加氫聯(lián)合裝置培訓(xùn)講義(設(shè)備部分)

1、揚(yáng)子石化股份有限公司煉油廠加氫聯(lián)合裝置100萬噸/年中壓加氫裂化裝置120萬噸/年柴油加氫精制裝置設(shè)備培訓(xùn)講義編寫：譚金龍戴國(guó)軍2004年2月18日§1 概述聯(lián)合加氫裝置由100萬噸/年中壓加氫裂化、120萬噸/年柴油加氫精制兩套裝置組成，總投資5.1億元，由中石化北京設(shè)計(jì)院(BDI)設(shè)計(jì)。裝置設(shè)備選型采用國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口相結(jié)合，選用技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、性能價(jià)格等比較好的產(chǎn)品，節(jié)省投資并考慮今后技術(shù)上的進(jìn)一步改造與發(fā)展。裝置中采用進(jìn)口的設(shè)備有：加氫裂化新氫壓縮機(jī)K-53101A/B、循環(huán)氫壓縮機(jī)K-53102的干氣密封系統(tǒng)、8臺(tái)高壓多級(jí)泵（4臺(tái)反應(yīng)進(jìn)料泵，4臺(tái)貧胺液升壓泵）、注氨泵、硫化劑

2、泵、部分工藝閥門、關(guān)鍵儀表等。設(shè)備具體情況介紹如下。1 設(shè)備概況表11 裝置設(shè)備數(shù)量100萬噸/年中壓加氫裂化裝置120萬噸/年柴油加氫精制裝置總計(jì)反應(yīng)器 (R)2臺(tái)1臺(tái)3臺(tái)塔器 (C) 6臺(tái)2臺(tái)8臺(tái)容器 (D)25臺(tái)20臺(tái)45臺(tái)加熱爐 (F)2座1座3座換熱器 (E)22臺(tái)10臺(tái)32臺(tái)空冷器 (A)271643臺(tái)過濾器 (FI)3列3列6列泵 (P)42臺(tái)(含液力透平)24臺(tái)66臺(tái)壓縮機(jī) (K)3臺(tái)3臺(tái)6臺(tái)風(fēng)機(jī)2臺(tái)2臺(tái)4臺(tái)其它工藝設(shè)備26臺(tái)套12臺(tái)套38臺(tái)套總計(jì)160臺(tái)套94臺(tái)套254臺(tái)套2 設(shè)備位號(hào)簡(jiǎn)介(1) 設(shè)備代號(hào)：設(shè)備名稱設(shè)備代號(hào)反應(yīng)器R壓縮機(jī)K加熱爐F塔類C冷換設(shè)備E空冷器A容器D

3、泵P過濾器SR噴射器、抽空器EJ消音器SIL安全閥SV取樣點(diǎn)SC流量孔板RO(2) 設(shè)備位號(hào)：設(shè)備位號(hào)由設(shè)備代號(hào)后綴5位數(shù)字組成：設(shè)備代號(hào) X Y Z a b代號(hào)的含義a) X：裝置種類1 常減壓裝置，2 催化裂化裝置，3 延遲焦化裝置，4 蒸汽裂解裝置， 5 加氫裝置，6 硫磺回收裝置，7 公用工程系統(tǒng)，8 油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)b) Y：裝置代號(hào)1 一套常減壓裝置，2 二套常減壓裝置1 一套延遲焦化，2 二套延遲焦化1 二加氫裝置，2 一加氫裝置，3 加氫裂化，4 加氫精制1 硫磺回收，2 酸水汽提c) Z：裝置內(nèi)部劃分的單元號(hào)反應(yīng)系統(tǒng)為100，分餾部分為200，胺液再生系統(tǒng)300，公用工程系統(tǒng)40

4、0。3 主要設(shè)備情況簡(jiǎn)介1) 加氫反應(yīng)器加氫聯(lián)合裝置共有3臺(tái)加氫反應(yīng)器，其中加氫裂化裝置2臺(tái)，反應(yīng)器位號(hào)分別為精制反應(yīng)器R-53101、裂化反應(yīng)器R-53102；柴油加氫精制裝置1臺(tái)反應(yīng)器，位號(hào)為R-54101，設(shè)計(jì)和操作參數(shù)見附表。由于介質(zhì)含有H2、H2S及油氣，為了抗氫及抗H2S的需要，反應(yīng)器的材料選用2 1/4Cr1Mo，內(nèi)表面雙層堆焊E-309L+E-347。其中R-53101、R-53102壁厚較大，采用鍛焊結(jié)構(gòu)；R-54101壁厚較小，采用板焊結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器入口設(shè)液體分配器，中間設(shè)有催化劑支持盤，分配盤及冷氫盤，底部設(shè)有出口收集器，所有內(nèi)件材料均采用奧氏體不銹鋼。2) 高壓換熱器加氫

5、聯(lián)合裝置有8臺(tái)高壓換熱器：其中裂化裝置4臺(tái)，位號(hào)分別為E-53101、E-53102、E-53103A/B、柴油加氫精制裝置4臺(tái)，位號(hào)分別為E-54101、E-54102、E-54103A/B，8臺(tái)高壓換熱器都采用密封環(huán)型高壓換熱器。這種結(jié)構(gòu)換熱器具有傳熱效率高，密封可靠，操作周期長(zhǎng)，即使在操作過程中發(fā)生壓力和溫度波動(dòng)的情況下也不易發(fā)生泄漏；但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工精度高，制造難度較大。由于E-53101、E-54101兩臺(tái)高壓換熱器在高溫、高壓、臨氫及硫化氫介質(zhì)的條件下操作，殼體材料采用2 1/4Cr1Mo，內(nèi)部堆焊TP309L+TP347雙層不銹鋼防腐層，管束采用0Cr18Ni10Ti不銹鋼。

6、其余幾臺(tái)換熱器相應(yīng)操作條件要緩和一些。3) 高壓容器加氫聯(lián)合裝置共有45臺(tái)容器，其中加氫裂化裝置25臺(tái)，柴油加氫精制裝置20臺(tái)。45臺(tái)中有6臺(tái)容器(即2臺(tái)冷高壓分離器D-53103、D-54102；2臺(tái)循環(huán)氫壓縮機(jī)入口分液罐D(zhuǎn)-53105、D-54105；和2臺(tái)凝聚器D-53108、D-54106)在高壓低溫濕硫化氫條件下操作，在這種工況下會(huì)產(chǎn)生濕硫化氫應(yīng)力腐蝕，因此D-53103采用了SA516-70(HIC)、另外5臺(tái)設(shè)備采用了16MnR（HIC）,這兩種鋼材質(zhì)相近，均為抗H2S應(yīng)力腐蝕材料，S、P含量非常低，綜合機(jī)械性能比較好。為了節(jié)省投資，D-54105利舊原二加氫舊高分V-102。3

7、) 塔器加氫聯(lián)合裝置共有8臺(tái)塔設(shè)備，其中加氫裂化裝置6臺(tái)，加氫精制裝置2臺(tái)。在這8臺(tái)塔中有2臺(tái)循環(huán)氫脫硫塔，其操作條件及選材同冷高壓分離器。4) 高壓空冷器加氫聯(lián)合裝置共有16片高壓空冷器，其中加氫裂化裝置8臺(tái)，位號(hào)A-53101AH；柴油加氫精制裝置8臺(tái)，位號(hào)A-54101AH。其操作介質(zhì)中含有油氣、H2、H2S及NH3，且在高壓低溫濕硫化氫條件下操作，因此管箱選用16MnR（HIC）抗H2S應(yīng)力腐蝕材料。裝置高壓空冷器采用絲堵式管箱結(jié)構(gòu)形式。加氫裂化裝置的A-53101AH有4臺(tái)采用變頻調(diào)速電機(jī)來控制冷后溫度。管束入口內(nèi)襯600mm長(zhǎng)度的鈦管以防止腐蝕。5) 新氫壓縮機(jī)加氫聯(lián)合裝置中共有4

8、臺(tái)往復(fù)式新氫壓縮機(jī)，其中加氫裂化裝置2臺(tái)，位號(hào)為K-53101A/B、加氫精制裝置2臺(tái)，位號(hào)為K-54101A/B，一開一備。K-53101A/B采用3級(jí)壓縮，活塞力為70噸級(jí)，采用英國(guó)PBL公司產(chǎn)品；K-54101A/B采用2級(jí)壓縮，活塞力為50噸級(jí)，國(guó)產(chǎn)。新氫壓縮機(jī)輸送介質(zhì)含氫量96vol%（設(shè)計(jì)值），入口壓力2.0MPa（G），采用6000V增安型無刷勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，K-53101AB單臺(tái)額定氣量為32000Nm3/h，K-54101AB單臺(tái)額定氣量18500Nm3/h。4臺(tái)機(jī)組氣缸和填料采用一臺(tái)公用封閉式軟化水站強(qiáng)制冷卻。機(jī)組中間冷卻器、潤(rùn)滑油冷卻器及電機(jī)冷卻采用循環(huán)水冷卻。K-53

9、101A/B機(jī)組所需輔機(jī)設(shè)備及一次儀表、二次儀表隨機(jī)采購，采用PLC+CRT控制顯示；K-54101A/B機(jī)組所需輔機(jī)設(shè)備及一次儀表由國(guó)內(nèi)制造廠供貨，二次儀表全部引入ITCC綜合控制系統(tǒng)。6) 離心式壓縮機(jī)和汽輪機(jī)機(jī)組離心式循環(huán)氫壓縮機(jī)是加氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響裝置的平穩(wěn)連續(xù)運(yùn)行。本裝置共有2臺(tái)循環(huán)氫壓縮機(jī)，加氫裂化裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)位號(hào)為K-53102、柴油加氫精制裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)位號(hào)為K-54102，兩臺(tái)機(jī)組均用背壓式汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于離心式壓縮機(jī)控制點(diǎn)及控制回路較多較復(fù)雜，機(jī)組控制系統(tǒng)采用目前最先進(jìn)的透平壓縮機(jī)綜合控制系統(tǒng)ITCC，每個(gè)機(jī)組1套。將其它關(guān)鍵設(shè)備的聯(lián)鎖因素和裝置的ESD集成

10、在一起，取消了傳統(tǒng)的PLC+CRT控制顯示。循環(huán)氫壓縮機(jī)的軸封選用干氣密封。干氣密封技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、運(yùn)行費(fèi)用低。正常操作時(shí)，直接用壓縮機(jī)出口氣體做緩沖氣，開停工時(shí)，或緊急停機(jī)時(shí)可通過干氣密封系統(tǒng)配置的增壓裝置將出口氣體增壓后做緩沖氣?？紤]到對(duì)壓縮機(jī)的保護(hù)，機(jī)組設(shè)有防喘振控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)增加了機(jī)組的操作彈性，有利于壓縮機(jī)的開停車及試運(yùn)。7) 多級(jí)高壓泵加氫聯(lián)合裝置中共有8臺(tái)泵如加氫裂化裝置中的反應(yīng)進(jìn)料泵P-53102A/B、貧胺液升壓泵P-53104A/B，柴油加氫精制裝置中的反應(yīng)進(jìn)料泵P-54105A/B、貧胺液升壓泵P-54107A/B，流量大、揚(yáng)程高、工作條件苛刻。這8臺(tái)泵在裝置中也是

11、非常關(guān)鍵的設(shè)備。出于節(jié)能考慮，加氫裂化裝置中的反應(yīng)進(jìn)料泵P-53102A采用液力透平和電機(jī)雙驅(qū)動(dòng)，并作為主泵，另一臺(tái)泵P-53102B為備泵。該透平約11級(jí)，效率約73，工質(zhì)為高分油，可回收功率327KW，可回收總功率的36。 由于貧胺液泵的工作介質(zhì)中含有腐蝕性介質(zhì)胺液和濕H2S，因此對(duì)于材質(zhì)要求比較高，除了主要部件采用合金鋼外，主軸采用沉淀硬化不銹鋼17-4PH。另外，由于對(duì)密封的要求較高，機(jī)械密封系統(tǒng)采用了增壓型雙封結(jié)構(gòu)，也增加了開停機(jī)的難度。8) 加熱爐加氫裂化裝置共設(shè)2座：即反應(yīng)進(jìn)料加熱爐F-53101、分餾塔進(jìn)料加熱爐F-53201；柴油加氫精制裝置設(shè)1座加熱爐，即反應(yīng)進(jìn)料加熱爐F-

12、54101。2座反應(yīng)進(jìn)料加熱爐采用雙室水平管箱式爐，F(xiàn)-53101加熱爐熱負(fù)荷為10.6MW ，F(xiàn)-54101加熱爐熱負(fù)荷為11.63MW。爐底設(shè)有32臺(tái)附墻式扁平焰氣體燃燒器，工藝介質(zhì)先經(jīng)對(duì)流室兩排遮蔽管再進(jìn)入輻射室 加熱至工藝所需溫度。輻射盤管采用單排水平管雙面輻射布置，其目的在于保證管內(nèi)兩相流動(dòng)能達(dá)到理想的流型，并且使得管外熱強(qiáng)度和管壁溫度較為均勻，提高管材利用率。對(duì)流盤管除二排遮蔽管采用光管外，其余對(duì)流管均為翅片管。由于管內(nèi)被加熱介質(zhì)為H2+油，且含H2S，操作溫度、壓力較高，所以加氫裂化裝置的F-53101輻射爐管采用ASTM A312 TP347，2管程，國(guó)外采購；加氫精制裝置的F

13、-54101輻射爐管采用ASTM A312 TP321，2管程，國(guó)內(nèi)采購。為了有效利用加熱爐熱量，F(xiàn)-53101對(duì)流室安排翅片管預(yù)熱分餾塔進(jìn)料介質(zhì)，該部分翅片管的材質(zhì)為20#鋼，翅片材質(zhì)為碳鋼。分餾塔進(jìn)料加熱爐F-53201為輻射對(duì)流型圓筒爐，爐底采用8臺(tái)圓柱形火焰氣體燃燒器，加熱爐熱負(fù)荷為13.4MW。爐管材質(zhì)選用20號(hào)鋼，4管程。每座加熱爐分別設(shè)有加熱爐余熱回收系統(tǒng)，均采用下置式熱管空氣預(yù)熱器回收煙氣余熱，并設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。§2 加氫反應(yīng)器反應(yīng)器是加氫反應(yīng)進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧、脫金屬，對(duì)油品加氫的場(chǎng)所，是裝置的關(guān)鍵設(shè)備，工作條件苛刻，制造困難，價(jià)格昂貴。加氫反應(yīng)器的特點(diǎn)為：多

14、層絕熱、中間氫冷、揮發(fā)組分?jǐn)y熱和大量氫氣循環(huán)的三相反應(yīng)器。根據(jù)介質(zhì)的流動(dòng)性質(zhì)劃分，它屬于滴流床反應(yīng)器，根據(jù)介質(zhì)是否直接接觸金屬器壁，分為冷壁式反應(yīng)器和熱壁反應(yīng)器兩種結(jié)構(gòu)。加氫聯(lián)合裝置的3臺(tái)反應(yīng)器為熱壁式結(jié)構(gòu)。加氫反應(yīng)器應(yīng)具備條件：1 有良好的反應(yīng)性能。液固兩相有充分良好的接觸，保持催化劑內(nèi)外表面有足夠的潤(rùn)濕效率，以使催化劑活性得到充分發(fā)揮，系統(tǒng)反應(yīng)熱能及時(shí)有效地導(dǎo)出反應(yīng)區(qū)。盡量降低溫升幅度與保持反應(yīng)器徑向床層溫度的均勻。2 反應(yīng)器內(nèi)部的壓力降不致過大，以減少循環(huán)氫壓縮機(jī)的負(fù)荷，節(jié)省能源。§2.1 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)一 反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)件的主要目的是達(dá)到氣液均勻分布。R-53101、R

15、-53102、R-54101三臺(tái)反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件包括：入口擴(kuò)散器、氣液分配盤、催化劑支持盤、急冷氫箱及再分配盤、出口集合器等。 入口擴(kuò)散器它置于反應(yīng)器頂部，起到初步分配和緩沖進(jìn)料的作用。 氣液分配盤氣液分配盤有兩種結(jié)構(gòu)，即溢流管分配盤和和泡帽分配盤，泡帽分配盤較常用。使用泡帽分配盤時(shí)，由于液體被氣流攜帶通過泡帽的降液管，控制適當(dāng)?shù)臍庖毫魉倏墒古菝苯狄汗艹隹跉庖毫魈幱趪娚淞餍?。泡帽齒縫的高度和寬度對(duì)液體的均勻分布都至關(guān)重要。這種分配盤使整個(gè)床面液相分配，不論氣相、液相負(fù)荷如何變化，分配盤上的液面會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，不會(huì)出現(xiàn)斷流、液泛而影響操作。泡帽式分配結(jié)構(gòu)可以獲得床層界面溫差1的效果。 催化劑支持盤催化劑

16、支承盤由T形梁、格柵、金屬網(wǎng)組成。T形梁及筒體支持圈凸臺(tái)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)載荷，除考慮構(gòu)件本身重量外，還要考慮流體凈阻力降、床層上部結(jié)垢之后增加的阻力降、催化劑及其內(nèi)儲(chǔ)液體的質(zhì)量、反向急冷增加的壓降和緊急放空時(shí)流速增加產(chǎn)生的阻力降。在格柵上面焊接幾層不同網(wǎng)目數(shù)的不銹鋼絲網(wǎng)（根據(jù)催化劑顆粒大小而定），起到支承催化劑的作用。格柵上還開有催化劑連通管。 冷氫箱、飛濺盤與再分配盤冷氫箱與再分配盤置于兩個(gè)固定床層之間。在冷氫箱中打入急冷氫，是為了導(dǎo)出加氫反應(yīng)放出的反應(yīng)熱，控制反應(yīng)物溫度不超過規(guī)定值。冷氫管噴出的氫氣流與上床層來的反應(yīng)物初步混合后進(jìn)入冷氫箱，在此進(jìn)行均勻混合。冷氫箱底部是均布開孔的噴液塔盤，氣液兩

17、相均勻噴射到下層的再分配盤上，再分配盤與頂分配盤結(jié)構(gòu)一樣，起到對(duì)下床層截面均勻分配的作用。有些設(shè)計(jì)自催化劑支持盤到再分配盤之間設(shè)置幾個(gè)連通管，內(nèi)填充瓷球，卸催化劑只要打開底封頭上的卸料口，就可以卸出全部催化劑。 底部出口收集器底部出口收集器的作用是支承催化劑，疏導(dǎo)反應(yīng)物料，使催化劑顆粒不流入下游。 熱電偶套管采用套管熱電偶，即鎧裝熱電偶。在測(cè)量截面上間隔120°布置3根。二 反應(yīng)器筒體反應(yīng)器筒體是由帶大法蘭的上頭蓋、筒體和下封頭組成，上頭蓋兼作人孔，密封采用八角墊密封。筒體制造分板焊結(jié)構(gòu)與鍛焊結(jié)構(gòu)，大型和厚壁的反應(yīng)器發(fā)展趨于鍛焊結(jié)構(gòu)。§2.2 加氫高壓設(shè)備材質(zhì)選擇與保護(hù)由于

18、反應(yīng)系統(tǒng)條件苛刻，加氫反應(yīng)系統(tǒng)的材質(zhì)選擇要滿足高溫、高壓、臨氫及含有H2S等要求。材質(zhì)選用除滿足強(qiáng)度條件外，還需考慮氫脆、氫腐蝕、硫化氫腐蝕、鉻鉬鋼的回火脆化、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂和奧氏體不銹鋼堆焊層剝離現(xiàn)象等因素。高溫高壓臨氫反應(yīng)器在使用條件下，金屬筒體材料會(huì)吸收大量的氫，每當(dāng)停工時(shí)，隨著溫度降低，溶解氫逐漸析出，少量在有缺陷的部位聚積。因此停工時(shí)冷卻速度不能太快，使鋼中吸藏的氫盡可能釋放出來。從安全的角度考慮，仍要對(duì)操作過程加以限制，采用熱態(tài)型的開停工方案，即開工時(shí)先升溫后升壓，停工時(shí)先降壓后降溫。當(dāng)設(shè)備壁溫在121以下時(shí)（如用低溫韌性較好的材料，此數(shù)值可降低），限制設(shè)備內(nèi)壓，使產(chǎn)生的膜應(yīng)力

19、不超過材料屈服強(qiáng)度的20。為避免升溫速度過快，使反應(yīng)器主體與其它構(gòu)件溫度不均勻而引起較大的熱應(yīng)力，升降溫度最大不能超過25h。操作中嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，避免異常升溫和緊急停車，在正常停工時(shí)要采取釋氫措施。加氫裂化和加氫精制裝置的反應(yīng)器材料均選擇了抗氫性能很好的2.25Cr1Mo鋼。它具有良好的抗氫腐蝕性和較高的蠕變強(qiáng)度，內(nèi)表面雙層堆焊奧氏體不銹鋼，過渡層309L、表層347。3臺(tái)反應(yīng)器的參數(shù)和設(shè)備簡(jiǎn)圖見圖2-1、2-2、2-3。§3 加熱爐熱量傳遞的基本方式有三種：導(dǎo)熱、對(duì)流和熱輻射。它們往往同時(shí)發(fā)生，但在不同的場(chǎng)合又占有不同的地位，熱輻射的規(guī)律與導(dǎo)熱和對(duì)流有著根本的區(qū)別。加熱爐就是一

20、種通過對(duì)流和輻射把熱量傳導(dǎo)給工藝介質(zhì)的設(shè)備。加熱爐是管式加熱爐的簡(jiǎn)稱，是一種火力加熱設(shè)備。利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫火焰與煙氣作為熱源，加熱在爐管中高速流動(dòng)的介質(zhì)，使其達(dá)到工藝規(guī)定的溫度，以供給介質(zhì)在進(jìn)行分餾、裂解或反應(yīng)等加工過程中所需要的熱量，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，是石油化工裝置的主要設(shè)備之一。 管式加熱爐中消耗的燃料量，其費(fèi)用約占操作費(fèi)用的6070。因此，爐子熱效率的高低與節(jié)約燃料，降低成本有極密切的關(guān)系。一. 管式加熱爐的分類和主要工藝指標(biāo)加熱爐的發(fā)展有一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從熱效率低走向熱效率高，從不安全到安全的逐步完善的漫長(zhǎng)歷程。經(jīng)過人們的不斷探索，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在原來的主要部件如燃燒器，

21、爐管，爐體及煙囪的基礎(chǔ)上，增加了爐體保溫，防爆門，空氣預(yù)熱器系統(tǒng)等部件以提高爐子熱效率和安全操作的可靠性。管式加熱爐的類型很多。如按用途分有純加熱爐和加熱發(fā)應(yīng)爐。前者如常壓爐、減壓爐，原料在管內(nèi)只起到加熱（包括汽化）的作用；后者如裂解爐、焦化爐，原料在爐內(nèi)不僅被加熱，同時(shí)還應(yīng)保證有一定的停留時(shí)間進(jìn)行裂解或焦化反應(yīng)。按爐內(nèi)進(jìn)行傳熱的主要方式分類，管式爐有純對(duì)流式、輻射對(duì)流式和輻射式。根據(jù)爐型結(jié)構(gòu)的不同，管式爐又分為箱式爐、立式爐和圓筒爐等。常見的幾種爐型對(duì)比見下表:表 1 各種爐型比較項(xiàng)目斜頂爐立式爐圓筒爐無焰爐燃料燃料油、燃料氣燃料油、燃料氣燃料油、燃料氣高壓燃料氣工藝操作控制1.爐管受熱強(qiáng)度

22、分布不可調(diào)節(jié)1.爐管受熱強(qiáng)度分布不可調(diào)節(jié)1. 爐管受熱強(qiáng)度分布不可調(diào)節(jié)1.爐管受熱強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)2.擋墻上部爐管易燒化2.爐溫升降調(diào)節(jié)靈敏，升溫迅速2.熱強(qiáng)度在輻射方向分布均勻，在管長(zhǎng)方向分布不均勻2.爐溫易控制，但升溫慢3.兩路爐管出口溫度不易控制平穩(wěn)火嘴數(shù)量少，調(diào)節(jié)靈活性小，點(diǎn)火容易，不易堵數(shù)量少，調(diào)節(jié)靈活性小，點(diǎn)火容易，不易堵數(shù)量少，調(diào)節(jié)靈活性小，點(diǎn)火容易，不易堵數(shù)量少，調(diào)節(jié)靈活性大，點(diǎn)火麻煩，易堵塞回火性危險(xiǎn)不大危險(xiǎn)性大危險(xiǎn)性大危險(xiǎn)性小火焰1.受風(fēng)影響大1.刮風(fēng)時(shí)火焰偏斜厲害1.刮風(fēng)時(shí)火焰易偏斜1.燃燒穩(wěn)定2.過?？諝庀禂?shù)大2.過?？諝庀禂?shù)大2.過?？諝庀禂?shù)大2.過?？諝庀禂?shù)小噪音大大大

23、小管式加熱爐的主要工藝指標(biāo)1 熱負(fù)荷指爐子單位時(shí)間內(nèi)傳給被加熱物料的總熱量，單位KJ/h或W。此值越大，爐子的生產(chǎn)能力越大。 2 爐膛熱強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)單位爐膛體積所傳遞的熱量，單位KJ/m3·h或W/m3。此值越大，完成相同熱任務(wù)所需的爐子越緊湊。3 爐管表面熱強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)單位爐管表面積所傳遞的熱量，單位為KJ/(m2·h)或W/m2。此值越高，完成相同熱任務(wù)所需的傳熱面積越小。4 全爐熱效率指爐子供給被加熱物料的有效熱量與燃料燃燒放出的總熱量之比。此值越高，完成相同熱任務(wù)所消耗的燃料越少。5 管內(nèi)介質(zhì)流速和全爐壓降各種近代管式加熱爐總是力求在滿足工藝要求和安全運(yùn)轉(zhuǎn)的

24、條件下，盡力提高爐管表面熱強(qiáng)度，減少傳熱面積；提高爐膛熱強(qiáng)度，縮小爐子體積，以節(jié)省基建投資；同時(shí)盡力提高全爐熱效率，降低燃料用量，以節(jié)省操作費(fèi)用。二. 管式加熱爐的工作原理管式加熱爐一般由輻射室、對(duì)流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器以及通風(fēng)系統(tǒng)五個(gè)主要部分組成，其工作原理：爐底的燃燒器（火嘴）因油（氣）燃燒的高溫火焰，其熱量以輻射傳熱的方式，將大部分熱量傳給輻射室（爐膛），通過爐管（輻射管）將內(nèi)部流動(dòng)的介質(zhì)（油品等）加熱，高溫?zé)煔膺M(jìn)入對(duì)流室，以對(duì)流的方式，繼續(xù)將部分熱量傳給對(duì)流室爐管內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)，降至200左右的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。介質(zhì)先進(jìn)入對(duì)流管再進(jìn)入輻射管，不斷吸收高溫?zé)煔鈧鱽淼臒崃?，逐步升高到?/p>

25、需要的溫度，最后送出加熱爐。三. 加熱爐的結(jié)構(gòu)主要部件有燃燒器、爐管、爐體、煙囪、爐體保溫、防爆門、空氣預(yù)熱器等。1、 燃燒器：爐子的燃料（氣體、液體）是通過燃燒器進(jìn)行燃燒的，是爐子的供熱部件。它可分為氣體燃燒器，液體燃燒器和油氣聯(lián)合燃燒器。燃燒器是加熱爐的重要部件，使用的效果如何將直接關(guān)系到加熱爐的處理能力，因此正確地選型、設(shè)計(jì)、安裝使用和維護(hù)燃燒器就顯得至關(guān)重要，否則難以發(fā)揮其應(yīng)有的效果。2、 輻射室：將在燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧盎鹧嫠懦龅臒崃恳暂椛鋫鳠岬男问絺鹘o敷設(shè)在室內(nèi)的輻射爐管。輻射室是加熱爐傳熱的主要部分。3、 對(duì)流室：將從輻射室流入的高溫?zé)煔夂突鹧嫠懦龅氖Ｓ酂崃恳詫?duì)流傳熱方

26、式傳給敷設(shè)在室內(nèi)的對(duì)流爐管。對(duì)流室除加熱油品外，有時(shí)還用于加熱蒸汽。4、 爐管：是爐子的主要組成部分，它是被加熱流體的通道，管子間用回彎頭連接起來形成連續(xù)的蛇形管。爐管按所處位置分為輻射管和對(duì)流管；按外形又可分為光管，釘頭管，翅片管；輻射管采用光管；對(duì)流管采用光管、釘頭管和翅片管中的兩種或三種組合；釘頭管和翅片管增加了傳熱面積，提高了傳熱的效果。5、 煙囪和煙道：將爐膛產(chǎn)生的煙氣排入大氣，其內(nèi)部均用耐火和保溫材料襯里，為了調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的壓力，煙道中裝有活動(dòng)的煙道擋板。6、 爐墻；構(gòu)成爐子輻射室、對(duì)流室的外圍墻體。一般用耐火材料、絕熱材料和保溫材料組成。對(duì)爐墻的基本要求是絕熱良好，熱損失小，牢固

27、可靠，重量輕而廉價(jià)，易于建造和維修。爐墻上的適當(dāng)位置有各種門孔，如看火窗、人孔防爆門和爐管檢查孔等。另外還有爐底、爐頂、爐子金屬構(gòu)架，爐管回彎頭，管件支承等部件。四. 本裝置加熱爐系統(tǒng)的特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)1、反應(yīng)進(jìn)料加熱爐（F-53101、F-54101）F-54101、 F-53101分別為加氫精制進(jìn)料反應(yīng)加熱爐和加氫裂化進(jìn)料反應(yīng)加熱爐，皆屬雙室水平管箱式爐，負(fù)荷分別為11.6MW和10.6MW（如圖）。兩爐爐底各設(shè)32臺(tái)附墻式扁平焰氣體燃燒器，工藝介質(zhì)先后經(jīng)對(duì)流室、輻射室加熱至工藝所需溫度。輻射盤管采用單排水平管雙面輻射布置，其目的在于保證管內(nèi)兩相流動(dòng)能達(dá)到理想的流型，并且使得管外熱強(qiáng)度和 管

28、壁溫度較為均勻，提高管材利用率。對(duì)流盤管除二排遮蔽管采用光管外，其余對(duì)流管均為翅片管。由于管內(nèi)被加熱介質(zhì)為H2+油，且含H2S，操作溫度、壓力較高，所以F-53101輻射爐管及對(duì)流室的兩排遮蔽管材質(zhì)均采用ASTMA312 TP347，2管程。為保證爐管質(zhì)量，該種爐管均為國(guó)外采購。翅片管的材質(zhì)為20#鋼，翅片材質(zhì)為碳鋼，管材國(guó)內(nèi)采購。F-54101爐管采用TP321材質(zhì)，國(guó)內(nèi)采購。加熱爐輻射室側(cè)墻上部、端部及爐頂采用耐火纖維制品爐襯，側(cè)墻下部襯里采用高鋁隔熱耐火磚及耐火纖維制品背襯結(jié)構(gòu)，爐底襯里采用耐火磚干砌及輕質(zhì)澆注料背襯結(jié)構(gòu)，對(duì)流室、煙道及煙囪的襯里全部采用輕制澆注料。本爐選用襯里的特點(diǎn)是使

29、用溫度高、保溫性能好、使用壽命長(zhǎng)且施工簡(jiǎn)便。圖3-1 箱式加熱爐結(jié)構(gòu)圖2、分餾塔進(jìn)料加熱加熱爐（F-53201） F-53201為輻射-對(duì)流型圓筒爐，加熱爐熱負(fù)荷為13.4MW（如圖）。爐管材質(zhì)選用20號(hào)鋼，4管程。采用8套2.5MW的VII-E型氣體燃燒器。圖3-2 圓筒爐結(jié)構(gòu)圖3、余熱回收系統(tǒng)為了提高加熱爐的熱效率，加氫精制裝置的1臺(tái)加熱爐和加氫裂化裝置的2臺(tái)加熱爐分別設(shè)置了下置式熱管式空氣預(yù)熱器系統(tǒng)，并設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。來自對(duì)流室的熱煙氣經(jīng)熱煙道進(jìn)入熱管空氣預(yù)熱器與空氣換熱后由煙氣引風(fēng)機(jī)排入冷煙道，冷煙氣經(jīng)冷煙道返回爐頂煙囪排入大氣。冷空氣由空氣鼓風(fēng)機(jī)送入熱管空氣預(yù)熱器與煙氣換熱后經(jīng)熱

30、風(fēng)道供爐底燃燒器使用。余熱回收系統(tǒng)中所有煙道均采用輕制澆注料作為襯里，而熱風(fēng)道則采用巖棉板外包鍍鋅鐵皮進(jìn)行保溫， 從而使?fàn)t子的熱效率達(dá)90%。4、熱管換熱器熱管是一種高傳熱效率的設(shè)備，依靠其內(nèi)部工質(zhì)在一個(gè)抽成高真空的封閉殼體內(nèi)循環(huán)相變而傳遞熱量的設(shè)備。工質(zhì)在加熱段吸收煙氣余熱后汽化，到放熱段放出熱量給空氣而凝結(jié)，并回流到加熱段重新吸熱，從而通過熱管內(nèi)工質(zhì)的相變將煙氣的余熱傳遞給冷空氣，達(dá)到預(yù)熱空氣的目的。熱管表面是一個(gè)密封的殼體，高度真空，管內(nèi)裝有一定量的揮發(fā)性液體，稱之為工質(zhì)；沿管內(nèi)壁鋪設(shè)一定厚度的毛細(xì)材料，稱為管芯。管芯中吸滿工質(zhì)液體，而在管中心的空間內(nèi)充滿了工質(zhì)的飽和蒸氣。冷凝端的液體靠

31、重力自然回流，熱管放置傾斜度大于7°。圖3-3 熱管工作原理圖五. 加熱爐的操作1 理論空氣用量和過?？諝庀禂?shù)要保證燃料在爐內(nèi)完全燃燒，必須在操作中供給加熱爐足夠的空氣量。但由于爐子在實(shí)際操作中，空氣與燃料的混合總不能非常均勻，所以要使燃料完全燃燒，必須供給比理論空氣量多的空氣。管式爐中實(shí)際入爐空氣量與理論空氣量之比值叫做過?？諝庀禂?shù)，通常以表示。過?？諝庀禂?shù)是影響管式爐性能，特別是全爐熱效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)。過?？諝庀禂?shù)太小，空氣量供應(yīng)不足，燃料不能充分燃燒，爐子熱效率降低；過?？諝庀禂?shù)太大，入爐空氣量過多，相對(duì)降低了爐膛溫度和煙氣的黑度，影響傳熱效果。同時(shí)也增加了排出的煙氣量，使煙

32、氣從煙囪帶走的熱損失增加，全爐熱效率降低(一般過?？諝庀禂?shù)每增加0.1，爐子熱效率降低1.5%左右）。此外，過多的空氣還會(huì)使煙氣含氧量增高，加劇了氧化脫皮兒縮短管子的使用壽命。所以，在保證燃料完全燃燒的前提下，應(yīng)盡力降低加熱爐的過?？諝庀禂?shù)。氣體燃料所需過?？諝庀禂?shù)在1.11.2，液體燃料的系數(shù)在1.21.3左右。保證加熱爐良好燃燒時(shí)的最低煙氣氧含量在34(體積）左右。2 露點(diǎn)腐蝕對(duì)于管式加熱爐，排放煙氣量(與過?？諝庀禂?shù)有關(guān)）越少，排出溫度越低，煙氣帶走的熱量損失越小，爐子熱效率越高。但煙氣出口溫度不能任意降低，因?yàn)樗粌H受到原料入爐溫度的限制，而且由于煙氣中硫化物的腐蝕作用，煙氣排出溫度還

33、必須高于煙氣的露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)溫度：當(dāng)煙氣溫度過低時(shí)，煙氣中的水蒸氣在金屬管壁上冷凝，并吸收煙氣中的SO2生成亞硫酸，對(duì)管壁有腐蝕作用；而煙氣中由SO3與水蒸氣結(jié)合生成的硫酸，在低于露點(diǎn)溫度的金屬表面上也會(huì)冷凝。產(chǎn)生低溫硫酸腐蝕，此現(xiàn)象即所謂的煙氣露點(diǎn)腐蝕。使煙氣中水蒸氣產(chǎn)生冷凝時(shí)的臨界溫度稱為露點(diǎn)溫度。煙氣的露點(diǎn)溫度是變化的，影響主要因素有二個(gè)：燃料中的硫含量和空氣中濕度。此外尾氣中的氧含量對(duì)酸露點(diǎn)也有影響。當(dāng)排煙溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)，煙道、余熱回收系統(tǒng)、熱管表面將產(chǎn)生酸腐蝕，引起管子腐蝕穿孔。通常情況下，煙氣排出溫度控制在<200，并根據(jù)燃料性質(zhì)盡可能降低這一數(shù)值?？諝忸A(yù)熱器除了露點(diǎn)腐蝕

34、外，積灰堵塞也是另一個(gè)重要問題。腐蝕和積灰共同作用的產(chǎn)物吸附煙在管壁表面呈粘狀，很難清除。因此應(yīng)定期吹灰。六. 烘爐本裝置加熱爐F-54101 、F-53101、F-53201為新建，耐火材料里含水很多。為防止因溫度突然上升，爐子耐火材料里水份急劇汽化體積膨脹，使耐火襯里和耐火磚產(chǎn)生龜裂、脫落，所以新爐子投用前(包括老爐子修耐火襯里后)必須先烘爐，從而脫除爐體耐火磚襯里材料的自然水、結(jié)晶水，增加材料的強(qiáng)度和使用壽命。同時(shí)通過烘爐，考驗(yàn)爐體鋼結(jié)構(gòu)及“三門一板”，火咀、閥門等安裝是否靈活好用，考察系統(tǒng)儀表是否好用，通過烘爐、熟悉和掌握加熱爐的操作以及對(duì)空氣預(yù)熱系統(tǒng)的性能測(cè)試。烘爐曲線見下圖。圖3-

35、4 烘爐曲線七. 加熱爐數(shù)據(jù)表加熱爐技術(shù)參數(shù)位號(hào)F-54101F-53101F-53201名稱加氫精制反應(yīng)進(jìn)料加熱爐加氫裂化反應(yīng)進(jìn)料加熱爐加氫裂化分餾塔進(jìn)料加熱爐爐型箱式爐箱式爐圓筒爐設(shè)計(jì)負(fù)荷MW11.610.613.4規(guī)格11.6MW-9.2MPa-180-168.3-8910.6MW-13.9MPa-168-168.313.4MW-1.1MPa-141-127操作條件介質(zhì)原料油+循環(huán)氫原料油+循環(huán)氫脫H2S塔底油溫度 335384358壓力MPa9.213.91.1材質(zhì)爐構(gòu)架Q235-BFQ235-BFQ235-BF爐管ASTMA312TP347ASTMA312TP34720#翅片20#2

36、0#20#隔熱磚襯里、耐火纖維磚襯里、耐火纖維磚襯里、耐火纖維燃燒器型號(hào)(0.35MW)待定待定VII-E(氣體燃燒器)數(shù)量32328爐管規(guī)格輻射室180×12×12000(24根)168×14.27×12000(26根)141×8×15000(9根)180×12×13500(4根)168×14.27×13500(8根)141×8×13500(67根)168.3×10.97×12000(3根)168.3×8×1000(1根20#)127

37、×8×6500(3根)168.3×10.97×13350(3根)127×8×6000(30根)對(duì)流室光管168.3×10.97×12700(2根)168.3×10.97×12000(6根)翅片管89×6×12700(4根)168×8×12700(4根)127×8×6000(106根)89×6×12000(12根)168×8×12000(8根)127×8×6253(14根)

38、67;4 塔設(shè)備塔設(shè)備是化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣(汽）液兩相之間進(jìn)行充分接觸，達(dá)到相際傳熱及傳質(zhì)的目的。在塔設(shè)備中能進(jìn)行的單元操作有精餾、吸收、解吸、氣體的增濕和冷卻等。精餾和吸收等傳質(zhì)過程所用的塔設(shè)備，按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔。 在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，氣體自塔底向上以鼓泡噴射的形式穿過塔盤上的液層，使兩相密切接觸，進(jìn)行傳質(zhì)。兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。 在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定高度的填料。液體自塔頂沿填料表面向下流動(dòng)，作為連續(xù)相的氣體自塔底向上流動(dòng)，與液體進(jìn)行逆流傳質(zhì)。兩相的組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化。板式塔的類型很多，生產(chǎn)中應(yīng)

39、用最多的是浮閥型塔和篩板塔。傳統(tǒng)的圓形泡帽(罩）塔已逐漸被各種浮閥，篩板等強(qiáng)度和效率較高的塔板所代替。另外還有舌形塔、浮動(dòng)舌形塔、穿流式柵板塔、Kittel塔盤等。塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括塔體、支座(裙座)、除沫器、接管、人孔及塔內(nèi)件。§4-1精餾原理下圖為一典型的精餾塔，待分離的原料自中部某處進(jìn)入，進(jìn)料板以上稱為精餾段，以下則稱為提餾段。塔頂裝有冷凝器，塔頂蒸汽在冷凝器中冷凝，一部分作為回流由塔頂送入塔中，一部分作為產(chǎn)品送出。塔底裝有再沸器，來自塔底的液體在此部分汽化，氣相返回塔底，液相作為塔底產(chǎn)品。沿塔高度溫度是變化的，塔頂溫度最低，塔底最高，由下往上溫度逐板降低。塔內(nèi)設(shè)有若干層塔板，塔

40、板是汽、液相間傳質(zhì)傳熱的場(chǎng)所。沿塔高蒸汽的體積流量是有變化的，尤其是精餾段和提餾段的蒸汽量往往有較大差別。1 精餾和回流的作用 精餾段所起的作用是將進(jìn)入的汽相混合物中輕組分提濃，在塔頂?shù)玫胶细竦漠a(chǎn)品，液相回流則起著精餾介質(zhì)的作用。2 提餾段和再沸器的作用 提餾段的作用是將進(jìn)入該段的液相中的重組分提濃，在塔底獲得高純度的重組分。提餾段中的汽相則作為精餾介質(zhì)汽相回流。圖4-1分餾塔工作原理圖有精餾段和提餾段的精餾塔稱為完全塔，煉油廠的原油蒸餾塔可在塔底吹入水蒸氣而不設(shè)再沸器。原因在于蒸餾塔底溫度太高，找不到適當(dāng)?shù)臒彷d體，而且塔底重油不適宜于較長(zhǎng)時(shí)間加熱。因此通常把這一段稱為汽提段。綜上所述，精餾過

41、程的原理可以敘述如下：高溫低濃度(指低于與液相成平衡的汽相濃度)的汽相與低溫高濃度(指高于與汽相成平衡的液相濃度)的液相接觸，同時(shí)傳熱傳質(zhì)，汽相部分冷凝，液相部分汽化，結(jié)果汽相溫度降低，其中輕組分得到提濃，液相溫度升高，其中重組分得到提濃，此過程多次重復(fù)即可在塔頂和塔底得到合乎要求的產(chǎn)品。§4-2塔板的結(jié)構(gòu)及類型塔板的主要部件有：a 降液管 板上的液體通過降液管流至下一層塔板。b 溢流堰(出口堰） 用來保持塔板上能有一定厚度的液層。c 入口堰 對(duì)進(jìn)入塔板的液體起分布和緩沖作用，有些塔不設(shè)入口堰，側(cè)線抽出口設(shè)有。d 鼓泡構(gòu)件 形成氣液兩相傳熱、傳質(zhì)的主要構(gòu)件。塔板類型很多，其主要區(qū)別即

42、在所采用的鼓泡構(gòu)件不同。常用的鼓泡構(gòu)件有：i 篩板 氣體通過板上鉆的小孔來形成鼓泡層、泡沫層。ii 浮閥 氣體通過安裝在塔板上的浮閥單元形成鼓泡層、泡沫層。隨氣體(蒸汽）負(fù)荷的變化浮閥可以上下浮動(dòng)。iii 圓形泡罩 氣體由升氣管進(jìn)入泡帽，然后經(jīng)泡帽和升氣管間的回轉(zhuǎn)信道，穿過泡帽上的齒縫與塔板上的液體接觸形成鼓泡層。圖4-2 圓形泡罩結(jié)構(gòu)圖§4-3 塔板的工作原理當(dāng)流體由上層塔板的降液管流下進(jìn)入塔板后，就沿橫向流經(jīng)塔板至出口堰，經(jīng)降液管流入下一層塔板。氣體由塔板下方上升，穿過閥孔或篩孔以鼓泡方式(或噴射方式）和塔板上流動(dòng)的液體接觸，在塔板上形成鼓泡層、泡沫層(或噴濺層），其密度要比清液

43、小。當(dāng)氣泡在液層表面破裂時(shí)會(huì)夾帶出一部分液滴，所夾帶液滴中較大的液滴在氣流進(jìn)入上層塔板以前還能回落到該板上，但較小的液滴將隨上升氣流被夾帶進(jìn)入上層塔板上，這種現(xiàn)象稱為霧沫夾帶。氣體向上流動(dòng)的推動(dòng)力是兩層塔板間的壓差，被稱為塔板的壓力降。由于下層塔板的壓力高于上層塔板的壓力，液體由降液管流至下層塔板時(shí)是由低壓流向高壓，再加上液體通過降液管流動(dòng)時(shí)還需克服一定的阻力，因此降液管中的液面必定高于塔板上的液面。當(dāng)降液管中液面超過上層塔板的堰口而與上層塔板上液面相連時(shí)，就會(huì)阻礙液體在降液管中的正常下流，造成液體在塔內(nèi)積累而形成淹塔現(xiàn)象。§4-4 塔板的結(jié)構(gòu)型式（一） 塔板1 單溢流(直徑流向）

44、液體在塔板上沿直徑方向作單向流動(dòng)。液體橫流過塔板，通過另一端的降液管流至下層塔板。當(dāng)塔徑較大或液體流量較大時(shí)，塔板阻力大，造成顯著的液面落差，從而造成蒸汽分布不均勻。因此直徑大于2.0m的塔為了減少液面落差常采用雙溢流塔板。2 雙溢流(分離流向) 塔板上液體分成兩股流動(dòng)。分別由兩側(cè)流向中央的降液管，經(jīng)中央的降液管流至下層塔板后，又由中央分流至兩側(cè)的降液管。液體在相鄰兩層板上的流向相反。采用雙溢流時(shí)，由于液體的流程、流量均為一半，因此液面落差顯著降低。但需采用兩種結(jié)構(gòu)不同的塔板。 圖4-3 塔板結(jié)構(gòu)形式（二） 降液管 常用的降液管形式有弓形、矩形和圓形。弓形降液管應(yīng)用最廣，在雙溢流的塔板中需同時(shí)

45、應(yīng)用弓形和矩形降液管。（三） 溢流堰 設(shè)置溢流堰的目的是為保證塔板上有一定厚度的液層，使蒸汽通過塔板時(shí)與液相充分接觸。溢流堰和降液管連在一起。（四） 受液盤 塔板受液盤可以采用平型或凹型。凹型受液盤能保證降液管下部在各種情況下都為液體封住，而且對(duì)降液管中流下的液體起緩沖作用，避免了液體直接由降液管涌向塔板而影響附近幾排浮閥或篩孔的正常鼓泡。（五） 浮閥 浮閥單元應(yīng)用最廣泛的是圓盤式浮閥(我國(guó)稱為F1型浮閥），當(dāng)蒸汽量很小時(shí)，浮閥落在塔板孔上仍保持一最小開度，同時(shí)也防止閥片被粘著和腐蝕。（六） 通道板 為進(jìn)行塔內(nèi)清洗和檢修，使人能進(jìn)入各層塔盤，可在塔盤板接近中央設(shè)置一塊內(nèi)部通道板，通道板一般是上

46、下可拆的。各層內(nèi)部通道板最好開在同一垂直位置上，以利于采光和拆卸。§4-5 操作中的幾種不正?，F(xiàn)象1 嚴(yán)重霧沫夾帶：這種現(xiàn)象是由于流經(jīng)塔板的汽相負(fù)荷過大而引起的。在正常操作時(shí)，氣體通過塔板的鼓泡組件，與塔板上的液流相遇，塔板上的液體即被氣流所攪動(dòng)、分散，并吹起而在塔板上面形成泡沫層。此時(shí)離開塔板的氣體必然夾帶著泡沫或小液滴，由于液滴很小，尚來不及沉降就被帶到上層塔板，對(duì)這種現(xiàn)象，人們稱之為霧沫夾帶。這種現(xiàn)象的發(fā)生，一方面降低了塔板的分餾效果，另一方面由于在氣體負(fù)荷加大時(shí)，氣速的增加使氣液攪動(dòng)加劇，而有利于傳質(zhì)過程的進(jìn)行。2 嚴(yán)重氣泡夾帶(降液管超負(fù)荷）此種現(xiàn)象的發(fā)生是由于通過降液管的

47、回流液體負(fù)荷過大而引起的。液體流入降液管時(shí)常帶有大量的汽泡，它在管中應(yīng)有足夠的停留時(shí)間以便沉降，使泡沫分離成氣體與清液，氣體上升回到上層塔板。如果液體負(fù)荷增加，液體在降液管中的停留時(shí)間縮短，液體夾帶的汽泡來不及分離就帶到下層塔板，就會(huì)降低分餾效果。3 泄漏此種現(xiàn)象的發(fā)生是由于塔板上的氣相負(fù)荷過小而引起的。當(dāng)處理量太小，塔內(nèi)氣速很低時(shí)，大量液體由于重力的作用，便從閥孔或篩孔漏下，這種情況稱為“泄漏”。由于液體沒有和塔板上的氣體充分接觸就漏到下層塔板，所以降低了塔板效率。圓形泡帽塔板是屬于無泄漏型塔板。4 淹塔(液泛)此種現(xiàn)象的發(fā)生是由于塔內(nèi)汽、液相負(fù)荷都過大而引起的。由于氣液負(fù)荷過大，液體充滿了

48、整個(gè)降液管，從而使上下塔板的液體聯(lián)成一體，分餾效果完全遭到破壞，這種現(xiàn)象稱為“淹塔”或“液泛”。附表4-1 ：聯(lián)合加氫裝置板式塔數(shù)據(jù)表§5 壓力容器“壓力容器”是指壓力達(dá)到一定數(shù)值，同時(shí)容器的容積超過一定限度、容器所處的工作溫度使其內(nèi)部有呈氣體狀態(tài)介質(zhì)的密封容器。壓力容器的工作條件一般較為苛刻，除承受介質(zhì)的壓力外，還常處于高溫或低溫的狀況下，容器內(nèi)的介質(zhì)往往存在不同程度的腐蝕性。我國(guó)的國(guó)標(biāo)規(guī)定，壓力容器的條件有以下三條：1 最高工作壓力0.1Mpa;2 容器內(nèi)徑0.15m，且容積V0.025m3;3 介質(zhì)為氣體、液化氣體或標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)小于等于最高工作溫度的液體。同時(shí)具備以上3個(gè)條件的容器

49、稱為壓力容器。一 壓力容器的分類壓力容器的分類方法很多二 壓力容器的基本結(jié)構(gòu)容器一般由筒體、封頭、支座、接管、人孔、內(nèi)件等組成。附圖5-1為加氫精制裝置高壓分離器D-54102的結(jié)構(gòu)剖面圖。三 壓力容器的安全附件液位計(jì)、溫度計(jì)、壓力表和安全閥統(tǒng)稱為壓力容器的安全附件，其作用是及時(shí)準(zhǔn)確地顯現(xiàn)容器內(nèi)的液位。溫度、壓力等參數(shù)的數(shù)值及變化，當(dāng)壓力超高時(shí)安全閥自動(dòng)起跳，及時(shí)泄放物料，以維持器內(nèi)壓力不超過規(guī)定值，為安全使用壓力容器提供了可靠的保證。四 裝置壓力容器匯總表附表5-1 加氫裂化裝置壓力容器參數(shù)一覽表附表5-2 加氫精制裝置壓力容器參數(shù)一覽表§6 換熱設(shè)備在煉油和化工生產(chǎn)中，傳熱過程是

50、石油化工生產(chǎn)中一個(gè)極其普遍的組成部分。將熱量由溫度較高的熱載體傳遞給溫度較低的冷載體的設(shè)備稱為換熱設(shè)備，換熱器是換熱設(shè)備的總稱。換熱設(shè)備是煉油廠最廣泛使用的設(shè)備，約占工藝設(shè)備總投資的12%20%，占工藝設(shè)備重量的2550，檢修工作量有時(shí)占總檢修工作量的60%70%。因此，合理地選擇換熱器，正確地使用，維護(hù)換熱器，對(duì)于節(jié)約投資、節(jié)能降耗，保證安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)的生產(chǎn)，有著重要的意義。1. 換熱設(shè)備的分類管殼式換熱器目前在石化工業(yè)中應(yīng)用最為普遍，占總量的90%以上。2 換熱器的工作原理兩種溫度不同的流體通過熱量的交換，使一種流體降溫而另一種流體升溫，以加熱原料、回收熱量、冷卻產(chǎn)品。按照換熱時(shí)流體的熱量傳遞

51、方式換熱設(shè)備可分為間壁式、直接混合式和蓄熱式三種類型，間壁式換熱器是化工煉油裝置中應(yīng)用最為廣泛最主要的類型。它的原理是冷、熱兩股流體被一個(gè)固體壁隔開，高溫流體首先將所帶熱量傳給間壁，然后靠間壁將所得熱量傳給被加熱的低溫流體，而冷熱兩種流體互不相混。由于器內(nèi)流體(熱流體及冷流體)的流動(dòng)，與管壁之間以對(duì)流方式交換熱量，而管壁內(nèi)部又以導(dǎo)熱方式進(jìn)行傳遞熱量。蓄熱式和直接混合式換熱器則應(yīng)用較少。§6-1 管殼式換熱器一管殼式換熱器的類型 管殼式換熱器也叫管束式換熱器或列管式換熱器。它由脹接(或焊接)在管板上的管束裝于圓筒形外殼內(nèi)組成，見圖。一種流體(設(shè)為高溫載體)由管程進(jìn)口進(jìn)入管箱，沿管束的管

52、內(nèi)流動(dòng)再經(jīng)過管箱由管程出口排出；另一種流體(設(shè)為低溫?zé)彷d體)由殼程進(jìn)口進(jìn)入，穿過裝滿管束的殼體空間經(jīng)殼程出口排出，兩種流體在換熱器內(nèi)通過管束的管壁傳送熱量。圖6-1 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)類型二 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1管子與管板。管子與管板的連接形式有三種：脹接、焊接和脹焊聯(lián)合連接。對(duì)高溫高壓換熱器可采用脹焊聯(lián)合的方法。該連接方法不僅能提高連接強(qiáng)度，還可以避免應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命。管子在管板上的排列有三角形排列和正方形排列。常用管子的規(guī)格為19×2(mm)、25X 2.5(mm)，長(zhǎng)度有3、6和9 m。2管束的分程。在換熱器的管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子平均分隔成若干組，稱管

53、程數(shù)，使流體在管內(nèi)依次往返多次，從而提高管程流速，改善傳熱效果。通常把流體在管束內(nèi)由管箱到另一端(如浮頭)，或由另一端到管箱的流動(dòng)次數(shù)叫管程數(shù)。見圖6-2。圖6-2 分程隔板布置形式3折流板。殼程的橫截面積一般比管程的橫截面積大，為增加流速，并使流體垂直于管子流過，通常在殼程設(shè)置折流板。這不僅提高了傳熱效果，也起到了支撐管束的作用。常用的折流板有弓形和圓環(huán)形。4. 浮頭結(jié)構(gòu)。浮頭是浮頭式換熱器的熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，它由浮頭管板、浮頭端蓋和兩個(gè)半圓型壓圈(鉤圈）組成。浮頭和殼體不固定，管束可以自由脹縮并可抽出，由此避免了管束和殼體因溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力。浮頭處于殼程介質(zhì)中，為保證管程和殼程兩種介質(zhì)隔離，因此

54、要求浮頭處的密封結(jié)構(gòu)工作可靠。三幾種典型的管殼式換熱器1 固定管板式。兩端管板均與殼體焊接固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。但當(dāng)管子與殼體溫差很大時(shí)，由于各自的膨脹量不同會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，甚至?xí)茐墓茏优c管板的連接造成泄漏，所以它適用于冷熱流體的平均溫差不超過6080C的場(chǎng)合。此外，這種換熱器的殼程無法進(jìn)行機(jī)械清洗，所以要求殼程流體不易結(jié)垢或沉淀。管板式換熱器的管板兼做法蘭，與殼體間采用不可拆的焊接連接；而浮頭式、填函式和U形管式換熱器的固定端管板被夾持在殼體法蘭和管箱法蘭之間，是可拆連接，因此管束可以抽出進(jìn)行清洗和檢修。2 帶膨脹節(jié)的固定管板式。如圖所示，在殼體上裝有波形膨脹節(jié)，可補(bǔ)償部分熱膨脹量，

55、以減少由于管、殼程溫差引起的熱應(yīng)力。但波形膨脹節(jié)管壁較厚時(shí)，作用不明顯，所以這種形式的換熱器主要用于管、殼程流體溫差較大、壓力較低(如殼程壓力小于0.61.0MPa)的場(chǎng)合。圖6-3 帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器外形圖3 浮頭式 由于煉油廠中換熱過程大多是在較高溫差和壓力下進(jìn)行的，故浮頭式換熱器得到了廣泛的應(yīng)用。如圖所示，管束一端可在殼體內(nèi)自由滑動(dòng)，這樣就不受冷熱流體溫差的限制，可以有效地消除熱應(yīng)力。此外，檢修時(shí)整個(gè)管束可以從殼體抽出，清洗和換管較方便，對(duì)流體也沒有限制。但是浮頭式也存在缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價(jià)較高；當(dāng)浮頭外墊片密封不嚴(yán)時(shí)，管內(nèi)外流體互混不易被發(fā)現(xiàn)等缺點(diǎn)。圖6-4 浮頭式

56、換熱器結(jié)構(gòu)剖面圖4 U形管式。U形管換熱器是由管箱、殼體、管束等零部件組成，只需一塊管板，重量較輕。在同樣直徑情況下的所有換熱器中換熱面積最大，其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、緊湊，在高溫、高壓下金屬耗量最小，目前加氫高壓換熱器已全部采用U形管換熱器。這種換熱器的優(yōu)點(diǎn)是管子能自由伸縮，可完全消除管束部分的熱應(yīng)力，也可以從殼體內(nèi)抽出，便于清洗。但管子內(nèi)壁在U形彎頭處不易清洗，壞管不易更換。它主要適用于高溫高壓且流體清潔的場(chǎng)合。5 雙殼程換熱器 雙殼程換熱器，其結(jié)構(gòu)與浮頭式換熱器、u形管換熱器與固定管板換熱器相同，所不同的是在管束中心放置一塊縱向隔板，折流板被上下隔開，用密封片將殼程一分為二，改變了殼程介質(zhì)的流動(dòng)方式增加了流體的湍流程度，管殼程介質(zhì)呈純逆流流動(dòng)，無溫度交叉。因此，它的傳熱效率提高，傳熱面積減少。但是，相應(yīng)的其殼程