加氢联合装置培训讲义(设备部分

1、扬子石化股份有限公司炼油厂加氢联合装置100 万吨 /年中压加氢裂化装置120 万吨 /年柴油加氢精制装置设备培训讲义编写：谭金龙戴国军2004 年 2 月 18 日 1概述联合加氢装置由100万吨/年中压加氢裂化、120万吨/年柴油加氢精制两套装置组成，总投资5.1亿元，由中石化北京设计院（BDI）设计。装置设备选型采用国产和进口相结合，选用技术先进、质量可靠、性能价格等比较好的产品，节省投资并考虑今后技术上的进一步改造与发展。装置中采用进口的设备有：加氢裂化新氢压缩机K-53101A/B、循环氢压缩机K-53102的干气密封系统、8台高压多级泵（4台反应进料泵，4台贫胺液升压泵）、注氨泵、

2、硫化剂泵、部分工艺阀门、关键仪表等。设备具体情况介绍如下。表1- 1装置设备数量100万吨/年中压加氢裂 化装置120万吨/年柴油加氢 精制装置总计反应器(R)2台1台3台塔器(C)6台2台8台容器(D)25台20台45台加热炉(F)2座1座3座换热器(E)22台10台32台空冷器(A)271643台过滤器(FI)3列3列6列泵(P)42台（含液力透平）24台66台压缩机(K)3台3台6台风机2台2台4台其它工艺设备26台套12台套38台套总计160台套94台套254台套2.设备位号简介设备位号由设备代号后缀5位数字组成:(1)设备代号:设备名称设备代号反应器R压缩机K加热炉F塔类C冷换设备E

3、空冷器A容器D泵P过滤器SR喷射器、抽空器EJ消音器SIL安全阀SV取样点SC流量孔板RO(2)设备位号:11设备代号 代号的含义a) X :装置种类1常减压装置,2催化裂化装置，3延迟焦化装置，4蒸汽裂解装置,5加氢装置，6硫磺回收装置，7公用工程系统，8油品储运系统b) Y :装置代号1 一套常减压装置，2二套常减压装置一套延迟焦化， 2 二套延迟焦化 二加氢装置， 2 一加氢装置， 3 加氢裂化， 4 加氢精制硫磺回收， 2 酸水汽提c) Z ：装置内部划分的单元号反应系统为 100 ，分馏部分为 200，胺液再生系统 300 ，公用工程 系统 400 。3 主要设备情况简介1) 加氢反

4、应器加氢联合装置共有 3 台加氢反应器，其中加氢裂化装置 2 台，反应器位号分别为 精制反应器 R-53101 、裂化反应器 R-53102 ；柴油加氢精制装置 1 台反应器，位号为R-54101 ，设计和操作参数见附表。 由于介质含有 H2、H2S 及油气， 为了抗氢及抗 H2S的需要，反应器的材料选用 2 1/4Cr1Mo ，内表面双层堆焊 E-309L+E-347 。其中R-53101 、R-53102 壁厚较大，采用锻焊结构； R-54101 壁厚较小，采用板焊结构。反应器入口设液体分配器，中间设有催化剂支持盘，分配盘及冷氢盘，底部设有出口 收集器，所有内件材料均采用奥氏体不锈钢。2)

5、 高压换热器加氢联合装置有 8 台高压换热器：其中裂化装置 4 台，位号分别为 E-53101 、E-53102 、E-53103A/B 、柴油加氢精制装置 4 台，位号分别为 E-54101 、 E-54102 、E-54103A/B , 8台高压换热器都采用Q密封环型高压换热器。这种结构换热器具有传热效率高，密封可靠，操作周期长，即使在操作过程中发生压力和温度波动的情况下 也不易发生泄漏； 但其结构较复杂， 加工精度高， 制造难度较大。 由于 E-53101 、E-54101 两台高压换热器在高温、高压、临氢及硫化氢介质的条件下操作，壳体材料采用1/4Cr1Mo ，内部堆焊 TP309L+

6、TP347 双层不锈钢防腐层，管束采用 0Cr18Ni10Ti 不 锈钢。其余几台换热器相应操作条件要缓和一些。3) 高压容器加氢联合装置共有 45 台容器，其中加氢裂化装置 25 台，柴油加氢精制装置 20台。 45 台中有 6 台容器 (即 2 台冷高压分离器 D-53103 、D-54102 ；2 台循环氢压缩机入口分液罐 D-53105 、 D-54105 ；和 2 台凝聚器 D-53108 、D-54106) 在高压低温湿硫化氢条件下操作，在这种工况下会产生湿硫化氢应力腐蚀，因此D-53103 采用了SA516-70(HIC) 、另外 5 台设备采用了 16MnR (HIC ),这两

7、种钢材质相近，均为抗H2S 应力腐蚀材料， S、P 含量非常低， 综合机械性能比较好。 为了节省投资，D-54105利旧原二加氢旧高分 V-102 。3) 塔器加氢联合装置共有 8 台塔设备，其中加氢裂化装置 6 台，加氢精制装置2 台。在这 8 台塔中有 2 台循环氢脱硫塔， 其操作条件及选材同冷高压分离器。4) 高压空冷器加氢联合装置共有 16 片高压空冷器，其中加氢裂化装置 8 台，位号 A-53101AH ;柴油加氢精制装置 8台，位号A-54101AH。其操作介质中含有油气、H2、H2S及 NH 3 ，且在高压低温湿硫化氢条件下操作，因此管箱选用16MnR （HIC ）抗 H2S 应

8、力腐蚀材料。 装置高压空冷器采用丝堵式管箱结构形式。加氢裂化装置的 A-53101AH 有 4 台采用变频调速电机来控制冷后温度。管束入口内衬600mm 长度的钛管以防止腐蚀。5) 新氢压缩机加氢联合装置中共有 4 台往复式新氢压缩机，其中加氢裂化装置 2 台，位号为K-53101A/B 、加氢精制装置 2 台， 位号为 K-54101A/B ，一开一备。 K-53101A/B 采用3 级压缩，活塞力为 70 吨级，采用英国 PBL 公司产品； K-54101A/B 采用 2 级压缩，活塞力为 50 吨级，国产。新氢压缩机输送介质含氢量 96vol% (设计值) ，入口压力 2.0MPa (

9、G )，采用6000V 增安型无刷励磁同步电机驱动， K-53101AB 单台额定气量为 32000Nm 3/h ，3K-54101AB 单台额定气量 18500Nm 3/h 。4 台机组气缸和填料采用一台公用封闭式软化水站强制冷却。机组中间冷却器、润滑油冷却器及电机冷却采用循环水冷却。K-53101A/B 机组所需辅机设备及一次仪表、 二次仪表随机采购， 采用 PLC+CRT控制显示； K-54101A/B 机组所需辅机设备及一次仪表由国内制造厂供货，二次仪表全部引入 ITCC 综合控制系统。6) 离心式压缩机和汽轮机机组离心式循环氢压缩机是加氢装置的关键设备， 直接影响装置的平稳连续运行。

10、 本装置共有 2 台循环氢压缩机， 加氢裂化装置循环氢压缩机位号为 K-53102 、柴油加氢精制装置循环氢压缩机位号为 K-54102 ，两台机组均用背压式汽轮机驱动。由于离心式压缩机控制点及控制回路较多较复杂，机组控制系统采用目前最先进的透平压缩机综合控制系统 ITCC ，每个机组 1 套。将其它关键设备的联锁因素和装置的 ESD 集成在一起， 取消了传统的 PLC+CRT 控制显示。循环氢压缩机的轴封选用干气密封。干气密封技术先进、运行可靠、运行费用低。正常操作时，直接用压缩机出口气体做缓冲气，开停工时，或紧急停机时可通过干气 密封系统配置的增压装置将出口气体增压后做缓冲气。考虑到对压缩

11、机的保护，机组设有防喘振控制系统。该系统增加了机组的操作弹 性，有利于压缩机的开停车及试运。7) 多级高压泵加氢联合装置中共有 8 台泵如加氢裂化装置中的反应进料泵 P-53102A/B 、贫胺液 升压泵 P-53104A/B ，柴油加氢精制装置中的反应进料泵 P-54105A/B 、贫胺液升压泵P-54107A/B ，流量大、扬程高、工作条件苛刻。这 8 台泵在装置中也是非常关键的设备。出于节能考虑，加氢裂化装置中的反应进料泵P-53102A 采用液力透平和电机双11 级，效率约 73 ，工驱动，并作为主泵，另一台泵 P-53102B 为备泵。该透平约质为高分油，可回收功率 327KW ，可

12、回收总功率的 36 。由于贫胺液泵的工作介质中含有腐蚀性介质胺液和湿H2S ,因此对于材质要求比17-4PH 。另外，由于对F-53201座反应进料加热炉采用双室水平管箱式炉，F-53101 加热炉热负荷为较高，除了主要部件采用合金钢外，主轴采用沉淀硬化不锈钢 密封的要求较高，机械密封系统采用了增压型双封结构，也增加了开停机的难度。8) 加热炉加氢裂化装置共设 2 座：即反应进料加热炉 F-53101 、分馏塔进料加热炉 ；柴油加氢精制装置设 1座加热炉， 即反应进料加热炉 F-54101 。10.6MW烧器，工艺介质先经对流室两排遮蔽管再进入辐射室加热至工艺所需温度。 辐射盘管采用单排水平管

13、双面辐射布置，其目的在于保证管内两相流动能达到理想的流型，并且使得管外热强度和管壁温度较为均匀，提高管材利用率。对流盘管除二排遮蔽管采用光管外，其余对流管均为翅片管。由于管内被加热介质为H2+油，且含H2S，操作温度、压力较高，所以加氢裂化装置的 F-53101 辐射炉管采用 ASTM A312 TP347 ， 2管程，国外采购；加氢精制装置的F-54101 辐射炉管采用 ASTM A312 TP321 ， 2 管程，国内采购。为了有效利用加热炉热量，F-53101 对流室安排翅片管预热分馏塔进料介质，该部分翅片管的材质为 20# 钢，翅片材质为碳钢。， F-54101 加热炉热负荷为 11.

14、63MW 。炉底设有 32 台附墙式扁平焰气体燃分馏塔进料加热炉 F-53201为辐射对流型圆筒炉，炉底采用 8 台圆柱形火焰气 体燃烧器， 加热炉热负荷为 13.4MW 。炉管材质选用 20 号钢， 4 管程。每座加热炉分别设有加热炉余热回收系统，均采用下置式热管空气预热器回收烟 气余热，并设有鼓风机和引风机。 2 加氢反应器反应器是加氢反应进行脱硫、脱氮、脱氧、脱金属，对油品加氢的场所，是装置 的关键设备，工作条件苛刻，制造困难，价格昂贵。加氢反应器的特点为：多层绝热、 中间氢冷、挥发组分携热和大量氢气循环的三相反应器。根据介质的流动性质划分， 它属于滴流床反应器，根据介质是否直接接触金属

15、器壁，分为冷壁式反应器和热壁反 应器两种结构。加氢联合装置的 3 台反应器为热壁式结构。加氢反应器应具备条件：1 有良好的反应性能。液固两相有充分良好的接触，保持催化剂内外表面有足够的润湿效率，以使催化 剂活性得到充分发挥，系统反应热能及时有效地导出反应区。尽量降低温升幅度与保 持反应器径向床层温度的均匀。2 反应器内部的压力降不致过大，以减少循环氢压缩机的负荷，节省能源。2.1 反应器结构一 反 应器内构件反应器内部构件的主要目的是达到气液均匀分布。R-53101 、R-53102 、 R-54101三台反应器内构件包括：入口扩散器、气液分配盘、催化剂支持盘、急冷氢箱及再分 配盘、出口集合器

16、等。 入口扩散器它置于反应器顶部，起到初步分配和缓冲进料的作用。 气液分配盘气液分配盘有两种结构，即溢流管分配盘和和泡帽分配盘，泡帽分配盘较常用。使用泡帽分配盘时，由于液体被气流携带通过泡帽的降液管，控制适当的气液流速可 使泡帽降液管出口气液流处于喷射流型。泡帽齿缝的高度和宽度对液体的均匀分布都液相负荷如何变化，分配盘泡帽式分配结构可以获得床至关重要。这种分配盘使整个床面液相分配，不论气相、 上的液面会自动调节，不会出现断流、液泛而影响操作。层界面温差1C的效果。 催化剂支持盘催化剂支承盘由 T 形梁、格栅、金属网组成。T 形梁及筒体支持圈凸台的强度设计载荷，除考虑构件本身重量外，还要考虑流体

17、净阻力降、床层上部结垢之后增加的 阻力降、催化剂及其内储液体的质量、反向急冷增加的压降和紧急放空时流速增加产 生的阻力降。在格栅上面焊接几层不同网目数的不锈钢丝网（根据催化剂颗粒大小而 定），起到支承催化剂的作用。格栅上还开有催化剂连通管。 冷氢箱、飞溅盘与再分配盘冷氢箱与再分配盘置于两个固定床层之间。在冷氢箱中打入急冷氢，是为了导出 加氢反应放出的反应热，控制反应物温度不超过规定值。冷氢管喷出的氢气流与上床 层来的反应物初步混合后进入冷氢箱，在此进行均匀混合。冷氢箱底部是均布开孔的 喷液塔盘，气液两相均匀喷射到下层的再分配盘上，再分配盘与顶分配盘结构一样， 起到对下床层截面均匀分配的作用。有

18、些设计自催化剂支持盘到再分配盘之间设置几 个连通管，内填充瓷球，卸催化剂只要打开底封头上的卸料口，就可以卸出全部催化 剂。 底部出口收集器底部出口收集器的作用是支承催化剂，疏导反应物料，使催化剂颗粒不流入下游。 热电偶套管采用套管热电偶， 即铠装热电偶。 在测量截面上间隔 120布置 3 根。二 反应器筒体反应器筒体是由带大法兰的上头盖、筒体和下封头组成，上头盖兼作人孔，密封采用八角垫密封。筒体制造分板焊结构与锻焊结构，大型和厚壁的反应器发展趋于锻焊结构。2.2加氢高压设备材质选择与保护由于反应系统条件苛刻，加氢反应系统的材质选择要满足高温、高压、临氢及含有 H2S 等要求。材质选用除满足强度

19、条件外，还需考虑氢脆、氢腐蚀、硫化氢腐蚀、铬钼钢的回火脆化、硫化物应力腐蚀开裂和奥氏体不锈钢堆焊层剥离现象等因素。高温高压临氢反应器在使用条件下，金属筒体材料会吸收大量的氢，每当停工时，随着温度降低，溶解氢逐渐析出，少量在有缺陷的部位聚积。因此停工时冷却速度不能太快，使钢中吸藏的氢尽可能释放出来。从安全的角度考虑，仍要对操作过程加以限制，采用热态型的开停工方案，即开工时先升温后升压，停工时先降压后降温。当设备壁温在121 C以下时（如用低温韧性较好的材料，此数值可降低），限制设备内压，使产生的膜应力不超过材料屈服强度的 20。为避免升温速度过快，使反应器主体与其它构件温度不均匀而引起较大的热应

20、力，升降温度最大不能超过25C/ h。操作中严格遵守操作规程，避免异常升温和紧急停车，在正常停工时要采取释氢措施。加氢裂化和加氢精制装置的反应器材料均选择了抗氢性能很好的2.25Cr 1Mo钢。它具有良好的抗氢腐蚀性和较高的蠕变强度，内表面双层堆焊奥氏体不锈钢，过渡层 309L 、表层 347。3 台反应器的参数和设备简图见图2-1 、2-2、2-3。1011123 加热炉热量传递的基本方式有三种：导热、对流和热辐射。它们往往同时发生，但在不 同的场合又占有不同的地位，热辐射的规律与导热和对流有着根本的区别。加热炉就 是一种通过对流和辐射把热量传导给工艺介质的设备。加热炉是管式加热炉的简称，是

21、一种火力加热设备。利用燃料在炉膛内燃烧时产 生的高温火焰与烟气作为热源，加热在炉管中高速流动的介质，使其达到工艺规定的 温度，以供给介质在进行分馏、裂解或反应等加工过程中所需要的热量，保证生产正 常进行，是石油化工装置的主要设备之一。管式加热炉中消耗的燃料量， 其费用约占操作费用的 6070。因此， 炉子热效 率的高低与节约燃料，降低成本有极密切的关系。. 管式加热炉的分类和主要工艺指标加热炉的发展有一个从简单到复杂，从热效率低走向热效率高，从不安全到安全 的逐步完善的漫长历程。经过人们的不断探索，总结经验，在原来的主要部件如燃烧 器，炉管，炉体及烟囱的基础上，增加了炉体保温，防爆门，空气预热

22、器系统等部件 以提高炉子热效率和安全操作的可靠性。管式加热炉的类型很多。 如按用途分有纯加热炉和加热-发应炉。前者如常压炉、 减压炉，原料在管内只起到加热（包括汽化）的作用；后者如裂解炉、焦化炉，原料 在炉内不仅被加热，同时还应保证有一定的停留时间进行裂解或焦化反应。按炉内进 行传热的主要方式分类，管式炉有纯对流式、辐射-对流式和辐射式。根据炉型结构 的不同，管式炉又分为箱式炉、立式炉和圆筒炉等。常见的几种炉型对比见下表表1各种炉型比较项目斜顶炉立式炉圆筒炉无焰炉燃料燃料油、燃料气燃料油、燃料气燃料油、燃料气高压燃料气工艺操作控制1. 炉管受热强度分布 不可调节2. 挡墙上部炉管易烧 化1.

23、炉管受热强度分布不 可调节2. 炉温升降调节灵敏，升 温迅速3. 两路炉管出口温度不 易控制平稳1. 炉管受热强度分 布不可调节2. 热强度在辐射方向 分布均匀，在管长方 向分布不均匀1. 炉管受热强度可以 调节2. 炉温易控制，但升 温慢火嘴数量少，调节灵活性 小，点火容易，不易 者数量少，调节灵活性小， 点火容易，不易堵数量少，调节灵活性 小，点火容易，不易 堵数量少，调节灵活性 大，点火麻烦，易堵 塞回火性危险不大危险性大危险性大危险性小火焰1. 受风影响大2. 过剩空气系数大1. 刮风时火焰偏斜厉害2. 过剩空气系数大1. 刮风时火焰易偏斜2. 过剩空气系数大1. 燃烧稳定2. 过剩空

24、气系数小噪音管式加热炉的主要工艺指标指炉子单位时间内传给被加热物料的总热量，单位KJ/h或W。此值越大，炉子26的生产能力越大。2 .炉膛热强度指单位时间内单位炉膛体积所传递的热量，单位KJ/m 3 h或 W/m3。此值越大,完成相同热任务所需的炉子越紧凑。3 .炉管表面热强度指单位时间内单位炉管表面积所传递的热量，单位为KJ/(m 2 h)或 W/m2。此值越高，完成相同热任务所需的传热面积越小。4 .全炉热效率指炉子供给被加热物料的有效热量与燃料燃烧放出的总热量之比。此值越高，完 成相同热任务所消耗的燃料越少。5 .管内介质流速和全炉压降 各种近代管式加热炉总是力求在满足工艺要求和安全运转

25、的条件下，尽力提高炉管表 面热强度，减少传热面积；提高炉膛热强度，缩小炉子体积，以节省基建投资；同时 尽力提高全炉热效率，降低燃料用量，以节省操作费用。管式加热炉的工作原理管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器以及通风系统五个主 要部分组成，其工作原理：炉底的燃烧器（火嘴）因油（气）燃烧的高温火焰，其热，通过炉管（辐射管）将内部量以辐射传热的方式，将大部分热量传给辐射室（炉膛） 流动的介质（油品等）加热，高温烟气进入对流室，以对流的方式，继续将部分热量传给对流室炉管内流动的介质，降至200 C左右的烟气经烟囱排入大气。介质先进入对流管再进入辐射管，不断吸收高温烟气传来的热量，逐步

26、升高到所需要的温度，最后送出加热炉。三 . 加热炉的结构主要部件有燃烧器、炉管、炉体、烟囱、炉体保温、防爆门、空气预热器等。1、燃烧器： 炉子的燃料 （气体、 液体） 是通过燃烧器进行燃烧的， 是炉子的供热部件。它可分为气体燃烧器， 液体燃烧器和油气联合燃烧器。 燃烧器是加热炉的重要部件，使用的效果如何将直接关系到加热炉的处理能力，因此正确地选型、设计、2、3、4、5、6、装使用和维护燃烧器就显得至关重要，否则难以发挥其应有的效果。辐射室：将在燃料燃烧时产生的高温烟气及火焰所放出的热量以辐射传热的形式传给敷设在室内的辐射炉管。辐射室是加热炉传热的主要部分。对流室：将从辐射室流入的高温烟气和火焰

27、所放出的剩余热量以对流传热方式传给敷设在室内的对流炉管。对流室除加热油品外，有时还用于加热蒸汽。炉管： 是炉子的主要组成部分， 它是被加热流体的通道， 管子间用回弯头连接起来形成连续的蛇形管。炉管按所处位置分为辐射管和对流管；按外形又可分为光管，钉头管，翅片管；辐射管采用光管； 对流管采用光管、钉头管和翅片管中的两种或三种组合；钉头管和翅片管增加了传热面积，提高了传热的效果。烟囱和烟道： 将炉膛产生的烟气排入大气， 其内部均用耐火和保温材料衬里， 为了调节燃烧室内的压力，烟道中装有活动的烟道挡板。炉墙； 构成炉子辐射室、 对流室的外围墙体。 一般用耐火材料、绝热材料和保温材料组成。对炉墙的基本

28、要求是绝热良好，热损失小，牢固可靠，重量轻而廉价，易于建造和维修。 炉墙上的适当位置有各种门孔， 如看火窗、 人孔防爆门和炉管检查孔等。另外还有炉底、炉顶、炉子金属构架，炉管回弯头，管件支承等部件。四 . 本装置加热炉系统的特点和技术参数1 、反应进料加热炉（ F-53101 、F-54101 ）F-54101 、F-53101 分别为加氢精制进料反应加热炉和加氢裂化进料反应加热 炉，皆属双室水平管箱式炉，负荷分别为 11.6MW 和 10.6MW （如图）。两炉炉底各设32 台附墙式扁平焰气体燃烧器， 工艺介质先后经对流室、 辐射室加热至工艺所需温度。辐射盘管采用单排水平管双面辐射布置，其目

29、的在于保证管内两相流动能达到理想的 流型，并且使得管外热强度和 管壁温度较为均匀，提高管材利用率。对流盘管除二排 遮蔽管采用光管外， 其余对流管均为翅片管。 由于管内被加热介质为 H2+ 油，且含 H2S，操作温度、压力较高，所以 F-53101 辐射炉管及对流室的两排遮蔽管材质均采用ASTMA312 TP347 ，2 管程。为保证炉管质量，该种炉管均为国外采购。翅片管的材 质为 20# 钢，翅片材质为碳钢，管材国内采购。 F-54101 炉管采用 TP321 材质，国内 采购。加热炉辐射室侧墙上部、端部及炉顶采用耐火纤维制品炉衬，侧墙下部衬里采用 高铝隔热耐火砖及耐火纤维制品背衬结构，炉底衬

30、里采用耐火砖干砌及轻质浇注料背 衬结构，对流室、烟道及烟囱的衬里全部采用轻制浇注料。本炉选用衬里的特点是使 用温度高、保温性能好、使用寿命长且施工简便。EIIIIII ii!I烟囱挡板I L |JF !1 T I7 一!对流室炉管辐射室4=1箱箱箱(F- 54101. 53101)图3-1箱式加热炉结构图2、分馏塔进料加热加热炉（F-53201）F-53201为辐射-对流型圆筒炉，加热炉热负荷为13.4MW （如图）。炉管材质选用20号钢，4管程。采用8套2.5MW的VII-E型气体燃烧器。炉管烟囱挡板对流谨rn辐射室图3-2圆筒炉结构图0防爆门D看火窗1咼体燃烧器立式圆筒炉(F-53201)

31、3、余热回收系统为了提高加热炉的热效率，加氢精制装置的1台加热炉和加氢裂化装置的2台加热炉分别设置了下置式热管式空气预热器系统，并设有鼓风机和引风机。来自对流室 的热烟气经热烟道进入热管空气预热器与空气换热后由烟气引风机排入冷烟道，冷烟 气经冷烟道返回炉顶烟囱排入大气。冷空气由空气鼓风机送入热管空气预热器与烟气换热后经热风道供炉底燃烧器使用。余热回收系统中所有烟道均采用轻制浇注料作为衬里，而热风道则采用岩棉板外包镀锌铁皮进行保温,从而使炉子的热效率达 90%。4、热管换热器热管是一种高传热效率的设备，依靠其内部工质在一个抽成高真空的封闭壳体内循环相变而传递热量的设备。工质在加热段吸收烟气余热后

32、汽化，到放热段放出热量给 空气而凝结，并回流到加热段重新吸热，从而通过热管内工质的相变将烟气的余热传 递给冷空气，达到预热空气的目的。热管表面是一个密封的壳体，高度真空，管内装有一定量的挥发性液体，称之为工质；沿管内壁铺设一定厚度的毛细材料，称为管芯。管芯中吸满工质液体，而在管 中心的空间内充满了工质的饱和蒸气。冷凝端的液体靠重力自然回流，热管放置倾斜 度大于7。吸热一I 1一： T ，放热隔热层八=3i冷凝端蒸发端导管芯网蒸气热管结构示意图图3-3热管工作原理图五.加热炉的操作1 理论空气用量和过剩空气系数要保证燃料在炉内完全燃烧，必须在操作中供给加热炉足够的空气量。但由于炉子在实际操作中，

33、空气与燃料的混合总不能非常均匀，所以要使燃料完全燃烧，必 须供给比理论空气量多的空气。管式炉中实际入炉空气量与理论空气量之比值叫做过 剩空气系数，通常以 a表示。过剩空气系数是影响管式炉性能，特别是全炉热效率的一项重要指标。过剩空气系数太小，空气量供应不足，燃料不能充分燃烧，炉子热效率降低；过剩空气系数（一般过剩空太大，入炉空气量过多，相对降低了炉膛温度和烟气的黑度，影响传热效果。同时也 增加了排出的烟气量，使烟气从烟囱带走的热损失增加，全炉热效率降低 气系数每增加0.1，炉子热效率降低1.5%左右）。此外，过多的空气还会使烟气含氧量增高，加剧了氧化脱皮儿缩短管子的使用寿命。所以，在保证燃料完

34、全燃烧的前提下， 应尽力降低加热炉的过剩空气系数。气体燃料所需过剩空气系数在1.2,液体燃料的系数在 1.2 1.3 左右。保证加热炉良好燃烧时的最低烟气氧含量在34 % （体积）左右。2 露点腐蚀对于管式加热炉，排放烟气量（与过剩空气系数 a有关）越少，排出温度越低,烟气带走的热量损失越小，炉子热效率越高。但烟气出口温度不能任意降低，因为它 不仅受到原料入炉温度的限制，而且由于烟气中硫化物的腐蚀作用，烟气排出温度还 必须高于烟气的露点温度。露点温度：当烟气温度过低时，烟气中的水蒸气在金属管壁上冷凝，并吸收烟气中的 SO 2生成亚硫酸,对管壁有腐蚀作用；而烟气中由SO3 与水蒸气结合生成的硫

35、酸，在低于露点温度的金属表面上也会冷凝。产生低温硫酸腐蚀，此现象即所谓的烟 气露点腐蚀。使烟气中水蒸气产生冷凝时的临界温度称为露点温度。烟气的露点温度是变化的，影响主要因素有二个：燃料中的硫含量和空气中湿 度。此外尾气中的氧含量对酸露点也有影响。当排烟温度低于露点温度时，烟道、余热回收系统、热管表面将产生酸腐蚀，引起管子腐蚀穿孔。通常情况下，烟气排出温度控制在200 C,并根据燃料性质尽可能降低这一数值。空气预热器除了露点腐蚀外,积灰堵塞也是另一个重要问题。腐蚀和积灰共同作 用的产物吸附烟在管壁表面呈粘状,很难清除。因此应定期吹灰。六 . 烘炉 本装置加热炉 F-54101 、 F-53101

36、 、F-53201 为新建,耐火材料里含水很多。为防止 因温度突然上升,炉子耐火材料里水份急剧汽化体积膨胀,使耐火衬里和耐火砖产生龟裂、脱落，所以新炉子投用前（包括老炉子修耐火衬里后）必须先烘炉，从而脱除炉体 耐火砖衬里材料的自然水、结晶水，增加材料的强度和使用寿命。同时通过烘炉，考验炉体钢结构及“三门一板”，火咀、阀门等安装是否灵活好用，考察系统仪表是否好700joor恒温J；2代恒温A恒温:/500500400300300100时间，天用，通过烘炉、熟悉和掌握加热炉的操作以及对空气预热系统的性能测试。烘炉曲线见下图。图3-4烘炉曲线七.加热炉数据表加热炉技术参数位号F-54101F-531

37、01F-53201名称加氢精制反应进料加热炉加氢裂化反应进料加热炉加氢裂化分馏塔进料加热炉炉型箱式炉箱式炉圆筒炉没计负荷MW11.610.613.4规格11.6MW-9.2MPa- 180-168.3-8910.6MW-13.9MPa- 168- 168.313.4MW-1.1MPa- 141-127操作条件介质原料油+循环氢原料油+循环氢脱H2S塔底油温度C335384358压力MPa9.213.91.1材质炉构架Q235-BFQ235-BFQ235-BF炉管ASTMA312T P347ASTMA312T P34720#翅片20#20#20#隔热砖衬里、耐火纤维砖衬里、耐火纤维砖衬里、耐火纤

38、维燃烧器型号（0.35MW）待定待定Vll-E（气体燃烧器）数量32328炉管规格辐射室P 180 X 12X 12000（24根） 168 X 14.27 X 12000（26根） 141 X 8X 1500（9 根）1 180 X 12X 13500（4根） 168 X 14.27 X 13500（8根） 141 X 8X 13500（67 根）P 168.3 X 10.97 X 12000（3根） 168.3 X 8X 1000（1根 20#） 127 X 8X 6500（3根）P 168.3 X 10.97 X 13350（3根） 127 X 8X 6000（30根）对流室光管1 16

39、8.3 X 10.97 X 12700（2根）1 168.3 X 10.97 X 12000（6根）翅片管P 89X 6X 1200（4 根） 168 X 8X 12700（4根 ） 127 X 8X 6000（106 根）P 89X 6X 12000（12根） 168 X 8X 12000（8根 ） 127 X 8X 6253（14根） 4 塔设备塔设备是化学工业、 石油工业、石油化工等生产中最重要的设备之一。 它可使气 （汽）液两相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的目的。在塔设备中能进行的单元操作有精馏、吸收、解吸、气体的增湿和冷却等。精馏和吸收等传质过程所用的塔设备，按塔的内件结构分

40、为板式塔和填料塔。 在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。 在填料塔中，塔内装填一定高度的填料。液体自塔顶沿填料表面向下流动，作为连续相的气体自塔底向上流动，与液体进行逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。板式塔的类型很多， 生产中应用最多的是浮阀型塔和筛板塔。 传统的圆形泡帽 （罩）塔已逐渐被各种浮阀，筛板等强度和效率较高的塔板所代替。另外还有舌形塔、浮动舌形塔、穿流式栅板塔、 Kittel 塔盘等。塔设备的结构包括塔体、支座 （裙座 ）、除沫器、接管、人孔及塔内件。 4-1精馏原理

41、F图为一典型的精馏塔，待分离的原料自中部某处进入，进料板以上称为精馏段,以下则称为提馏段。塔顶装有冷凝器，塔顶蒸汽在冷凝器中冷凝，一部分作为回流由 塔顶送入塔中，一部分作为产品送出。塔底装有再沸器，来自塔底的液体在此部分汽 化，气相返回塔底，液相作为塔底产品。沿塔高度温度是变化的，塔顶温度最低，塔 底最高，由下往上温度逐板降低。塔内设有若干层塔板，塔板是汽、液相间传质传热 的场所。沿塔高蒸汽的体积流量是有变化的，尤其是精馏段和提馏段的蒸汽量往往有 较大差别。1 .精馏和回流的作用精馏段所起的作用是将进入的汽相混合物中轻组分提浓,塔顶得到合格的产品，液相回流则起着精馏介质的作用。再沸器272.提

42、馏段和再沸器的作用提馏段的作用是将进入该段的液相中的重组分提浓,汽相回流。塔底获得高纯度的重组分。提馏段中的汽相则作为精馏介质回流塔顶产品进料冷凝器回流罐丄塔底产品图 4-1 分馏塔工作原理图有精馏段和提馏段的精馏塔称为完全塔，炼油厂的原油蒸馏塔可在塔底吹入水蒸 气而不设再沸器。原因在于蒸馏塔底温度太高，找不到适当的热载体，而且塔底重油 不适宜于较长时间加热。因此通常把这一段称为汽提段。综上所述， 精馏过程的原理可以叙述如下： 高温低浓度 （指低于与液相成平衡的汽相浓度 ）的汽相与低温高浓度 （指高于与汽相成平衡的液相浓度 ） 的液相接触，同时传热 传质，汽相部分冷凝，液相部分汽化，结果汽相温

43、度降低，其中轻组分得到提浓，液 相温度升高，其中重组分得到提浓，此过程多次重复即可在塔顶和塔底得到合乎要求 的产品。4-2塔板的结构及类型塔板的主要部件有：a 降液管 板上的液体通过降液管流至下一层塔板。b 溢流堰 （ 出口堰） 用来保持塔板上能有一定厚度的液层。c 入口堰对进入塔板的液体起分布和缓冲作用，有些塔不设入口堰，侧线抽出口设有。d 鼓泡构件 形成气液两相传热、传质的主要构件。塔板类型很多，其主要区别即在所采用的鼓泡构件不同。常用的鼓泡构件有:筛板气体通过板上钻的小孔来形成鼓泡层、泡沫层。ii浮阀气体通过安装在塔板上的浮阀单元形成鼓泡层、泡沫层。随气体（蒸汽）35负荷的变化浮阀可以上

44、下浮动。iii圆形泡罩 气体由升气管进入泡帽，然后经泡帽和升气管间的回转信道，穿过泡帽上的齿缝与塔板上的液体接触形成鼓泡层。4-2圆形泡罩结构图4-3塔板的工作原理当流体由上层塔板的降液管流下进入塔板后,就沿横向流经塔板至出口堰，经降液管流入下一层塔板。 气体由塔板下方上升， 穿过阀孔或筛孔以鼓泡方式 （或喷射方式）（或喷溅层），其密度要比清单溢流塔板和塔板上流动的液体接触，在塔板上形成鼓泡层、泡沫层 液小。当气泡在液层表面破裂时会夹带出一部分液滴，所夹带液滴中较大的液滴在气 流进入上层塔板以前还能回落到该板上，但较小的液滴将随上升气流被夹带进入上层 塔板上，这种现象称为雾沫夹带。气体向上流动

45、的推动力是两层塔板间的压差，被称为塔板的压力降。由于下层塔 板的压力高于上层塔板的压力，液体由降液管流至下层塔板时是由低压流向高压，再 加上液体通过降液管流动时还需克服一定的阻力，因此降液管中的液面必定高于塔板 上的液面。当降液管中液面超过上层塔板的堰口而与上层塔板上液面相连时，就会阻 碍液体在降液管中的正常下流，造成液体在塔内积累而形成淹塔现象。 4-4塔板的结构型式塔板1 单溢流（直径流向）液体在塔板上沿直径方向作单向流动。液体横流过塔板，通过另一端的降液 管流至下层塔板。当塔径较大或液体流量较大时, 塔板阻力大，造成显着的液面落差，从而造成蒸汽 分布不均匀。因此直径大于2.0m的塔为了减

46、少液 面落差常采用双溢流塔板。2.双溢流（分离流向）塔板上液体分成两股流动。双溢流塔板分别由两侧流向中央的降液管，经中央的降液管流至下层塔板后，又由中央分流至两侧的降液管。液体在相邻两层板上的流向相反。采用双溢流时，由于液体的流程、流量均为一半，因此液面落差显着降低。但需采用两种结构不同的塔板。图 4-3 塔板结构形式降液管 常用的降液管形式有弓形、矩形和圆形。弓形降液管应用最广，在 双溢流的塔板中需同时应用弓形和矩形降液管。溢流堰 设置溢流堰的目的是为保证塔板上有一定厚度的液层，使蒸汽通过 塔板时与液相充分接触。溢流堰和降液管连在一起。四）受液盘 塔板受液盘可以采用平型或凹型。凹型受液盘能保

47、证降液管下部在 各种情况下都为液体封住，而且对降液管中流下的液体起缓冲作用，避免了液 体直接由降液管涌向塔板而影响附近几排浮阀或筛孔的正常鼓泡。五）浮阀 浮阀单元应用最广泛的是圆盘式浮阀 （我国称为 F1 型浮阀），当蒸汽量很小时，浮阀落在塔板孔上仍保持一最小开度，同时也防止阀片被粘着和腐蚀。六）通道板 为进行塔内清洗和检修，使人能进入各层塔盘，可在塔盘板接近中 央设置一块内部通道板，通道板一般是上下可拆的。各层内部通道板最好开在 同一垂直位置上，以利于采光和拆卸。 4-5 操作中的几种不正常现象1 严重雾沫夹带：这种现象是由于流经塔板的汽相负荷过大而引起的。在正常操作时，气体通过塔 板的鼓泡

48、组件，与塔板上的液流相遇，塔板上的液体即被气流所搅动、分散，并吹起 而在塔板上面形成泡沫层。此时离开塔板的气体必然夹带着泡沫或小液滴，由于液滴 很小，尚来不及沉降就被带到上层塔板，对这种现象，人们称之为雾沫夹带。这种现 象的发生，一方面降低了塔板的分馏效果，另一方面由于在气体负荷加大时，气速的 增加使气液搅动加剧，而有利于传质过程的进行。2 严重气泡夹带 （降液管超负荷）此种现象的发生是由于通过降液管的回流液体负荷过大而引起的。液体流入降液 管时常带有大量的汽泡，它在管中应有足够的停留时间以便沉降，使泡沫分离成气体 与清液，气体上升回到上层塔板。如果液体负荷增加，液体在降液管中的停留时间缩 短

49、，液体夹带的汽泡来不及分离就带到下层塔板，就会降低分馏效果。3 泄漏此种现象的发生是由于塔板上的气相负荷过小而引起的。当处理量太小，塔内气 速很低时，大量液体由于重力的作用，便从阀孔或筛孔漏下，这种情况称为“泄漏”。由于液体没有和塔板上的气体充分接触就漏到下层塔板，所以降低了塔板效率。圆形 泡帽塔板是属于无泄漏型塔板。4淹塔 （液泛）此种现象的发生是由于塔内汽、液相负荷都过大而引起的。由于气液负荷过大，液体 充满了整个降液管，从而使上下塔板的液体联成一体，分馏效果完全遭到破坏，这种 现象称为“淹塔”或“液泛” 。附表 4-1 ：联合加氢装置板式塔数据表5 压力容器压力容器”是指压力达到一定数值

50、，同时容器的容积超过一定限度、容器所处的工作温度使其内部有呈气体状态介质的密封容器。压力容器的工作条件一般较为 苛刻，除承受介质的压力外，还常处于高温或低温的状况下，容器内的介质往往存在 不同程度的腐蚀性。我国的国标规定，压力容器的条件有以下三条：1最高工作压力仝0.1M pa;2容器内径仝0.15m，且容积V仝0.025m 3;3介质为气体、液化气体或标准沸点小于等于最高工作温度的液体。同时具备以上 3 个条件的容器称为压力容器。 压力容器的分类压力容器的分类方法很多反应容换热容器井离容器、储存容器-薄瓏容器-#雌容器f外出容器t内压界器r立式界棒t卧式容器r 低温容器；）常温容器i设计温应

51、-20弋：200 ）屮温?器；设叶温120013-450X；L高温糊；-低压容器；J中压容器：商压界器：第类容器压力容器安全J米珈理披术喊规程冷1第-类細L第三类容;曼压狀况安装方式工作温度设计压力谀什温度注450吃 0.1M Pa 压 pel,6M Pa 1.SMPap10MPa 10MPapilO0M Pap R10OMPa二.压力容器的基本结构容器一般由筒体、封头、支座、接管、人孔、内件等组成。附图5-1为加氢精制装置高压分离器D-54102的结构剖面图。三.压力容器的安全附件液位计、温度计、压力表和安全阀统称为压力容器的安全附件，其作用是及时准确地显现容器内的液位。温度、压力等参数的数值及变化，当压力超高时安全阀自动起跳，及时泄放物料，以维持器内压力不超过规定值，为安全使用压力容器提供了可靠的保证。四.装置压力容器汇总表附表5-1加氢裂化装置压力容器参数一览表附表5-2加氢精制装置压力容器参数一览表 6换热设备在炼油和化工生产中，传热过程是石油化