)（見后） ( (一一) )加氫反應(yīng)器使用安全性不斷提高（續(xù)）加氫反應(yīng)器使用安全性不斷提高（續(xù)） 材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)量明顯提高材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)量明顯提高 體現(xiàn)在冶煉技術(shù)、鍛造技術(shù)、熱處理技體現(xiàn)在冶煉技術(shù)、鍛造技術(shù)、熱處理技 術(shù)、分析技術(shù)等等方面。最終體現(xiàn)在材術(shù)、分析技術(shù)等等方面。最終體現(xiàn)在材 料的內(nèi)質(zhì)特性料的內(nèi)質(zhì)特性( (純潔性、致密性、均質(zhì)純潔性、致密性、均質(zhì) 性性) )非常優(yōu)越。非常優(yōu)越。 制造技術(shù)與裝備水平的進(jìn)步與提高制造技術(shù)與裝備水平的進(jìn)步與提高 如制造技巧與經(jīng)驗以

7、及包括焊接、堆焊、如制造技巧與經(jīng)驗以及包括焊接、堆焊、 熱處理、無損檢測等領(lǐng)域的技術(shù)與裝備熱處理、無損檢測等領(lǐng)域的技術(shù)與裝備 水平都有很大進(jìn)步與提高。水平都有很大進(jìn)步與提高。 例如：例如： ( (一一) )加氫反應(yīng)器使用安全性不斷提高加氫反應(yīng)器使用安全性不斷提高 （續(xù)）（續(xù)） 單層堆焊技術(shù)單層堆焊技術(shù) 雙絲焊接技術(shù)雙絲焊接技術(shù) 多頭堆焊技術(shù)多頭堆焊技術(shù) 有堆焊層的反應(yīng)器上下部有堆焊層的反應(yīng)器上下部9090度彎管整體成形度彎管整體成形 技術(shù)技術(shù) 無損檢測上采用的無損檢測上采用的“TOFD”（Time of Flight Diffraction）技術(shù)）技術(shù)超聲波衍射時差超聲波衍射時差 法法 大型（

8、如大型（如150、160MN）自由鍛造水壓機(jī)，可自由鍛造水壓機(jī)，可 鍛造最大毛坯外徑達(dá)鍛造最大毛坯外徑達(dá)6500mm以上等以上等等裝備的等裝備的 建成投用建成投用 二二. 反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展梗概（續(xù)）反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展梗概（續(xù)） ( (二二) )設(shè)備向大型化發(fā)展設(shè)備向大型化發(fā)展 為了獲取較佳的經(jīng)濟(jì)效益，裝置日趨大型為了獲取較佳的經(jīng)濟(jì)效益，裝置日趨大型 化化, ,如：如： 美國建造了美國建造了325325萬萬t/a t/a 加氫裂化裝置和加氫裂化裝置和 480t/a480t/a加氫脫硫裝置；加氫脫硫裝置； 我國建造了我國建造了360t/a 360t/a 加氫裂化裝置和加氫裂化裝置和 300t/a300t

9、/a 加氫脫硫裝置。加氫脫硫裝置。 設(shè)備的大型化帶來了反應(yīng)設(shè)備的大型化。設(shè)備的大型化帶來了反應(yīng)設(shè)備的大型化。 ( (二二) )設(shè)備向大型化發(fā)展設(shè)備向大型化發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)） * *（國外大型化進(jìn)展例）（國外大型化進(jìn)展例） ( (二二) )設(shè)備向大型化發(fā)展設(shè)備向大型化發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)） * * （國內(nèi)大型化進(jìn)展例）（國內(nèi)大型化進(jìn)展例） ( (二二) )設(shè)備向大型化發(fā)展設(shè)備向大型化發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)） * * 為適應(yīng)設(shè)備大型化的需要，高壓加氫設(shè)為適應(yīng)設(shè)備大型化的需要，高壓加氫設(shè) 備的現(xiàn)場組焊制造技術(shù)應(yīng)運而生。備的現(xiàn)場組焊制造技術(shù)應(yīng)運而生。 國外：國外：很早就開發(fā)了此項技術(shù)；很早就開發(fā)了此項技術(shù)； 國

10、內(nèi)：國內(nèi)：從從19961996年開始實施。特別是年開始實施。特別是2002 年年在條件很艱苦的內(nèi)蒙古現(xiàn)場組在條件很艱苦的內(nèi)蒙古現(xiàn)場組 焊制造了當(dāng)今世界上最重的焊制造了當(dāng)今世界上最重的21002100 噸反應(yīng)器。積累了很寶貴的在現(xiàn)噸反應(yīng)器。積累了很寶貴的在現(xiàn) 場組焊制造大型反應(yīng)器的經(jīng)驗。場組焊制造大型反應(yīng)器的經(jīng)驗。 ( (二二) )設(shè)備向大型化發(fā)展設(shè)備向大型化發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)） 二二. 反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展梗概（續(xù)）反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展梗概（續(xù)） * * 熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的演變熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的演變 熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的演變可劃分為四個歷史時期。熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的演變可劃分為四個歷史時期。 如：如：

11、熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的進(jìn)展歷程熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的進(jìn)展歷程 熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的進(jìn)展歷程熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)的進(jìn)展歷程 時時 期期 技術(shù)特征技術(shù)特征 備備 注注 第一個歷史時期第一個歷史時期 1972年以前年以前 開發(fā)初期開發(fā)初期 第二個歷史時期第二個歷史時期 19731980 改進(jìn)期改進(jìn)期 第三個歷史時期第三個歷史時期 19811987 成熟期成熟期 第四個歷史時期第四個歷史時期 1988現(xiàn)在現(xiàn)在 更新期更新期 以開發(fā)成功新以開發(fā)成功新 Cr-Mo鋼為標(biāo)志鋼為標(biāo)志 熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況 階階 段段 起止起止 時間時間 技術(shù)技術(shù) 特征特征 技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在

12、問題技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在問題 第第 一一 個個 歷歷 史史 時時 期期 19721972 年年 以以 前前 開發(fā)開發(fā) 初期初期 設(shè)計：由常規(guī)設(shè)計設(shè)計：由常規(guī)設(shè)計分析設(shè)計。分析設(shè)計。 設(shè)計對材料只提出滿足力學(xué)性能及設(shè)計對材料只提出滿足力學(xué)性能及 抗氫腐蝕和硫化氫腐蝕的要求；抗氫腐蝕和硫化氫腐蝕的要求； 材料：冶煉由平爐材料：冶煉由平爐電爐，開始材電爐，開始材 料純凈度和均質(zhì)性較差；堆焊：采料純凈度和均質(zhì)性較差；堆焊：采 用用SAW工藝工藝( (末期開發(fā)出淺熔深堆末期開發(fā)出淺熔深堆 焊工藝）；使用中曾出現(xiàn)過焊工藝）；使用中曾出現(xiàn)過Cr-Mo 鋼的回火脆化現(xiàn)象和不銹鋼的氫脆鋼的回火脆化現(xiàn)象和不銹鋼的氫

13、脆 損傷問題。損傷問題。 熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況（續(xù)）熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況（續(xù)） 階階 段段 起止起止 時間時間 技術(shù)技術(shù) 特征特征 技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在問題技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在問題 第第 二二 個個 歷歷 史史 時時 期期 1973 1980 改改 進(jìn)進(jìn) 期期 設(shè)計：分析設(shè)計應(yīng)用較普遍。設(shè)計對設(shè)計：分析設(shè)計應(yīng)用較普遍。設(shè)計對 材料已提出控制回火脆化的要求材料已提出控制回火脆化的要求( (如控如控 制制J-系數(shù)系數(shù)和和X系數(shù)系數(shù)) )。結(jié)構(gòu)設(shè)計已有所。結(jié)構(gòu)設(shè)計已有所 改進(jìn)，一是盡量減小應(yīng)力集中，二是改進(jìn)，一是盡量減小應(yīng)力集中，二是 方便在役檢測；材料：冶煉由電爐方便在役檢測；材料

14、：冶煉由電爐( (或或 + +保溫爐保溫爐) ) 電爐電爐+ +爐外精煉技術(shù)爐外精煉技術(shù)( (如真如真 空碳脫氧工藝及其它新的冶煉工藝的空碳脫氧工藝及其它新的冶煉工藝的 應(yīng)用應(yīng)用) )可以冶煉出低可以冶煉出低SiSi或低或低S S、P P，甚至，甚至 超低超低S S、P P且微量雜質(zhì)元素含量很低的且微量雜質(zhì)元素含量很低的 鋼；鋼； 熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況（續(xù)）熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況（續(xù)） 階階 段段 起止起止 時間時間 技術(shù)技術(shù) 特征特征 技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在問題技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在問題 第第 二二 個個 歷歷 史史 時時 期期 1973 1980 改改 進(jìn)進(jìn) 期期 焊接：由常規(guī)的

15、焊接焊接：由常規(guī)的焊接窄間隙焊接。窄間隙焊接。 堆焊：由較普遍采用的淺熔深堆焊堆焊：由較普遍采用的淺熔深堆焊 改進(jìn)的單層或雙層改進(jìn)的單層或雙層( (帶極帶極) )堆焊。而且堆焊。而且 在有關(guān)部位采取了在有關(guān)部位采取了PWHT后才堆焊后才堆焊 Tp.347的方法；的方法； 制造：可制造出大型反應(yīng)器用整體封制造：可制造出大型反應(yīng)器用整體封 頭，鍛造筒體的縮口技術(shù)開發(fā)。這一頭，鍛造筒體的縮口技術(shù)開發(fā)。這一 階段的反應(yīng)器，回火脆化問題已基本階段的反應(yīng)器，回火脆化問題已基本 得到解決。得到解決。 但在此階段末但在此階段末發(fā)現(xiàn)了堆焊層氫致剝離發(fā)現(xiàn)了堆焊層氫致剝離 現(xiàn)象現(xiàn)象。 熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況

16、（續(xù)）熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況（續(xù)） 階階 段段 起止起止 時間時間 技術(shù)技術(shù) 特征特征 技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在問題技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在問題 第第 三三 個個 歷歷 史史 時時 期期 1981 1987 成成 熟熟 期期 綜合應(yīng)用針對使用中出現(xiàn)的各種損傷所綜合應(yīng)用針對使用中出現(xiàn)的各種損傷所 開展的預(yù)防對策的多項研究成果，包括開展的預(yù)防對策的多項研究成果，包括 在反應(yīng)器的細(xì)部結(jié)構(gòu)在反應(yīng)器的細(xì)部結(jié)構(gòu)( (如保溫結(jié)構(gòu)如保溫結(jié)構(gòu)) )上又上又 有進(jìn)一步改進(jìn)，材料的純凈度進(jìn)一步提有進(jìn)一步改進(jìn)，材料的純凈度進(jìn)一步提 高，高，J-系數(shù)和系數(shù)和X系數(shù)的控制不斷趨嚴(yán)；系數(shù)的控制不斷趨嚴(yán)； 焊接方面，由于焊接設(shè)備

17、、焊接材料和焊接方面，由于焊接設(shè)備、焊接材料和 焊接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，焊縫質(zhì)量大有提高。焊接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，焊縫質(zhì)量大有提高。 堆焊技術(shù)由于采用了高焊速、大電流的堆焊技術(shù)由于采用了高焊速、大電流的 堆焊工藝，提高了堆焊層金屬的韌性。堆焊工藝，提高了堆焊層金屬的韌性。 其結(jié)果各種損傷發(fā)生極少。但由于有更其結(jié)果各種損傷發(fā)生極少。但由于有更 加高溫高壓加高溫高壓加氫新工藝的出現(xiàn)，現(xiàn)有加氫新工藝的出現(xiàn)，現(xiàn)有反反 應(yīng)器用材料又存在難以滿足要求的問題。應(yīng)器用材料又存在難以滿足要求的問題。 第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果 通過冶煉工藝的改進(jìn)和管理，嚴(yán)格控制鋼中有害通過冶煉工藝

18、的改進(jìn)和管理，嚴(yán)格控制鋼中有害 的雜質(zhì)元素和氣體含量，提高了鋼材的純凈度的雜質(zhì)元素和氣體含量，提高了鋼材的純凈度 （如（如J-系數(shù)在系數(shù)在100以下；有害氣體含量大為降低以下；有害氣體含量大為降低 等）。等）。 改善和提高焊材的質(zhì)量和純凈度，使焊縫的性能改善和提高焊材的質(zhì)量和純凈度，使焊縫的性能 與質(zhì)量較好。焊縫金屬的與質(zhì)量較好。焊縫金屬的X系數(shù)一般都在系數(shù)一般都在11ppm 以下。以下。 盡量省略堆焊層盡量省略堆焊層Tp.347的的PWHT，以提高其韌性。，以提高其韌性。 堆焊工藝有了改進(jìn)，堆焊層抗剝離性能有較大提堆焊工藝有了改進(jìn)，堆焊層抗剝離性能有較大提 高。高。 第三個歷史時期綜合應(yīng)用改

19、進(jìn)的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)） * * 反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)改進(jìn)之一：反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)改進(jìn)之一： 支持圈結(jié)構(gòu)的改進(jìn)支持圈結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)） * *反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)之二：反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)之二： 法蘭密封槽法蘭密封槽 的改進(jìn)的改進(jìn) 第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)） * * 反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)之三：反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)之三： 裙座結(jié)構(gòu)裙座結(jié)構(gòu) 的改進(jìn)的改進(jìn) 第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)）

20、 * * 反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)之三：反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)之三： 裙座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)（續(xù)）裙座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)（續(xù)） 第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)） * * 反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)之四：反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)之四： 增設(shè)熱箱增設(shè)熱箱 第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)）第三個歷史時期綜合應(yīng)用改進(jìn)的研究成果（續(xù)） * * 反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)反應(yīng)器細(xì)部結(jié)構(gòu)改進(jìn) 之五：之五： 保溫結(jié)構(gòu)的改進(jìn)保溫結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況（續(xù)）熱壁加氫反應(yīng)器技術(shù)演變內(nèi)容概況（續(xù)） 階階 段段 起止起止 時間時間 技術(shù)技術(shù) 特征特征 技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵與存在問題技術(shù)進(jìn)步內(nèi)涵

21、與存在問題 第第 四四 個個 歷歷 史史 時時 期期 19881988 現(xiàn)在現(xiàn)在 更更 新新 期期 以開發(fā)新的以開發(fā)新的Cr-Mo鋼，并很快得鋼，并很快得 到推廣應(yīng)用，將加氫反應(yīng)器技術(shù)到推廣應(yīng)用，將加氫反應(yīng)器技術(shù) 推進(jìn)到一個新的階段。推進(jìn)到一個新的階段。 三三. 反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征 * * 根據(jù)不同年代的技術(shù)水平與需求，曾使用了不同根據(jù)不同年代的技術(shù)水平與需求，曾使用了不同 形式的本體結(jié)構(gòu)，如：形式的本體結(jié)構(gòu)，如： 單層結(jié)構(gòu)單層結(jié)構(gòu) 鋼板卷焊結(jié)構(gòu)鋼板卷焊結(jié)構(gòu) 鍛焊結(jié)構(gòu)鍛焊結(jié)構(gòu) 多層結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu) 繞帶式繞帶式 熱套式熱套式 等等等等 * * 結(jié)構(gòu)形式選取取決于設(shè)備操作條件與規(guī)格

22、、制造結(jié)構(gòu)形式選取取決于設(shè)備操作條件與規(guī)格、制造 廠加工裝備與能力、制造周期、經(jīng)濟(jì)合理性和用廠加工裝備與能力、制造周期、經(jīng)濟(jì)合理性和用 戶需要與經(jīng)驗等。戶需要與經(jīng)驗等。 三三. 反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)）反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)） * * 單層結(jié)構(gòu)中的鋼板卷焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)的選擇，主要單層結(jié)構(gòu)中的鋼板卷焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)的選擇，主要 取決于制造廠的加工能力、經(jīng)驗和條件以及經(jīng)濟(jì)上的合取決于制造廠的加工能力、經(jīng)驗和條件以及經(jīng)濟(jì)上的合 理性和用戶的需要。在選用鍛焊結(jié)構(gòu)時，一般有如下優(yōu)理性和用戶的需要。在選用鍛焊結(jié)構(gòu)時，一般有如下優(yōu) 點：點： 鍛件的內(nèi)質(zhì)特性鍛件的內(nèi)質(zhì)特性( (純凈性、致密性、均質(zhì)性純凈性、

23、致密性、均質(zhì)性) )好；好； 焊縫少，特別是沒有縱焊縫，從而提高了反應(yīng)器耐焊縫少，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；周向應(yīng)力的可靠性； 制造裝配易保證；制造裝配易保證； 可設(shè)計和制造成對于防止某些脆性損傷很有好處的可設(shè)計和制造成對于防止某些脆性損傷很有好處的 結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)； 使用過程中對焊縫檢查維護(hù)的工作量少，無損檢測使用過程中對焊縫檢查維護(hù)的工作量少，無損檢測 容易。容易。 鍛造結(jié)構(gòu)材料利用率低，當(dāng)壁厚較薄時，其制造費鍛造結(jié)構(gòu)材料利用率低，當(dāng)壁厚較薄時，其制造費 用相對較高。一般，厚度大于用相對較高。一般，厚度大于180mm180mm或更大時采用或更大時采用 較合適，較合

24、適，厚度越厚，厚度越厚，鍛造結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性更顯優(yōu)越。鍛造結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性更顯優(yōu)越。 三三. 反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)）反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)） 鍛焊結(jié)構(gòu)鍛焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu) 適適 用用 范范 圍圍 條件條件 可用于高溫可用于高溫 高壓場合，高壓場合， 其最高使用其最高使用 溫度取決于溫度取決于 所用材料的所用材料的 性能（如抗性能（如抗 氫腐蝕性能氫腐蝕性能 等）。一般等）。一般 宜用于厚度宜用于厚度 大于大于180mm 的場合的場合 可用于高可用于高 溫高壓場溫高壓場 合，其最合，其最 高使用溫高使用溫 度取決于度取決于 所用材料所用材料 的性能的性能 （如抗氫（如抗氫 腐蝕性能

25、腐蝕性能 等）等） 可用于高壓，但溫度可用于高壓，但溫度 不宜太高。因為它存不宜太高。因為它存 在結(jié)構(gòu)上不連續(xù)性的在結(jié)構(gòu)上不連續(xù)性的 缺點，會造成較大的缺點，會造成較大的 熱應(yīng)力和因缺口效應(yīng)熱應(yīng)力和因缺口效應(yīng) 而使疲勞強度下降等。而使疲勞強度下降等。 所以對于溫度大于所以對于溫度大于 350和溫度、壓力和溫度、壓力 有急劇波動的場合，有急劇波動的場合， 選用應(yīng)謹(jǐn)慎選用應(yīng)謹(jǐn)慎 最大厚最大厚 度度mm 約約500約約300 總厚約總厚約600。內(nèi)筒厚。內(nèi)筒厚 約約20，層板厚，層板厚48 三三. 反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)）反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)） 鍛焊結(jié)構(gòu)鍛焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu) 設(shè)

26、計時設(shè)計時 的應(yīng)力的應(yīng)力 分析分析 可采用有限元法可采用有限元法 等進(jìn)行等進(jìn)行 可采用有限元法可采用有限元法 等進(jìn)行等進(jìn)行 對層間和焊縫對層間和焊縫 部位的應(yīng)力狀部位的應(yīng)力狀 況需要根據(jù)實況需要根據(jù)實 驗來分析驗來分析 材料材料 選用選用 1.須選擇能滿足須選擇能滿足 力學(xué)性能和抗環(huán)力學(xué)性能和抗環(huán) 境脆裂（如氫腐境脆裂（如氫腐 蝕）性能的材料。蝕）性能的材料。 2.為防止為防止H2S腐腐 蝕要在內(nèi)表面堆蝕要在內(nèi)表面堆 焊不銹鋼堆焊層。焊不銹鋼堆焊層。 1.須選擇能滿足力須選擇能滿足力 學(xué)性能和抗環(huán)境學(xué)性能和抗環(huán)境 脆裂脆裂( (如氫腐蝕如氫腐蝕) ) 性能的材料。性能的材料。 2.為防止為防止

27、H2S腐蝕腐蝕 要在內(nèi)表面堆焊要在內(nèi)表面堆焊 不銹鋼不銹鋼堆焊層堆焊層。 1.內(nèi)筒選用能抗內(nèi)筒選用能抗 氫腐蝕和氫腐蝕和H2S腐腐 蝕的材料蝕的材料(如不如不 銹鋼銹鋼)。 2.層板可采用高層板可采用高 強鋼，以利設(shè)強鋼，以利設(shè) 備輕量化。備輕量化。 三三. 反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)）反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)） 鍛焊結(jié)構(gòu)鍛焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu) 材料內(nèi)質(zhì)材料內(nèi)質(zhì) 特性（致特性（致 密性、純密性、純 凈性、均凈性、均 質(zhì)性）及質(zhì)性）及 材料利用材料利用 率率 筒節(jié)鍛坯由于需經(jīng)墩筒節(jié)鍛坯由于需經(jīng)墩 粗、拔長、墩粗、沖粗、拔長、墩粗、沖 孔的鍛造加工過程，孔的鍛造加工過程， 可沖掉中心部

28、位的偏可沖掉中心部位的偏 析與夾雜，使筒節(jié)材析與夾雜，使筒節(jié)材 料的內(nèi)質(zhì)特性得到改料的內(nèi)質(zhì)特性得到改 善，從而提高反應(yīng)器善，從而提高反應(yīng)器 的抗氫損傷能力。材的抗氫損傷能力。材 料利用率相對較低。料利用率相對較低。 在合適厚度在合適厚度 范圍內(nèi)，采范圍內(nèi)，采 用合適的冶用合適的冶 煉工藝方法煉工藝方法 鋼板也能獲鋼板也能獲 得與鍛件相得與鍛件相 近的特性。近的特性。 材料利用率材料利用率 相對較高。相對較高。 由于鋼板較薄，其由于鋼板較薄，其 內(nèi)在質(zhì)量較容易保內(nèi)在質(zhì)量較容易保 證。材料利用率相證。材料利用率相 對較高。對較高。 焊焊 縫縫僅有環(huán)焊縫，對提僅有環(huán)焊縫，對提 高反應(yīng)器耐周向應(yīng)高反應(yīng)

29、器耐周向應(yīng) 力的可靠性有利。力的可靠性有利。 而且焊縫少。而且焊縫少。 有縱有縱, ,環(huán)焊環(huán)焊 縫縫, ,焊縫多焊縫多 焊接工作焊接工作 量大。量大。 有縱、環(huán)焊縫，焊有縱、環(huán)焊縫，焊 縫多。但焊縫系薄縫多。但焊縫系薄 ( (或較薄或較薄) )板焊接，板焊接， 其質(zhì)量易保證。其質(zhì)量易保證。 三三. 反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)）反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)特征（續(xù)） 鍛焊結(jié)構(gòu)鍛焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)板焊結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu) 射線或超聲射線或超聲 檢測檢測 易易易易難難 聲發(fā)射檢測聲發(fā)射檢測易易較易較易較易較易 焊后熱處理焊后熱處理必需必需必需必需一般不進(jìn)行一般不進(jìn)行 破壞行為破壞行為 超過臨界裂超過臨界裂 紋后迅速擴(kuò)紋后

30、迅速擴(kuò) 展展 超過臨界裂超過臨界裂 紋后迅速擴(kuò)紋后迅速擴(kuò) 展展 緩慢地、階緩慢地、階 段地擴(kuò)展段地擴(kuò)展 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用 * * 反應(yīng)器內(nèi)件設(shè)計性能的優(yōu)劣將與催化劑性反應(yīng)器內(nèi)件設(shè)計性能的優(yōu)劣將與催化劑性 能一道體現(xiàn)出所采用加氫工藝的先進(jìn)性。能一道體現(xiàn)出所采用加氫工藝的先進(jìn)性。 * * 對于固定床氣液并流下流式反應(yīng)器的內(nèi)件對于固定床氣液并流下流式反應(yīng)器的內(nèi)件, , 通常都設(shè)有入口擴(kuò)散器、氣液分配器、積通常都設(shè)有入口擴(kuò)散器、氣液分配器、積 垢籃、冷氫箱、熱電偶和出口收集器等。垢籃、冷氫箱、熱電偶和出口收集器等。 * * 主要內(nèi)件的作用、典型結(jié)構(gòu)及注意要點如下：主要內(nèi)

31、件的作用、典型結(jié)構(gòu)及注意要點如下： 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的及有關(guān)設(shè)置目的及有關(guān) 說明說明 典型結(jié)典型結(jié) 構(gòu)型式構(gòu)型式 注注 意意 要要 點點 入口入口 擴(kuò)散擴(kuò)散 器器 （或（或 稱預(yù)稱預(yù) 分配分配 器）器） 對于圖示的對于圖示的(b)(b) 型，還可起到積型，還可起到積 存進(jìn)料中的一些存進(jìn)料中的一些 銹垢的作用。銹垢的作用。 防止高速流體防止高速流體 直接沖擊液體分直接沖擊液體分 配盤，影響分配配盤，影響分配 效果，從而起到效果，從而起到 預(yù)分配的作用。預(yù)分配的作用

32、。 見圖見圖5 5 (a)(b)(a)(b) (a)(a)型：型： 進(jìn)料方向應(yīng)垂直于入口擴(kuò)散進(jìn)料方向應(yīng)垂直于入口擴(kuò)散 器上的兩條開孔；器上的兩條開孔； 兩層水平檔板上的開孔應(yīng)對兩層水平檔板上的開孔應(yīng)對 中；中； 水平擋板上的開孔應(yīng)垂直于水平擋板上的開孔應(yīng)垂直于 板面。板面。 (b)(b)型：型： 根據(jù)液體及沉積物量確定長根據(jù)液體及沉積物量確定長 槽孔的大小、數(shù)量和位置。槽孔的大小、數(shù)量和位置。 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的設(shè)置目的 及有關(guān)說及有關(guān)說 明明 典型典型 結(jié)構(gòu)結(jié)

33、構(gòu) 型式型式 注注 意意 要要 點點 氣液氣液 分配分配 盤盤 使進(jìn)入使進(jìn)入 反應(yīng)器的反應(yīng)器的 物料均勻物料均勻 分散，與分散，與 催化劑顆催化劑顆 有效觸，有效觸， 充分發(fā)揮充分發(fā)揮 催化劑的催化劑的 作用。作用。 見圖見圖6 (a)(b) 應(yīng)保證分配盤上不漏夜應(yīng)保證分配盤上不漏夜, ,可采用可采用 合適填料墊密。安裝后充水合適填料墊密。安裝后充水100 mm高，在高，在5分鐘內(nèi)液位降低小分鐘內(nèi)液位降低小 于于25mm為合格為合格; ; 控制安裝水平度。對于噴射型控制安裝水平度。對于噴射型, , 包括制造公差和梁在荷載作用包括制造公差和梁在荷載作用 下的撓度在內(nèi)可按下的撓度在內(nèi)可按5mm 6

34、 mm控制，對于溢流型，控制公控制，對于溢流型，控制公 差應(yīng)稍嚴(yán)；差應(yīng)稍嚴(yán)； 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的及設(shè)置目的及 有關(guān)說明有關(guān)說明 典型典型 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 型式型式 注注 意意 要要 點點 氣液氣液 分配分配 盤盤 目前國內(nèi)目前國內(nèi) 外所用的分外所用的分 配器按其作配器按其作 用機(jī)理大致用機(jī)理大致 可分為溢流可分為溢流 型和型和( (抽吸抽吸) ) 噴射型兩類噴射型兩類 或二者機(jī)理或二者機(jī)理 兼有的綜合兼有的綜合 型型。 見圖見圖6 (a)(b) 配盤的設(shè)計荷載，應(yīng)包括通配盤的設(shè)計荷載，應(yīng)包括通 過分配盤的壓力降過分配盤的壓力降P

35、、盤上、盤上 的液量及分配盤自重的液量及分配盤自重( (按最大按最大 的操作溫度考慮的操作溫度考慮) )。 此外，還要考慮到檢修的工此外，還要考慮到檢修的工 況，其支承件至少同時也要況，其支承件至少同時也要 滿足常溫下承受滿足常溫下承受90120kg集集 中荷載的要求。中荷載的要求。 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的及有關(guān)說設(shè)置目的及有關(guān)說 明明 典型典型 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 型式型式 注注 意意 要要 點點 積積 垢垢 籃籃 ( (注注) ) 積垢籃置于催化劑積垢籃置于催化劑 床層的

36、頂部，系由床層的頂部，系由 各種規(guī)格不銹鋼金各種規(guī)格不銹鋼金 屬絲網(wǎng)與骨架構(gòu)成屬絲網(wǎng)與骨架構(gòu)成 的籃筐。它為反應(yīng)的籃筐。它為反應(yīng) 器進(jìn)料提供更多的器進(jìn)料提供更多的 徑向方向的流通面徑向方向的流通面 積積, ,使催化劑床層可使催化劑床層可 聚集更多的銹垢和聚集更多的銹垢和 沉積物而不致引起沉積物而不致引起 床層壓降過分地增床層壓降過分地增 加。加。 見下見下 圖圖 積垢籃在裝入反應(yīng)器內(nèi)時積垢籃在裝入反應(yīng)器內(nèi)時, , 其籃筐內(nèi)應(yīng)是空的。在裝其籃筐內(nèi)應(yīng)是空的。在裝 填催化劑時一定要注意這填催化劑時一定要注意這 一點；一點； 積垢籃按三角形排列，安積垢籃按三角形排列，安 裝時用鏈條將其連在一起裝時用鏈

37、條將其連在一起, , 并栓到上面的分配器支承并栓到上面的分配器支承 梁上，其栓緊鏈條要有足梁上，其栓緊鏈條要有足 夠的長度裕量以適應(yīng)催化夠的長度裕量以適應(yīng)催化 劑床層的下沉劑床層的下沉( (按下沉按下沉5 5 考慮考慮) )。 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） (注注)： 近多年來近多年來 采用在頂采用在頂 部裝填大部裝填大 孔隙惰性孔隙惰性 多孔球或多孔球或 脫金屬催脫金屬催 化劑措施化劑措施 而替代積而替代積 垢籃。垢籃。 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的及有關(guān)設(shè)置目的及有關(guān) 說明說明 典型結(jié)典型結(jié) 構(gòu)型

38、式構(gòu)型式 注注 意意 要要 點點 冷冷 氫氫 箱箱 用以控制加氫放用以控制加氫放 熱反應(yīng)引起的催熱反應(yīng)引起的催 化劑床層溫升，化劑床層溫升， 圖示的冷氫箱結(jié)圖示的冷氫箱結(jié) 構(gòu)由冷氫管、冷構(gòu)由冷氫管、冷 氫盤、再分配盤氫盤、再分配盤 組成，可使來自組成，可使來自 上面床層的反應(yīng)上面床層的反應(yīng) 物料和起冷卻作物料和起冷卻作 用的冷氫充分混用的冷氫充分混 見圖見圖8 冷氫管內(nèi)設(shè)置的隔檔板冷氫管內(nèi)設(shè)置的隔檔板 應(yīng)使從兩個開孔中噴出應(yīng)使從兩個開孔中噴出 的氫氣量是相當(dāng)?shù)?；的氫氣量是相?dāng)?shù)模?為發(fā)揮冷氫的作用效果，為發(fā)揮冷氫的作用效果， 冷氫盤和冷氫箱部分應(yīng)冷氫盤和冷氫箱部分應(yīng) 用填料填密，以保證不用填料

39、填密，以保證不 漏液，可按氣液分配盤漏液，可按氣液分配盤 的試漏標(biāo)準(zhǔn)驗收；的試漏標(biāo)準(zhǔn)驗收； 冷氫盤和噴射盤的安裝冷氫盤和噴射盤的安裝 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的及設(shè)置目的及 有關(guān)說明有關(guān)說明 典型結(jié)典型結(jié) 構(gòu)型式構(gòu)型式 注注 意意 要要 點點 冷冷 氫氫 箱箱 混合，而又將具混合，而又將具 有均勻溫度的氣有均勻溫度的氣 液混合物再均勻液混合物再均勻 分配到下部的催分配到下部的催 化劑床層上?；瘎┐矊由?。 見圖見圖8 水平度，包括制造公差、水平度，包括制造公差、 荷載作用下的撓度等在荷載作用下的撓度等在 內(nèi)，可按內(nèi)，可按6mm6mm

40、控制。再控制。再 分配盤的要求與氣液分分配盤的要求與氣液分 配盤同。配盤同。 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的及設(shè)置目的及 有關(guān)說明有關(guān)說明 典型結(jié)典型結(jié) 構(gòu)型式構(gòu)型式 注注 意意 要要 點點 熱熱 電電 偶偶 為監(jiān)視加氫放熱反應(yīng)引起床層為監(jiān)視加氫放熱反應(yīng)引起床層 溫度升高及床層截面溫度分布溫度升高及床層截面溫度分布 狀況而對操作溫度進(jìn)行監(jiān)測。狀況而對操作溫度進(jìn)行監(jiān)測。 熱電偶的安裝有從筒體上徑向熱電偶的安裝有從筒體上徑向 插入和從反應(yīng)器頂封頭上垂直插入和從反應(yīng)器頂封頭上垂直

41、 方向插入的方式。在徑向水平方向插入的方式。在徑向水平 插入的形式中又有插入的形式中又有橫跨整個截橫跨整個截 面的和僅插入一定長度的兩種面的和僅插入一定長度的兩種 情況。以往床層測溫基本采用情況。以往床層測溫基本采用 鎧裝熱電偶。近年多數(shù)在采用鎧裝熱電偶。近年多數(shù)在采用 鎧裝熱電偶的同時，還采用了鎧裝熱電偶的同時，還采用了 一種稱為柔性熱電偶一種稱為柔性熱電偶 (flexible 見圖見圖9 (a)(b) (c) () 對徑向水平插入對徑向水平插入 的熱電偶套管要注意的熱電偶套管要注意 由于操作過程催化劑由于操作過程催化劑 下沉和停工檢修卸出下沉和停工檢修卸出 催化劑時被壓彎的可催化劑時被壓彎

42、的可 能性能性, ,特別是當(dāng)反應(yīng)特別是當(dāng)反應(yīng) 器直接較大時更不可器直接較大時更不可 忽視；忽視； （）徑向水平插入徑向水平插入 一定長度的熱電偶，一定長度的熱電偶， 其套管與反應(yīng)器筒體其套管與反應(yīng)器筒體 在現(xiàn)場焊接的焊縫曾在現(xiàn)場焊接的焊縫曾 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的及設(shè)置目的及 有關(guān)說明有關(guān)說明 典型結(jié)典型結(jié) 構(gòu)型式構(gòu)型式 注注 意意 要要 點點 熱熱 電電 偶偶 thermocouples）的結(jié)構(gòu)，它可的結(jié)構(gòu)，它可 在一個熱電偶開口接管上設(shè)置高在一個熱電偶開口接管上設(shè)置高 密度的測點，并具有快速反應(yīng)時密度的測點，并具有快速反應(yīng)

43、時 間（間（48s）和對床層溫度飄移能）和對床層溫度飄移能 迅速反應(yīng)等特性，可對床層截面迅速反應(yīng)等特性，可對床層截面 溫度進(jìn)行許多點測量，因而可對溫度進(jìn)行許多點測量，因而可對 工藝過程進(jìn)行有效的控制。工藝過程進(jìn)行有效的控制。 另外，為了監(jiān)控反應(yīng)器器壁金屬另外，為了監(jiān)控反應(yīng)器器壁金屬 的溫度情況，也往往在反應(yīng)器外的溫度情況，也往往在反應(yīng)器外 表面的筒體圓周上或封頭和開口表面的筒體圓周上或封頭和開口 接管的相關(guān)部位設(shè)置一定數(shù)量的接管的相關(guān)部位設(shè)置一定數(shù)量的 表面熱電偶。表面熱電偶。 見圖見圖9 (a)(b) (c) 有發(fā)生裂紋的實例，有發(fā)生裂紋的實例， 因此在設(shè)計時對于確因此在設(shè)計時對于確 定的設(shè)

44、置位置應(yīng)盡可定的設(shè)置位置應(yīng)盡可 能為現(xiàn)場施焊創(chuàng)造較能為現(xiàn)場施焊創(chuàng)造較 為方便的條件，同時為方便的條件，同時 施焊操作也要更加細(xì)施焊操作也要更加細(xì) 心；心； ()()頂部垂直插入的頂部垂直插入的 熱電偶套管，當(dāng)長度熱電偶套管，當(dāng)長度 較長時，要適當(dāng)設(shè)置較長時，要適當(dāng)設(shè)置 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以利套管導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以利套管 在操作狀態(tài)下因受熱在操作狀態(tài)下因受熱 伸長時而不受到阻礙。伸長時而不受到阻礙。 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 內(nèi)件內(nèi)件 名稱名稱 設(shè)置目的及設(shè)置目的及 有關(guān)說明有關(guān)說明 典型結(jié)典型結(jié) 構(gòu)型式構(gòu)型式

45、注意要點注意要點 出出 口口 收收 集集 器器 用于支承下部的用于支承下部的 催化劑床層，以催化劑床層，以 減輕床層的壓降減輕床層的壓降 和改善反應(yīng)物料和改善反應(yīng)物料 的分配。的分配。 見圖見圖10 出口收集器與下封出口收集器與下封 頭的下沿或與其連頭的下沿或與其連 接的定心環(huán)圓周上接的定心環(huán)圓周上 應(yīng)設(shè)數(shù)個缺口，以應(yīng)設(shè)數(shù)個缺口，以 便停工時排液用。便停工時排液用。 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） 四四. 反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)）反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用（續(xù)） * * 內(nèi)件設(shè)計中的主要考慮：內(nèi)件設(shè)計中的主要考慮： 從工藝角度說：從工藝角度說： 最關(guān)鍵的一點是要使反應(yīng)

46、進(jìn)料最關(guān)鍵的一點是要使反應(yīng)進(jìn)料( (氣液相氣液相) )與催化與催化 劑顆粒劑顆粒( (固相固相) )三相間有效地接觸，在催化劑三相間有效地接觸，在催化劑 床床 層內(nèi)不發(fā)生流體偏流現(xiàn)象。層內(nèi)不發(fā)生流體偏流現(xiàn)象。 從設(shè)備設(shè)計角度說：從設(shè)備設(shè)計角度說： 在保證內(nèi)件能具有高效和穩(wěn)定操作的前提下，在保證內(nèi)件能具有高效和穩(wěn)定操作的前提下， 應(yīng)將內(nèi)件結(jié)構(gòu)設(shè)計得更加緊湊，盡量縮小空間應(yīng)將內(nèi)件結(jié)構(gòu)設(shè)計得更加緊湊，盡量縮小空間 所占高度，以最大限度地利用反應(yīng)器容積。所占高度，以最大限度地利用反應(yīng)器容積。 五五. 反應(yīng)器主要損傷型式與材料選擇反應(yīng)器主要損傷型式與材料選擇 * * 加氫裝置由于操作條件的特殊性，所以反

47、應(yīng)器有加氫裝置由于操作條件的特殊性，所以反應(yīng)器有 可能發(fā)生一些特殊的損傷現(xiàn)象。為防止這些破壞可能發(fā)生一些特殊的損傷現(xiàn)象。為防止這些破壞 性的損傷發(fā)生，不僅要有正確的設(shè)計與選材，而性的損傷發(fā)生，不僅要有正確的設(shè)計與選材，而 且與正確的制造工藝和正確的操作維護(hù)關(guān)系極大。且與正確的制造工藝和正確的操作維護(hù)關(guān)系極大。 * * 下面介紹熱壁加氫反應(yīng)器可能發(fā)生的主要損傷型下面介紹熱壁加氫反應(yīng)器可能發(fā)生的主要損傷型 式及其對策。式及其對策。 高溫氫腐蝕高溫氫腐蝕 氫脆氫脆 高溫硫化氫氫腐蝕高溫硫化氫氫腐蝕 鉻鉻- -鉬鋼的回火脆性損傷鉬鋼的回火脆性損傷 連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂 奧氏體不銹鋼

48、堆焊層的氫致剝離奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離 五五. 反應(yīng)器主要損傷型式與材料選（續(xù)）反應(yīng)器主要損傷型式與材料選（續(xù)） （一）（一） 高溫氫腐蝕高溫氫腐蝕 (HAHydrogen Attack) 1. 高溫氫腐蝕形式高溫氫腐蝕形式 * 表面脫碳表面脫碳 * 內(nèi)部脫碳與開裂內(nèi)部脫碳與開裂 * 表面脫碳：表面脫碳： 表面脫炭不產(chǎn)生裂紋，表面脫碳的影響一般表面脫炭不產(chǎn)生裂紋，表面脫碳的影響一般 很輕，只是鋼材的強度和硬度局部有所下降很輕，只是鋼材的強度和硬度局部有所下降 而延性提高。而延性提高。 （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） * 內(nèi)部脫碳：內(nèi)部脫碳： Fe3C+2H2CH4+ 3F

49、e 使鋼材產(chǎn)生龜裂、裂紋或鼓泡，導(dǎo)致鋼材使鋼材產(chǎn)生龜裂、裂紋或鼓泡，導(dǎo)致鋼材 強度、延性和韌性顯著下降。強度、延性和韌性顯著下降。 具有不可逆的性質(zhì)，也稱具有不可逆的性質(zhì)，也稱永久脆化現(xiàn)象永久脆化現(xiàn)象。 進(jìn)展過程：甲烷氣泡形核進(jìn)展過程：甲烷氣泡形核成長成長氣泡氣泡 串通產(chǎn)生晶間微裂紋串通產(chǎn)生晶間微裂紋連通形成斷裂通道。連通形成斷裂通道。 高溫氫腐蝕要經(jīng)過一段時間。即，有一個高溫氫腐蝕要經(jīng)過一段時間。即，有一個 “孕育期孕育期”（或稱潛伏期）。（或稱潛伏期）。 （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） “孕育期孕育期”的特征：的特征： 在此階段，甲烷氣泡形成，成長慢，未串通，在此階段，甲烷

50、氣泡形成，成長慢，未串通， 鋼材力學(xué)性能不發(fā)生明顯改變。鋼材力學(xué)性能不發(fā)生明顯改變。 “孕育期孕育期”概念的應(yīng)用：概念的應(yīng)用： 在工程上可利用在工程上可利用“孕育期孕育期”的概念來的概念來確定設(shè)備確定設(shè)備 和管道所選用鋼材能安全使用的大致時間。和管道所選用鋼材能安全使用的大致時間。 影響影響“孕育期孕育期”的因素：的因素： 包括鋼種、氫壓、溫度、冷作程度、雜質(zhì)元素含量包括鋼種、氫壓、溫度、冷作程度、雜質(zhì)元素含量 和作用應(yīng)力等因素。和作用應(yīng)力等因素。 （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） 2. 影響高溫氫腐蝕的主要因素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、壓力

51、和暴露時間的影響 溫度和壓力對氫腐蝕的影響很大。溫度和壓力對氫腐蝕的影響很大。 溫度越高或者壓力越大溫度越高或者壓力越大, ,發(fā)生高溫氫腐蝕的發(fā)生高溫氫腐蝕的 起始時間就越早。起始時間就越早。 （2）合金元素和雜質(zhì)元素的影響合金元素和雜質(zhì)元素的影響 從高溫氫腐蝕機(jī)理可知，凡是添加能形成穩(wěn)從高溫氫腐蝕機(jī)理可知，凡是添加能形成穩(wěn) 定碳化物的元素（如鉻、鉬、釩、鈦、鎢定碳化物的元素（如鉻、鉬、釩、鈦、鎢 等），就可提高鋼材抗高溫氫腐蝕的能力等），就可提高鋼材抗高溫氫腐蝕的能力 。 （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） (a) 下圖是不同合金元素對抗氫腐蝕的效應(yīng)下圖是不同合金元素對抗氫腐蝕的

52、效應(yīng) （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） (a)下圖是不同合金元素對抗氫腐蝕的效應(yīng)下圖是不同合金元素對抗氫腐蝕的效應(yīng) （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） (b) 關(guān)于雜質(zhì)元素的影響關(guān)于雜質(zhì)元素的影響 在針對在針對21/4Cr-1Mo鋼的研究中已發(fā)現(xiàn)，鋼的研究中已發(fā)現(xiàn)，錫錫、銻銻 會增加甲烷氣泡的密度，且會增加甲烷氣泡的密度，且錫錫還會使氣泡直徑還會使氣泡直徑 增大，從而對鋼材的抗氫腐蝕性能產(chǎn)生不利影增大，從而對鋼材的抗氫腐蝕性能產(chǎn)生不利影 響響. . （3）熱處理的影響熱處理的影響 (a) 不同顯微組織的影響不同顯微組織的影響 (b) 淬火后不同回火溫度的影響淬火后不同

53、回火溫度的影響 (c) PWHT的影響的影響 （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） (a) 不同顯微組織的影響不同顯微組織的影響 淬火回火：淬火回火： 回火貝氏體回火貝氏體 正火回火：正火回火： 鐵素體鐵素體 回火貝氏體回火貝氏體 Q+T和和N+T材經(jīng)氫腐蝕后的力學(xué)性能變化材經(jīng)氫腐蝕后的力學(xué)性能變化 （材料：（材料：1.5Cr-0.5Mo,PH2:24.5MPa,加熱溫度加熱溫度:550） （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） (b) 淬火后不同淬火后不同 回火溫度的回火溫度的 影響影響 淬火后回火溫度對氫腐蝕的影響淬火后回火溫度對氫腐蝕的影響 （材料：（材料：21/4Cr

54、-1Mo） （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） (c) PWHT的影響：的影響： 鉻鉻- -鉬鋼設(shè)備，是否施行焊后熱處理其高抗氫腐鉬鋼設(shè)備，是否施行焊后熱處理其高抗氫腐 蝕效果大不一樣。曾有試驗證明，蝕效果大不一樣。曾有試驗證明，21/4Cr-1Mo鋼鋼 焊縫若不進(jìn)行焊后熱處理，則發(fā)生氫腐蝕的溫度焊縫若不進(jìn)行焊后熱處理，則發(fā)生氫腐蝕的溫度 將比納爾遜將比納爾遜（Nelson）曲線表示的溫度曲線表示的溫度低低100 以上以上。 （4）應(yīng)力的影響應(yīng)力的影響 應(yīng)力存在會產(chǎn)生不利影響。特別是二次應(yīng)力應(yīng)力存在會產(chǎn)生不利影響。特別是二次應(yīng)力 的存在會加速高溫的存在會加速高溫氫腐蝕。氫腐蝕。 （

55、一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） 3. 高溫高壓氫環(huán)境的材料選用及注意要點高溫高壓氫環(huán)境的材料選用及注意要點 (1) 選材依據(jù)：選材依據(jù)： * * 通常都按原稱為的通常都按原稱為的“納爾遜納爾遜(Nelson)(Nelson)曲線來選擇。曲線來選擇。 * *“納爾遜曲線納爾遜曲線”最早由最早由G.A.Nelson于于1949年提出。年提出。 * * 1970年首次由年首次由API作為作為API出版物出版物 941(第第1版版)發(fā)行。發(fā)行。 * * “ “納爾遜曲線納爾遜曲線”曾經(jīng)多次修訂，從曾經(jīng)多次修訂，從19971997年起改為年起改為 API RP(推薦準(zhǔn)則推薦準(zhǔn)則) 941（

56、第（第5版）。版）。 * * API 941一直是最有用的抗高溫氫腐蝕選材的一個一直是最有用的抗高溫氫腐蝕選材的一個 指導(dǎo)性文件。指導(dǎo)性文件。 （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） 臨氫作業(yè)用鋼防止脫碳和微裂的操作極限（第臨氫作業(yè)用鋼防止脫碳和微裂的操作極限（第6版）版） （一）（一） 高溫氫腐蝕（續(xù)）高溫氫腐蝕（續(xù)） (2) 注意要點：注意要點： * * 本圖線只涉及到材料抗高溫氫腐蝕，不考慮在高溫本圖線只涉及到材料抗高溫氫腐蝕，不考慮在高溫 時其它重要因素引起的損傷。時其它重要因素引起的損傷。 * * 使用時務(wù)必選用最新版的曲線，以保證使用的可靠使用時務(wù)必選用最新版的曲線，以保證

57、使用的可靠 性（現(xiàn)最新版為性（現(xiàn)最新版為第第6版版2006年）年） * * 在實際應(yīng)用中，焊接接頭處的氫腐蝕行為更不可忽在實際應(yīng)用中，焊接接頭處的氫腐蝕行為更不可忽 視。視。 * * 在依據(jù)此圖線進(jìn)行選材時，應(yīng)盡量減少不利影響的在依據(jù)此圖線進(jìn)行選材時，應(yīng)盡量減少不利影響的 雜質(zhì)元素含量，控制非金屬夾雜物的含量和降低作雜質(zhì)元素含量，控制非金屬夾雜物的含量和降低作 用應(yīng)力水平以及充分回火和施行焊后熱處理等。用應(yīng)力水平以及充分回火和施行焊后熱處理等。 * * 選材時要留有適當(dāng)裕量。選材時要留有適當(dāng)裕量。 五五. 反應(yīng)器主要損傷型式與材料選（續(xù)）反應(yīng)器主要損傷型式與材料選（續(xù)） （二）（二）氫脆氫脆

58、(HEHydrogen Embrittlement) 1. 氫脆現(xiàn)象特征氫脆現(xiàn)象特征 * * 是氫殘留在鋼中所引起的脆化現(xiàn)象。是氫殘留在鋼中所引起的脆化現(xiàn)象。 * * 產(chǎn)生氫脆的鋼材，其延伸率和斷面收縮率顯著下產(chǎn)生氫脆的鋼材，其延伸率和斷面收縮率顯著下 降。降。 * * 當(dāng)給予特定條件時氫又可從鋼中釋放出來，使鋼當(dāng)給予特定條件時氫又可從鋼中釋放出來，使鋼 的性能得到恢復(fù)。所以氫脆是的性能得到恢復(fù)。所以氫脆是可逆的可逆的，也稱作一，也稱作一 次脆化現(xiàn)象。次脆化現(xiàn)象。 * * 氫脆發(fā)生的溫度從室溫氫脆發(fā)生的溫度從室溫約約150的范圍。隨溫度的范圍。隨溫度 升高，氫脆效應(yīng)下降，當(dāng)溫度超過升高，氫脆效

59、應(yīng)下降，當(dāng)溫度超過7182時不時不 太容易發(fā)生。太容易發(fā)生。所以所以, ,實際裝置中氫脆損傷往往發(fā)生實際裝置中氫脆損傷往往發(fā)生 在裝置開、停工過程的低溫階段。在裝置開、停工過程的低溫階段。 （二）（二） 氫氫 脆脆( (續(xù)續(xù)) ) 2. 影響氫脆的有關(guān)因素：影響氫脆的有關(guān)因素： * * 氫脆敏感性隨鋼材強度提高而增加。氫脆敏感性隨鋼材強度提高而增加。 * * 顯微組織對氫脆有影響，如未回火的材料和珠光顯微組織對氫脆有影響，如未回火的材料和珠光 體組織對氫脆更敏感。體組織對氫脆更敏感。 * * 鋼材的氫脆化程度與鋼中的氫含量密切相關(guān)。鋼材的氫脆化程度與鋼中的氫含量密切相關(guān)。 * * 鋼材的強度越

60、高，只要吸收少量的氫，就可引起鋼材的強度越高，只要吸收少量的氫，就可引起 嚴(yán)重的氫脆現(xiàn)象。嚴(yán)重的氫脆現(xiàn)象。 * * 在發(fā)生氫脆溫度下，存在著亞臨界裂紋不擴(kuò)展的在發(fā)生氫脆溫度下，存在著亞臨界裂紋不擴(kuò)展的 氫濃度氫濃度，稱為安全氫濃度。稱為安全氫濃度。（它與鋼材的強度水平、（它與鋼材的強度水平、 裂紋尖端的拉應(yīng)力大小以及裂紋的幾何尺寸有關(guān)）。裂紋尖端的拉應(yīng)力大小以及裂紋的幾何尺寸有關(guān)）。 （二）（二） 氫氫 脆脆( (續(xù)續(xù)) ) K1H與抗拉強度和氫含量的關(guān)系與抗拉強度和氫含量的關(guān)系 （二）（二） 氫氫 脆脆( (續(xù)續(xù)) ) 3. 加氫設(shè)備的氫脆損傷加氫設(shè)備的氫脆損傷 * * 操作在高溫高壓氫環(huán)境