200 kt/a煤制乙二醇装置加氢反应器优化设计

某集团(旗下有6套煤制乙二醇装置)研究院积极开展乙二醇催化剂的研发工作,并取得了阶段性成果;2014年决定依托某200 kt/a乙二醇装置新建1套新型乙二醇加氢催化剂侧线试验装置(2015年8月建成)完成新型加氢催化剂的性能验证与考核工作。针对200 kt/a乙二醇装置加氢反应器生产运行中出现的列管泄漏等问题进行原因分析,总结经验教训,设计过程中对试验装置之加氢反应器的工艺参数和设备结构等进行了优化。2016年该侧线试验装置已完成新型加氢催化剂的性能验证与考核工作,试验装置1 a多的运行实践表明,系统运行稳定,催化剂性能完全能达到设计指标要求,催化剂卸出后未发现有结焦现象,检查单管壳式加氢反应器列管未发现有任何变形,列管无泄漏迹象,试验装置之加氢反应器的设计科学、合理。

加氢反应器最低升压温度解析预测与定期检验数据分析

国内当前有大量的加氢反应器处于长期服役状态,准确设定最低升压温度(MPT)和统计分析定期检验数据的规律,是保障加氢反应器长期服役过程安全的有效手段之一。本文基于当前经典MPT预测方法,通过量纲分析获得无量纲量并建立MPT相关的数据集,非线性拟合获得MPT的解析预测公式。结果表明解析预测公式与文献数据的误差在5℃左右,可以满足工程应用的精度,从而实现MPT的快速准确计算。同时,本文统计分析了国内部分石化企业定期检验报告中服役时间、安全状况等级、各类缺陷等的分布规律,可为加氢反应器后续的定期检验和安全评估提供参考。

加氢反应器异径三通管失效分析

针对某石化公司管线加氢反应器入口管线异径三通焊接接头开裂泄漏的问题,通过宏观检查和微观分析(能谱分析、维氏硬度测试、金相分析、断口微观检验等)的手段,对管线异径三通焊接接头开展了缺陷分析,提出了相应的改善措施。结果表明,该管线异径三通焊接接头开裂的主要原因在于:焊接处应力集中,几何形状不连续,造成焊接强度降低;由于工作介质含有害杂质S对管材1Cr5Mo造成了应力腐蚀,生成FeS等含S产物;在应力和硫化物的综合作用下出现裂纹扩展,并贯穿整条焊缝,进而发生泄漏。建议针对管线服役环境,加强焊接的质量避免应力集中;降低工作介质中硫的含量,或在设计阶段选取抗S腐蚀性能强的材料,以免发生腐蚀和泄漏。

浆态床加氢反应器整体吊装技术

为实现单体净重达3037t的浆态床加氢反应器整体吊装,提出以单台履带式起重机作为主吊整体吊装浆态床加氢反应器的吊装工艺。通过升级改造大型履带式起重机,结合起重机地基下填上垫、双层路基箱铺设、远起近立吊装工艺设计、地基沉降实时数字化监测、双警戒线设置等多项创新技术的研究和应用,在6d内安全、顺利、高效地完成了3台浆态床加氢反应器的吊装,创造了履带式起重机单机主吊吊重和吊装进度的新纪录,具有显著的经济和社会效益。

加氢反应器冷氢入口结构设计与改进

以国内某大型炼化一体化项目蜡油加氢裂化装置的加氢精制反应器为例,采用大型通用有限元软件ANSYS Workbench 2020R2,对比分析了普通接管设计方案、内凸台设计方案、冷氢保护装置设计方案以及整合设计方案的热应力分布。结果表明:由于热应力的存在,普通接管设计方案即使大幅增加补强面积也不能满足该处一次应力+二次应力的评定要求,而整合设计方案由于建立了温度隔离层并设置大尺寸圆角凸台,弱化了冷氢接管根部的温差应力,可大幅降低冷氢入口应力水平55%左右,满足一次应力+二次应力的评定要求,保障了加氢反应器的设计安全。

基于镜面回波估计的热壁加氢反应器堆焊层缺陷多模式全聚焦成像

热壁加氢反应器长期在高温、高压和氢腐蚀等恶劣工况下运行,其内壁堆焊层的缺陷检测对设备安全至关重要。针对加氢反应器堆焊层的外侧超声检测技术难点,提出了一种基于镜面回波估计的多模式全聚焦成像检测方法。首先,使用镜面回波估计器进行仿真分析得到多模式全聚焦成像区域灵敏度,确定对缺陷敏感的超声路径;然后,获得不同路径下裂纹缺陷的全聚焦成像特征;最后,使用多模式全聚焦成像方法对试块堆焊层表面裂纹缺陷进行检测与定位。仿真及试验结果验证了该方法在内壁裂纹检测及缺陷定位精度上的可靠性,为行业提供了一种更经济高效的检测方案。

固定床加氢反应器气相分配器数值模拟研究及防腐

轻质油品固定床加氢反应器内介质基本为气相,而气相物流流动性大,气体偏流和气体端效应会大大降低设备效率,使产品质量下降,并且传统的泡帽式分配器在高温、临氢环境下容易受到高温氢腐蚀,出现锈蚀、坑蚀、开裂等现象导致分配器失效,因此开发了新型气相分配器。为了深入了解分配器内部流体流动状态,采用CFX软件对单个新型气相分配器的流体力学性能进行模拟研究。模拟研究结果表明:新型气相分配器的扩散面积广,不存在中心汇流现象,气相均布性能好;数值模拟结果与冷模试验结果的出口截面平均流速和压力降的相对误差均小于20%,数值模拟与冷模试验的结果较吻合,证明了新型气相分配器在轻质油品气相加氢过程的优越性。

固定床加氢反应器内件安装问题及处理

介绍了固定床C_(5)双烯烃加氢反应器的基本结构及该设备在安装过程中发现了大量内件无法安装,并对催化剂再分配盘、冷氢箱主梁及冷氢喷射盘、出口收集器及反应器外部保温支撑圈等部件安装问题进行详细分析并提出针对性的解决措施,最终在认真分析原因、仔细测绘尺寸并采取针对性措施处理后成功完成反应器内件安装,为以后同类设备内件安装提出了从设备设计、技术人员审图到安装前的预组装等控制措施,力争在实际安装前解决问题。

碳三加氢反应器影响因素分析及工艺操作条件优化

某炼厂乙烯装置碳三加氢反应器采用中国石化北京化工研究院自主研发的BC-H-30AG氧化铝浸钯催化剂,通过单段床层液相加氢技术脱除碳三馏分中的MAPD,使丙烯产品中MAPD含量合格,产出合格的丙烯产品。2023年装置开车后,由于催化剂投用初期活性较高,导致副反应较多,副反应产物大量聚合,反应器出口及丙烯精馏塔釜C4、C6含量高,因此通过探讨碳三加氢反应器氢炔比、入口温度、循环量以及反应压力得出最优反应条件,高效实现碳三馏分中MAPD的脱除。

C_(3)加氢反应器及丙烯塔系统的优化

随着全球经济快速发展,市场对丙烯的需求量逐渐增加。在实际生产过程中,如何保证丙烯质量,提高产品产量,已成为人们所关注的问题。文中针对乙烯装置C_(3)加氢反应器及丙烯精馏塔系统运行中出现的反应器催化剂活性较低,床层温升未得到科学控制,丙烯塔压力及回流量不稳定等现象,造成丙烯损失大、丙烯产品质量波动等问题,根据以往操作经验,利用装置大负荷标定期间,对反应器床层温度、压力,丙烯塔再沸器入出口温差等重要工艺参数进行优化调整,实现装置稳定运行,增产丙烯。

热壁加氢反应器运行过程中的材质劣化问题

堆焊层的表面开裂、氢致剥离，器壁母材的回火脆化、氢脆和氢致裂纹扩展等材质劣化问题是影响热壁加氢反应器使用安全的主要问题。对这些问题产生的原因及其影响因素作了概要的分析和讨论。并在理论分析和实验研究的基础上，探讨了热壁加氢反应器安全运行的保障技术。

加氢反应器的制造及监督检验技术探讨

加氢反应器作为炼化加氢工艺中的核心设备,因其在高温、高压、临氢及硫和硫化氢等极为恶劣环境下使用,制造过程的工艺和检验技术至关重要。本文根据近年来技术要求不断提高的制造与监督检验情况,总结分析加氢反应器材料验收、产品焊接试件制备与试验、焊接质量控制方面的重点难点,并为后期设备的安全使用提出一定建议,可为加氢反应器产品制造与监督检验提供技术参考。

我国热壁加氢反应器技术实力与下世纪发展建议

我国自行研制的首台国产化锻焊结构热壁加氢反应器已安全运行 1 0年 ,此间经几次在役检验 ,设备状况完好。表明了我国热壁加氢反应器技术十几年来的进步与发展 ,并充分体现了我国在开发该项技术方面具有的坚实基础及实力。此外 ,对下世纪的发展提出几点建议。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器开发与制造中的一些问题

由于对尺寸增大和高设计参数加氢反应器的需求,促使要制造更大、更重的高温钢加氢反应器。20世纪80年代开发了2.25Cr-1Mo-0.25V钢。钢中添加V后影响到焊接与热处理时的氢陷阱、氢扩散与应力松弛。制造规范需要进行调整,以防止焊接接头发生硬度高、韧性低以及持久强度低和开裂等问题。本文扼要介绍了以往2.25Cr-1Mo-0.25V钢容器制造过程中发生的一些问题及国外研究工作的进展,对国内需进行的工作提出了建议。

乙炔加氢反应器二维非均相机理动态建模及分析

乙炔加氢反应器具有非线性、慢时变的特点,当前用于预测控制的模型过于简化,使得对反应器长期运行的控制效果难以达到最佳,因此有必要建立精确的模型作为乙炔加氢反应器的实验室虚拟装置,研究更加有效的控制方法。通过机理分析的方法建立了乙炔加氢反应器严格的二维非均相动态数学模型,并且考虑了催化剂失活的问题。基于动态流程模拟软件gPROMS分析了重要模型参数对反应器稳态模拟的影响,为不同的装置选择参数提供了依据,并且针对本文模拟的实际对象提供了一组数据。模拟分析了催化剂失活对于系统长期运行的影响。对所建立的动态数学模型进行了动态模拟,结果基本反映了实际生产情况。将动态机理模型线性化,得到动态机理模型在不同操作点上的线性状态空间模型特征值,以此进行稳定性分析。动态模拟和稳定性分析的结果表明,在反应温度控制开环的条件下,所研究的反应器在大范围的操作点是稳定的。

加氢反应器气液分配器数值模拟与结构优化

采用Fluent软件对加氢反应器中单个泡罩分配器的流体力学性能进行模拟,以BL型气液分配器为基础构型,通过改进其下降管和碎流板结构进行结构优化。结果表明,改进的气液分配器构型与原BL型气液分配器相比,喷洒面积增大255%,不均匀度减小30.19%,压降增大73.63%,综合性能优于原BL型气液分配器。

加氢反应器h型锻件与裙座连接侧厚度的确定

采用有限元法对加氢反应器h型锻件与筒体、封头及裙座连接区进行了机械应力与温度应力分析 ,并对关键位置进行了应力评定 ,发现h型锻件与裙座连接侧的厚度不能仅根据JB4 710—1992《钢制塔式容器》确定的裙座厚度决定 ,而应按分析设计的观点进行应力分析 ,以充分考虑h型锻件与裙座间变形协调所引起的边缘应力及温度应力 ,进而确定h型锻件与裙座连接侧的合理厚度。

加氢反应器堆焊层裂纹的成因与对使用的影响

分析了加氢反应器堆焊层裂纹的成因与对使用的影响。由于加氢反应器焊后热处理时不锈钢σ相脆化与使用时的氢脆可使堆焊层金属的塑性降到很低值,使得堆焊层的高应力部位萌生开裂。由于壳体基材有高的断裂韧性,堆焊层裂纹不会扩展到壳体基材,堆焊层裂纹不影响加氢反应器的使用性。

2.25Cr-1Mo-0.25V复合钢板制加氢反应器焊接

分析了加氢反应器主体材料2.25Cr-1Mo-0.25V钢板的化学成分及其焊接特点,介绍了2.25Cr-1Mo-0.25V复合钢板制加氢反应器的焊接结构设计、焊接工艺、质量控制措施以及热处理工艺,焊后反应器主体焊缝一次探伤合格率为98.5%,质量良好。

加氢反应器不锈钢堆焊熔合区氢剥离行为的分析

针对309L+347L双层不锈钢带极堆焊工艺,采用高温、高压釜试验方法进行了氢剥离试验研究,试验发现氢剥离裂纹萌生于紧靠熔合区硬化带的纯奥氏体晶界并沿平行于硬化带的奥氏体晶界扩展.结果表明,氢剥离的主要机制是H原子在硬化带与奥氏体不锈钢结合界面高度聚集,造成紧靠硬化带的纯奥氏体晶界脆化,在结合界面高剪应力的作用下,裂纹萌生和扩展.采用较小的焊接热输入,抑制309L堆焊层奥氏体晶粒过分长大并保证铁素体含量;采用合理的焊后热处理,减小硬化带厚度及控制加氢反应器停运的冷却速度是防止氢剥离的有效措施.