加氢反应器的原理及结构,详细解读!
加氢反应器是加氢装置的核心设备,也是加氢工艺的关键。你知道他的运行原理,结构组成吗?有哪些构件,这些构件又在反应器中扮演什么“角色”呢?
加氢反应器操作于高温高压临氢环境下,并且进入反应器的物料往往都含有硫和氮等杂质,和氢反应生成具有腐蚀性的硫化氢和氨。另外,加氢反应是放热反应,会使床层温度升高,但又不能出现局部过热现象。
加氢反应器的分类
依据催化加氢过程进料原料油性质的不同,相应地所采用的工艺流程和催化剂是不相同的,其反应的形式也有各异,一般有三种类型:固定床反应器、移动床反应器和流化床反应器。
根据反应器使用状态下,高温介质是否与器壁接触,可以分为冷壁结构及热壁结构。
冷壁式反应器是在设备内壁设置非金属隔热层,有些还在隔热层内衬不锈钢套,使反应器的设计壁温降至300℃以下,因而就可以选用15CrMoR或碳钢,内壁也不用堆焊不锈钢,从而大大降低了制造难度。
但由于冷壁式反应器的隔热层占据内壳空间,减少了反应器容积的利用率,浪费了材料,而且冷壁式反应器内的非金属隔热层在介质的冲刷下,或在温度的变化中易损坏,操作一段时间后可能就需要修理或更换,且施工和修理费用较高。如果操作时衬里脱落,衬里脱落处附近的反应器壁会超过设计温度,从外观看,该处油漆会变色。因此反应器的不安全隐患大大增加,严重时甚至造成装置的被迫停车。
热壁式反应器的器壁直接与介质接触,器壁温度与操作温度基本一致,所以被称为热壁式反应器。虽然热壁反应器的制造难度较大,一次性投资较高,但它可以保证长周期安全运行,目前已在国际上普遍采用。
加氢过程由于存在有气、液、固三相的放热反应,欲使反应进料(气、液两相)与催化剂(固相)充分、均匀、有效地接触,加氢反应器设计有多个催化剂床层,在每个床层的顶部都设置有分配盘,并在两个床层之间设有温控结构(冷氢箱),以确保加氢装置的安全平稳生产和延长催化剂的使用寿命。
反应器内设置有入口扩散器、分配盘、积垢篮、催化剂支撑盘、催化剂卸料管、冷氢管、冷氢箱、出口收集器、热电偶等反应器内构件。
催化剂支撑盘由T形大梁、格栅和丝网组成。大梁的两边搭在反应器器壁的凸台上,而格栅则放在大梁和凸台上。格栅上平铺一层粗不锈钢丝网,和一层细不锈钢丝网,上面就可以装填磁球和催化剂了。 烃类加氢反应属于放热反应,对多床层的加氢反应器来说,油气和氢气在上一床层反应后温度将升高,为了下一床层继续有效反应的需要,必须在两床层间引入冷氢气来控制温度。将冷氢气引入反应器内部并加以散布的管子被称为冷氢管。