加氢裂化反应器
加氢裂化反应器的分类及构成
三、固定床反应器内部构件
滴流床反应器：气-液-固三相反应
滴流床反应器 内部构件
✓ 气液相流动状态 ✓ 液体的径向分布 ✓ 床层压力降
✓ 反应效果 ✓ 催化剂寿命 ✓ 操作周期
加氢裂化滴流床反应器的内部构件
✓ 入口扩散器
✓ 催化剂支撑盘
✓ 气液分配盘
✓ 冷氢管
✓ 去垢篮
✓ 冷氢箱
✓ 热电偶
✓ 出口收集器
腾
床 反 应
✓ 催化剂不易磨损，在不失 活情况下可长期使用
床 反 应
器
✓ 适用于处理金属、固体杂
器
质含量少的原料油
出料
固定床反应器（气液并流下流式）使用最为广泛
✓ 原料与氢气从反应器底 部进入并通过催化剂床 层，催化剂床层膨胀并 处于沸腾状态
✓ 反应器内温度均匀，压 降较小，运转周期长
✓ 适用于处理重金属、沥 青质及固体杂质含量较 高的渣油原料
知识点思考
1. 加氢裂化过程使用最多的反应器是哪种？该反应器由哪 几部分构成？其反应器壁的结构特征是什么？
谢谢观看
课程：石油炼制运行与操控 知识点：加氢裂化反应器的分类及构成
江苏高校品牌专业——石油化工技术
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一、加氢反应器分类
加氢反应器是加氢装置的关键设备
固 定
按工艺特点分类：固定床反应器氢气）
氢 反
✓ 原料油和氢气流经反应器
应 器
固
中的催化剂床层时，催化
沸
定
剂床层处于静止状态
二、固定床加氢反应器构成
固定床反应器的构成：反应器筒体和内部构件
No.01-加氢反应器
第一章 加氢反应器反应器是加氢裂化装置的核心设备，它操作于高温、高压、临氢(含H 2S)环境下，且进入到反应器内的物料中往往含有硫和氮等杂质。
由于加氢反应器使用条件苛刻，在反应器的发展历史上主要围绕提高反应器使用的安全性。
为确保加氢裂化反应器的安全运行，有必要了解反应器的结构、原理、损伤形式和对策。
一、反应器的分类1、按主体结构分加氢反应器按其主体结构特点可以分为锻焊结构、板焊结构和多层结构。
其断面结构及特征如下表1-1所示。
表1-1 各种结构反应器的特征分类锻焊结构板焊结构多层结构结构断面条件可用于高温高压场合。
其最高温度取决于材料的性能(如抗氢腐蚀等)。
可用于高温高压场合。
其最高温度取决于材料的性能(如抗氢腐蚀等)。
可用于高压，但温度不宜太高。
因为它存在结构上不连续性的特点，会造成较大的热应力和因缺口效应而使疲劳强度下降等。
所以对于大于350℃和温度、压力有急剧波动的场合谨慎选用。
适用范围最大厚度 约450mm 约300mm总厚约600mm。
一般内筒厚20mm，层板厚4～8mm。
选材要求(1)选用满足力学性能和抗环境脆裂(如氢腐蚀)性能的材料。
(2)为防止H 2S腐蚀在内表面堆焊不锈钢堆焊层。
(1)选用满足力学性能和抗环境脆裂(如氢腐蚀)性能的材料。
(2)为防止H 2S腐蚀在内表面堆焊不锈钢堆焊层。
(1)内筒选用抗氢腐蚀和H 2S的材料(如不锈钢)。
(2)层板可以采用高强钢，以利设备轻量化。
焊缝仅有环焊缝，对提高反应器耐周向应力的可靠性有利，而且焊缝少有纵、环焊缝，焊缝多。
焊接工作量大。
有纵、环焊缝，焊缝多。
但焊缝系薄(较薄)板焊接，其质量较易保证。
焊后热处理 必须 必须 一般不进行 射线或超声检测 易 易 难声发射检测 易较易较易本装置反应器R1001、R1002均为锻焊结构反应器。
2、按使用状态的分类型式及其特征反应器按其使用状态下高温介质是否直接与器壁接触可分为热壁结构和冷壁结构。
加氢裂化反应器飞温的因素及控制措施
６ ）生产 误操作
结 失去 活 性或 者 损 坏 反应 器 内构 件 ；重 则导 致 器 壁损 坏 、高压 换 热 器 泄
漏、甚 至着 火爆炸 的恶性 事故 。
因此在加 氢裂 化装 置 中，应 该对 引起裂 化反应 器温 度 失控 的因素 进行 逐一分 析和探 讨 ，并找 出解决控 制措 施 ，保 证装 置 的安 全生 产。
操作 工在 生产 调节 中， 一种是 在床 层温度 调 节 中没有 遵循 “ 降温 后 先
降量 ”或 者 “ 先提 量 后提 温 ”的原 则 ，特别 是在 高转 化 率下 ，反应 温度 较 高 ，都有 可 能造成 反 应器温 度 的超温 或 者失 控 ；另一 种 是在床 层温 度调 节
１曩 化反应 嚣飞 疆的 因素
可能超 过４ ５ ２ ℃，甚至 高达 ８０ 。一旦温 度超过 ８０ ８℃ ６ ℃，轻则造 成催化 剂烧
正常 事故 处理 步骤 ，应 立 即启 动２ １Ｐ／ Ｊ紧 急放 空 ，装置 紧 急停 工。但 ．￣ａ ｍｎ Ｉ 由于操 作工 经验丰 富 ，判断 为仪表假 指示 ，并将 ＴＣ １９ Ｉ３２ 改为手 动控 制 ，联 系 仪表 进行 检验 ，后经 仪表 检查 为安 全栅 出现 故 障，避 免 了生产 出现 较大 的波动 。床 层温 度 指示失 灵和 冷氢 控 制 阀位 “ 漂移 ”的现象 曾多次发 生 ，
一
反表面 二反入 一床入
一床 出 口温度 ３３０ ７．
上升 ，因此 必须严 格控 制反应 器入 口温度 变化 。
失 灵 的事 故 ， 床层 入 口温 度 首先 由３ ６Ｃ突 然 下 降到 ３ ６Ｃ， 然后 上 升 至 ８＂ ４＂
加氢裂化装置反应器飞温原因及处理对策
加氢裂化装置反应器飞温原因及处理对策摘要：加氢裂化装置反应器飞温原因较多，常见的有循环氢流量中断或减少、原料性质改变、床层径向温差较大。
为了提高加氢裂化装置反应器飞温处理效果，技术人员可从循环氢压缩机正常运转、对催化剂进行装填、硫化或钝化等方面着手，降低危险事故的发生率。
关键词：加氢裂化装置；反应器；飞温原因；处理对策飞温是反应器在非稳定操作条件下操作参数出现微扰动导致反应器温度升高的现象之一。
因加氢裂化装置活性较高，容易出现催化剂反应，增加了反应器的飞温速度，导致温度在短期内快速升高，催化剂烧结且失去活性，容易发生各类安全事故。
因此，为了保障加氢裂化装置及生产的安全，接下来本文就加氢裂化装置反应器飞温原因进行分析，提出相应的处理对策。
1加氢裂化装置反应器飞温原因1.1循环氢流量中断或减少反应器的床层放出的热量较多，需要通过循环氢携带，若出现循环氢流量中断或减少的情况，那么床层温度的能力就会失去。
从反应器温度控制方面分析，循环氢终端的影响相当重要，因为循氢机停运，无法往外携带热量，导致原料油和催化剂接触的滞留时间较长，和氢气在高温的反应器中容易继续发生反应且处于持续放热的状态，床层快速升温，必须第一时间采取有效的泄压方法[1]。
同时，还会出现个别床层入口冷氢量增加的问题，增加了其他床层入口氢气量被争夺的情况。
具体来说，循环氢压缩机停运发生的原因较多，常见的有干气密封泄漏量高连锁、冷高压分离器液位高联锁等。
1.2原料性质改变原料油的性质不同，若原料油的氮或含硫量智能机，又或者处理含烯烃量较多的原料时，精制催化剂所在的床层温升处于增加的趋势。
若精致床层的冷氢量较大，还会导致裂化床层入口冷氢降低。
因此，不仅要对加工减压蜡油进行考虑，掺炼焦化蜡油时，还要对混合原料油性质变化进行全面考虑。
针对采取尾油循环工艺装置，若循环油至反应系统流量发生变化，还会改变反应器进料性质。
1.3床层径向温差较大床层径向温差指的是在一个床层水平面上，不同位置的热电偶测量的最低和最高的温度差，可通过其反映不均匀的进料分配和催化剂装填问题，因而原料油在反应器横截面流量分布不够均匀，短路的问题比较常见[2]。
加氢裂化工艺流程介绍
加氢裂化工艺流程介绍加氢裂化是一种石油加工工艺，用于将长链烃分子转化为较短的、易于加工的烃分子。
该工艺使用了高压和高温，使长链烃分子在催化剂的作用下通过裂解和氢化反应产生较小的烃分子，并且烃分子之间的化学键成为饱和状态。
在这里，我们将介绍该加氢裂化工艺的详细流程。
1. 加氢裂化反应器加氢裂化反应器是整个工艺流程的核心部分。
该反应器通常包括反应器本身、进料口、出料口、催化剂和氢气供应系统等。
反应器内的催化剂通常由一系列金属氧化物和酸性氧化物组成，并且需要经过预处理和活化才能使用。
此外，反应器中的氢气供应系统可以确保反应中的加氢过程得以顺利进行。
2. 进料预处理在加氢裂化反应之前，原油或其他烃类物质需要在进料预处理过程中进行预处理。
此过程包括严格的催化剂活性检测、沉积和分离重质杂质等，以确保进料的纯度和化学组成符合加氢裂化反应的要求。
预处理过程通常采用加热、加压、过滤、油品加氢和添加一些化学试剂来保证进料的净化和活化。
4. 分离和净化加氢裂化反应结束后，反应物中产生的烯烃和烷烃被分离和净化，以获得所需的目标产品。
分离器包括循环油分离器、蜡油分离器和气相分离器，这些分离器用于将产物分离和净化。
除此之外，产生的催化剂残留需要进行处理和再生，以加快催化剂的消耗和提高反应效率。
5. 尾气处理加氢裂化过程中产生的尾气是一种有害的废气，需要通过处理来减少对环境的污染。
尾气处理系统包括燃烧器、废气冷却器、氧化还原反应器和气体净化器等，这些装置用于清除尾气中的有害物质，并确保经过处理后的尾气排放符合环保要求。
加氢反应器介绍
加氢反应器介绍加氢反应器是加氢裂化装置的核心设备，它操作于高温、高压、临氢(含H2S)环境下，且进入反应器内的物料中往往含有硫和氮等杂质。
由于加氢反应器使用条件苛刻，在反应器的发展历史上主要围绕提高反应器使用的安全性。
所以无论是设计还是制造，除了需要强调使用性能外，还必须强调其安全性能。
1.影响加氢过程的因素1.1氢气分压提高氢分压有利于加氢过程反应的进行，加快反应速度。
在固定反应温度及其他条件下，压力对转化深度有正的影响。
产品的质量受氢分压影响较大。
1.2 反应温度影响反应速率和产品的分布和质量。
1.3 空速空速影响反应器的体积和催化剂用量，降低空速对于提高加氢过程反应的转化率是有利的。
1.4 氢油比氢油比对加氢过程的影响主要有三个方面：影响反应的过程；影响催化剂使用寿命；过高的氢油比将增加装置的操作费用及设备投资。
2.加氢反应器可能发生的主要损伤型式有哪些呢？2.1 高温氢腐蚀在高温高压操作状态下，侵入并扩散在钢中的氢与固溶碳或不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷；即Fe3C+4[H]→CH4+3Fe。
影响高温氢腐蚀的主要因素温度、压力和暴露时间的影响、合金元素和杂质元素的影响、热处理的影响、应力的影响。
2.2 氢脆氢脆是由于氢残留在钢中所引起的脆化现象。
产生了氢脆的钢材，其延伸率和断面收缩率显著下降。
2.3 高温H2S腐蚀硫化氢和氢气共存条件下，比硫化氢单独存在时对钢材产生的腐蚀还要更为剧烈和严重。
其腐蚀速度一般随着温度的升高而增加。
2.4 连多硫酸应力腐蚀开裂连多硫酸(H2SXO6，x＝3-6)与作用对象中存在的拉应力共同作用发生的开裂现象。
2.5 铬钼(Cr-Mo)钢的回火脆性铬钼钢在325~575℃温度范围内长时间保持或从此温度范围缓慢地冷却时，其材料的破坏韧性就引起劣化的现象，这是由于钢中的微量杂质元素和合金元素向原奥氏体晶界偏析，使晶界凝集力下降所至。
2.6 奥氏体不锈钢堆焊层的剥离反应器本体材料的Cr-Mo钢和堆焊层用的奥氏体不锈钢具有不同的氢溶解度和扩散速度，使堆焊层过渡区的堆焊层侧出现了很高的氢浓度；在高温高压操作状态下氢向反应器器壁侵入，在停工时氢会从器壁中逸出。
加氢反应器介绍
在催化剂床层上面，采用分配盘是为了均布反应介质，改善其流动状况，实 现与催化剂的良好接触，进而达到径向和轴向的均匀分布。
反应器顶部分配盘
3. 积垢篮
由不同规格的不锈钢金属网和骨架构成的篮框，置于反应器上部催化剂床层的顶 部，可为反应物流提供更大的流通面积，在上部催化剂床层的顶部扑集更多的机 械杂质的沉积物，而又不致引起反应器压力降过快地增长；积垢篮框在反应器内 截面上呈等边三角形均匀排列，其内是空的（不装填催化剂或瓷球），安装好后 要须用不锈钢链将其穿连在一起，并牢固地拴在其上部分配盘地支撑梁上，不锈 钢金属链条要有足够地长度裕量（按床层高度下沉5％考虑），以便能适应催化剂 床层的下沉。
括循环氢与新氢气)混合后一起进入换热器与反应生成物换热至300℃
左右，然后进加热炉预热(另一种流程是原料油不进加热炉而只有循 环氢进加热炉预热，在炉出口与换热后的原料油混合，这种流程可以
减少炉管结焦)，预热后从反应器顶部进入，在反应器内反应后由底
部排出，经与新鲜原料、循环氢换热后再进入空冷器冷却，冷凝下来 的油和不冷凝的油气和氢气进入高压分离器，油气分离，氢气从高压
4)应力的影响 在高温氢腐蚀中，应力的存在肯定会产生不利的影响。在高温氢 气中蠕变强度会下降。特别是由于二次应力(如热应力或由冷作加工所 引起的应力)的存在会加速高温氢腐蚀。
高温氢腐蚀的防止措施 高温高压氢环境下高温氢腐蚀的防止措施主要是选用耐高温氢腐 蚀的材料，工程设计上都是按照原称为“纳尔逊(Nelson)曲线”来选 择的。 尽量减少钢材中对高温氢腐蚀不利影响的杂质元素（Sn、Sb）。 制造及在役中返修补焊后必须进行焊后热处理。 操作中严防设备超温。 控制外加应力水平。
防止氢脆的若干对策 要防止氢脆损伤发生，主要应从结构设计上、制造过程中和生 产操作方面采取如下措施： (1)尽量减少应变幅度，这对于改善使用寿命很有帮助。 (2)尽量保持TP347堆焊金属或焊接金属有较高的延性。为此，一是 要控制TP347中δ—铁素体含量，以避免含量过多时在焊后最终热处理 过程转变成较多的相而产生脆性；二是对于前述那些易发生氢脆的部 位，应尽量省略TP347堆焊金属或焊接金属的焊后最终热处理，以提 高其延性。 (3)装置停工时冷却速度不应过快，且停工过程中应有使钢中吸藏的 氢能尽量释放出去的工艺过程，以减少器壁中的残留氢含量。 (4)尽量避免非计划紧急停工(紧急放空)。
加氢裂化装置反应器温度测量
向温度 场 的分 布情 况 ， 在反 应器 末 床层 出 口设互 相垂 直 的两
组。
反应器中部分段打冷氢的方法 ， 对于一个 大型工 业加氢裂 化 但 反应器来 说 ， 床 层 出入 温差 仍 有 １ 其 ０℃ 以上 ， 高 可 达 ２ 最 Ｏ
℃…
．
反应器温度是影 响加氢 裂化 反应最 敏感 的参 数之 一 ， 是
ｌ 一理想分布 ；一正常分布 ；一 出现热点 １ ２ ３ 一理想分布 ；，－ 出现 热点 ２３
（ ） 层 径 向 温 度 分 布 示 意 ａ床
（ ） 层 轴 向 温 度 分 布 示 意 ｂ床
图 １ 床 层 径 向 、 向 温 度 分 布 图 轴
从 径 向 温 度 分 布 示 意 图看 出 ， 常 时 ， 心点 和 距 器 壁 １３ 正 中 ／
摘 要 ： 中探 讨 了加 氢反 应 器床 层 温度 测 量 的 重要 性 及 必 要 性 ， 述 了测 温 点 的 布 置 ， 电 偶 的 安 装 方 法 、 材 及 优 文 阐 热 选 缺 点 ， 出 了改 进 措 施 。 文 中 又探 讨 了 器壁 温度 检 测 的 重 要 性 及 必 要 性 ， 绍 了 器壁 热 偶安 装 和 反 应 器 联 锁 。 提 介 关 键 词 ： 氢 反 应 器 ； 层 温度 ； 温点 ； 电偶 安 装 ； 壁 热 偶 ； 质 ； 锁 加 床 测 热 器 材 联
调整 反 应 转 化 率 的 ， 装 置 采 用 先 进 过 程 控 制 技 术 时 ， 要 向 当 需 调节 器 输 入 加 权 平 均 温 度 。 １ 床 层 多 点热 偶 加氢裂化过程 中， 层同一截面 的径向温度 分布是 流体分 床 布 均 匀 的最 好 评 价 ， 是 反应 器 内构 件 及 催 化 剂 装 填 好 坏 的 最 也 灵 敏 和 最 直 接 的反 映 。 因为 在 低 流 速 区 ， 应 物 与 催 化 剂 接 触 反
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一、前言
加氢工艺技术水平的高低，主要取决于催化剂性能的先进性，而催化剂性能的充分发挥，则在极大程度上取决于反应器内部结构的先进性和合理性。
设计合理的加氢反应器内构件应具有如下功能和特点：反应物流混合充分，催化剂床层温度分布均匀，尤其是径向温差控制的越小越好；压降小，占用反应器空间小，装卸催化剂便利，检修检测方便，操作安全和投资低。
随着加氢装置的大型化及加氢设备制造能力的提高，反应器直径的不断增大，对反应器内构件的反应物流分配效果要求越来越高。
如果反应器内构件设计不合理，反应原料分配效果差，会造成催化剂床层径向温差大，催化剂利用率降低，甚至造成反应产物质量达不到要求。
因此国内外对加氢反应器内构件的研究和工程开发一直非常重视，不断更新其反应器内构件，以求取得更好的效果，我厂在使用的加氢裂化反应器采用了UOP公司专利内构件和适宜的反应器直径，有利于减小反应器的径向温差，消除局部过热现象，提高催化剂的利用率。
反应器内径4000mm；内构件包括入口扩散器、气液分配盘、催化剂支撑栅格、急冷氢分配器、液体收集盘、混合箱、液体粗分配盘、出口收集器。
2.2 反应产物在反应器中的流动情况
油气混合物从入口扩散器进入反应器上部得到初步分配，然后从上部气液分配盘均匀地进入催化剂床层；从催化剂床层流出的反应产物同从急冷氢分配器喷出的冷氢初步混合；气液混合物进入液体收集盘，然后从上面的四个溢流堰以一定的角度向下喷出，进入混合箱沿圆周方向流动，这样就可以同氢气进行充分的混合；充分混合的产物从粗液体分配盘进入下部气液分配盘进行分配并均匀地进入下一个催化剂床层，这样就从一个催化剂床层进入到下一个催化剂床层，然后进入出口收集器，并离开反应器。
加氢裂化装置在炼油厂是前沿技术，加氢裂化的关键是反应器的催化剂，而要使催化剂的作用发挥到最佳效果，反应器的内构件的设计的合理性至关重要，综上所述，UOP反应器内构件的设计和使用都有其独到之处，对于加氢裂化的反应深度、产品收率、产品质量都有不同程度的提高。