加氫反應器配管設計及溫度對其產生的影響分析

魏安娜

摘 要：文章以加氫反應器配管設計的要求為基礎，探究加氫反應器構架平臺的設置及工藝管道設置的方式，同時分析了溫度對加氫反應器配管設計的影響，并提出可行性的應對措施。

關鍵詞：加氫反應器;配管設計;溫度;影響

近年來，國內加氫技術取得了長足的進步。加氫技術的主要特點是生產靈活性大，原料加工范圍廣。材料、液體產品的生產效率，產品質量具有較高的穩定性，是重油深加工的主要工藝手段之一。在煉油工業中，加氫技術可以生產高質量的輕質油，清潔的餾分油和運輸燃料，還可以為后續的化工廠提供高質量的原材料。加氫反應器是加氫裝置中非常重要的核心設備，具有高溫，高壓，加氫的特點。反應器管道設計的合理性在反應器的運行，檢查，催化劑的裝卸，反應器設備及其內部的吊裝和維護，設備的安全生產和穩定運行等方面起著重要的作用。因此，加氫反應器管道設計的合理性與科學性十分重要。

1 反應器平臺管道設計要求及設計方法

1.1 總體要求

反應器的布置應符合自然條件和施工區域地理位置的要求。反應器和反應給料加熱器是機組中潛在火災隱患的設備，通常布置在機組區域的邊緣并靠近滅火通道。同時，將反應器布置在地質條件好的地面，以確保其基礎牢固可靠。反應器的布置應符合工藝設計的要求。為了控制反應系統的溫度下降和壓力下降并避免副反應，反應器、取走反應熱量的換熱器和提供反應熱量的加熱爐通常彼此靠近布置。同時，反應器噴嘴及其相關管道的應力應不超過管道噴嘴的允許應力要求，反應器管道布局應盡可能短。反應器布置應符合安全要求，通常設置在設備的一端或一側。反應器和進料加熱爐之間的距離應盡可能縮短，考慮到反應器與進料加熱爐之間的安全通道，管道布置和維修所需的空間，該距離應不少于4.5m。反應器及其無關設備和加熱爐一般分開布置，其間距應符合防火防爆要求。反應器布局應符合運行維護要求。通常，反應器在構架中成直線布置成組。構架的頂部配備提升機和工具，催化劑裝載和維護平臺。構架的下部具有用于催化劑卸載的空間，并且構架的一側具有用于催化劑堆疊和運輸的場所和道路。

1.2 構架及平臺設置

1.2.1 底平臺設置方式

反應器底部的油氣出口高度與底部排出口基本相同，因此可以將構架的底平臺設置在排出口下方在反應器底部和反應器的油氣出口處，可在排出口下方設置可打開的可移動平臺。這種平臺設置方法的優點是便于觀察和操作油氣出口管道上的儀表和閥門，也便于檢修和拆卸油氣出口處的大法蘭和盲板。缺點是卸貨口在平臺上方，平臺距地面僅2.5m，不便于卸貨。半平臺的設置：在反應器底部卸料口一側不設平臺，另一側在反應器油氣出口下方設置平臺。該平臺設置方法彌補了上述方法的缺點。通過調節排出口側構架兩層平臺的高度，方便各種車輛進出催化劑，同時也方便觀察和操作儀器和設備。油氣出口管道上的儀表閥，也方便拆卸和維修油氣出口處的大法蘭盲板。

1.2.2 頂平臺設置方式

頂部平臺的高度應適當，頂部平臺通常應設置為距反應器頂部人孔法蘭螺栓底部100mm。在此高度上，便于在反應器頂部安裝和拆卸人孔螺栓，并且也適合從頂部平臺進料入口管線的高度，這方便了維護儀器、儀器閥門、管道的操作，并更好地設置平臺結構梁。可以根據反應器熱膨脹后平臺高度，根據反應器外壁+保溫層厚度+ 50mm來設計頂部平臺的開口尺寸。頂部平臺梁的布置應合理，以避免平臺梁與反應器之間發生碰撞。頂部平臺應在電動葫蘆起重機梁的正下方設有反應器頭部維護的重載區和催化劑裝載區。催化劑負載的重負載區域應靠近構架的維護側，并應能承受催化劑桶的全部負載，機頭維護的重載區域應靠近構架的管側，并應能承受反應器機頭的重量。電動葫蘆的橫梁應位于反應器人孔的正上方，并且軌道底部和頂部平臺之間的最小距離應為以下參數的總和：從軌道底部到吊鉤的最小高度電動葫蘆的、提升部分或鏟斗的高度、吊裝部分頂部與吊鉤之間的距離（吊索與垂直線之間的夾角應不大于60°，且應不小于0.5m）;舉升部分的底部與平臺之間的間隙不應小于0.5m。在反應器頭部放置區起重機梁下部的構架柱附近設置電動葫蘆維護平臺，并在起重機上部設置防雨雪棚。棚子不應太大以防止催化劑負載。

1.3 工藝管道設計

工藝管道的布置應首先符合工藝設計和防火規范的要求。反應器的進料管應確保氣相和液相均勻混合。該裝置需要在爐前混合氫氣，因此原料和氫氣的混合點靠近地面，原料管水平放置。其次，工藝管線的布置應保證裝置在運行過程中的安全性和可靠性。應考慮高溫運行中管道系統的必要靈活性。固定支撐反應器的進，出口管均為高溫熱管，因此必須避免法蘭，閥門等位于操作通道上方，以免對人員造成傷害。同時，在設置反應架時，應考慮反應器頭，噴嘴，輔助管道保溫層，熱電偶等管道配件和構架梁的間隙要求，以確保反應器及其輔助管道系統不平坦或不平坦。為了控制反應溫度，需要將冷氫注入催化劑床中。

2 溫度對加氫反應器配管設計的影響及解決對策

2.1 對構架平臺的影響及解決對策

反應器構架中間平臺的設置應根據冷油注入口，熱點連接口，催化劑的運行和維護要求確定中間排放口，壓力表口及其他噴嘴及其連接管。但是，在確定平臺高度時，應充分考慮設備噴嘴由于反應器的熱膨脹而向上移動的現象，以防止噴嘴與噴嘴碰撞。以反應器上的熱電偶端口為例，通常反應器外壁上有很多熱電偶端口，熱電偶端口之間的垂直距離通常約為110mm，構架平臺之間的距離通常約為400mm，因此很容易造成熱電偶端口靠近上平臺梁的情況，在這種情況下，熱電偶法蘭的上邊緣與上平臺梁至少存在50mm的間隙。

反應器構架的頂部平臺的設置根據以下幾點確定：反應器及其頂部管道在運行條件下會發生向上位移，因此通常需要在入口管道的底部設置恒力彈簧。應為填充管線的底部與頂部平臺之間的距離應滿足彈簧的安裝要求，通常約為800mm;反應器頂部入口管道從頂部平臺的高度應便于管道上儀器和閥門的維護和操作;頂部平臺應從反應器頂部檢修孔的法蘭蓋上露出，并便于安裝和拆卸頂部檢修孔螺栓。通常，頂部平臺的高度應設置為距反應器頂部人孔法蘭螺栓的底部10mm;由于反應器中介質的高溫，反應器的向上熱位移也很大，因此在考慮頂部平臺的開口時，不僅要考慮安裝條件下開口的大小，還要考慮向上的開口應該考慮在最嚴酷的條件下，即最高溫度條件下反應器的熱位移。開口的大小應能夠避免在最惡劣的運行條件下反應器與頂部平臺梁之間發生碰撞。通常，頂部平臺的開口尺寸可以根據反應器熱膨脹后平臺高度處的反應器外壁+絕緣厚度來設計。

2.2 對管道布置的影響及解決對策

2.2.1 進出口管道布置

首先，這種反應器的出口和入口位置通常直徑很大，并且它們的溫度比也很高。因此，有必要對管道系統的應力進行相應的分析，并確保在出口噴嘴上的力是合理的。如果作用力太大，則應增加反作用壁的壁厚。如果過小，則管道會太長，需要增加彎頭。

2.2.2 冷氫管道布置

在冷氫管道的具體工作中，溫度問題不容忽視，因它的噴嘴是受反應器熱膨脹的影響，其溫度也將升高，以確保其噴嘴的法蘭中不存在泄漏問題，同時為了分析應力并避免操作過程中產生空隙的問題，有必要設計一個彈簧支架。其次，冷氫入口處設備噴嘴的溫度不低，應使用止回閥，止回閥到冷氫管嘴不應小于2m，但也不易過長。

3 結束語

綜上所述，加氫反應器配管設計應遵循安全性、經濟行、工藝性、匹配性要求。同時，溫度對于加氫反應器配管設計的影響較大，因此需要注意加氫反應器平臺管道、進出口管道以及冷氫管道長度及其他屬性的計算，以確保配管設計的合理性及科學性。

參考文獻：

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