加氫反應器的原理及結構,詳細解讀!
加氫反應器是加氫裝置的核心設備,也是加氫工藝的關鍵。你知道他的運行原理,結構組成嗎?有哪些構件,這些構件又在反應器中扮演什么“角色”呢?
加氫反應器操作于高溫高壓臨氫環(huán)境下,并且進入反應器的物料往往都含有硫和氮等雜質,和氫反應生成具有腐蝕性的硫化氫和氨。另外,加氫反應是放熱反應,會使床層溫度升高,但又不能出現局部過熱現象。
加氫反應器的分類
依據催化加氫過程進料原料油性質的不同,相應地所采用的工藝流程和催化劑是不相同的,其反應的形式也有各異,一般有三種類型:固定床反應器、移動床反應器和流化床反應器。
根據反應器使用狀態(tài)下,高溫介質是否與器壁接觸,可以分為冷壁結構及熱壁結構。
冷壁式反應器是在設備內壁設置非金屬隔熱層,有些還在隔熱層內襯不銹鋼套,使反應器的設計壁溫降至300℃以下,因而就可以選用15CrMoR或碳鋼,內壁也不用堆焊不銹鋼,從而大大降低了制造難度。
但由于冷壁式反應器的隔熱層占據內殼空間,減少了反應器容積的利用率,浪費了材料,而且冷壁式反應器內的非金屬隔熱層在介質的沖刷下,或在溫度的變化中易損壞,操作一段時間后可能就需要修理或更換,且施工和修理費用較高。如果操作時襯里脫落,襯里脫落處附近的反應器壁會超過設計溫度,從外觀看,該處油漆會變色。因此反應器的不安全隱患大大增加,嚴重時甚至造成裝置的被迫停車。
熱壁式反應器的器壁直接與介質接觸,器壁溫度與操作溫度基本一致,所以被稱為熱壁式反應器。雖然熱壁反應器的制造難度較大,一次性投資較高,但它可以保證長周期安全運行,目前已在國際上普遍采用。
加氫過程由于存在有氣、液、固三相的放熱反應,欲使反應進料(氣、液兩相)與催化劑(固相)充分、均勻、有效地接觸,加氫反應器設計有多個催化劑床層,在每個床層的頂部都設置有分配盤,并在兩個床層之間設有溫控結構(冷氫箱),以確保加氫裝置的安全平穩(wěn)生產和延長催化劑的使用壽命。
反應器內設置有入口擴散器、分配盤、積垢籃、催化劑支撐盤、催化劑卸料管、冷氫管、冷氫箱、出口收集器、熱電偶等反應器內構件。
催化劑支撐盤由T形大梁、格柵和絲網組成。大梁的兩邊搭在反應器器壁的凸臺上,而格柵則放在大梁和凸臺上。格柵上平鋪一層粗不銹鋼絲網,和一層細不銹鋼絲網,上面就可以裝填磁球和催化劑了。 烴類加氫反應屬于放熱反應,對多床層的加氫反應器來說,油氣和氫氣在上一床層反應后溫度將升高,為了下一床層繼續(xù)有效反應的需要,必須在兩床層間引入冷氫氣來控制溫度。將冷氫氣引入反應器內部并加以散布的管子被稱為冷氫管。