5×104m3/h制氫裝置——靜設(shè)備培訓(xùn)講義轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化爐是制氫裝置的核心設(shè)備，其作用是使天然氣、蒸汽混合物通過(guò)轉(zhuǎn)化管(反應(yīng)管)轉(zhuǎn)化生成富含氫、一氧化碳、二氧化碳的氫氣。轉(zhuǎn)化爐爐管內(nèi)裝有催化劑，在被加熱的同時(shí)伴有化學(xué)反應(yīng)，因此它的操作既要考慮爐管溫度、燃燒情況，還要注意爐管內(nèi)的強(qiáng)烈吸熱的化學(xué)反應(yīng)，爐管比普通的加熱爐的條件苛刻。轉(zhuǎn)化爐運(yùn)行的好壞直接影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。50000Nm3/h制氫裝置轉(zhuǎn)化爐為立管式頂燒方箱爐，轉(zhuǎn)化管出口管系采用LPEC專(zhuān)利型式結(jié)構(gòu)，總吸熱量83.639MW，輻射段熱負(fù)荷55139KW，設(shè)計(jì)燃燒效率92%（LHV）。操作彈性為50%～110%。轉(zhuǎn)化管4排共176根，內(nèi)徑113mm，有效加熱長(zhǎng)度12000mm，材質(zhì)25Cr35NiNb-MA。頂燒爐與側(cè)燒爐相比有如下優(yōu)點(diǎn)

頂燒爐的反應(yīng)管與火焰是平行的，正常情況不會(huì)發(fā)生火焰沖擊爐管的現(xiàn)象，所以爐管表面溫度比較均勻。易于控制，當(dāng)操作上所需熱負(fù)荷變化時(shí)，只需在室內(nèi)調(diào)整火嘴的燃料壓力，在正常情況下，不需單獨(dú)調(diào)整火嘴。裝有強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備，這樣可以獲得正常的穩(wěn)定風(fēng)壓，還可以避免火嘴附近溫度過(guò)高。寬度不受限制，爐管數(shù)量相同時(shí)，頂燒爐比側(cè)燒爐緊湊，占地少造價(jià)低。頂燒爐火嘴比側(cè)燒爐少，熱損失少，便于維護(hù)。本裝置頂燒爐特點(diǎn)火嘴集中、能量大、數(shù)量少，熱效率高，采用新型頂燒燃燒器，對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，既可單燒高壓瓦斯，也可低壓瓦斯和高壓瓦斯同時(shí)燃燒。對(duì)流室及煙氣引風(fēng)機(jī)位于地面，減少了鋼結(jié)構(gòu)投資，煙氣廢熱鍋爐及轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐均為自然循環(huán)，不需循環(huán)泵。轉(zhuǎn)化爐頂部保溫采用內(nèi)插保溫塞，外裹伸縮保溫套保溫結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)化管頂部法蘭及螺栓保持冷態(tài)，避免經(jīng)常熱緊。同時(shí)減少熱量損失。采用免維護(hù)彈簧式爐管支吊系統(tǒng)，用于吸收轉(zhuǎn)化爐向上的膨脹。鼓風(fēng)機(jī)取風(fēng)口設(shè)置在轉(zhuǎn)化爐爐頂雨棚內(nèi)，加快雨棚內(nèi)空氣流通，進(jìn)一步降低雨棚內(nèi)環(huán)境溫度，改善操作條件。同時(shí)提高空氣入鼓風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器溫度，避免空氣預(yù)熱器的露點(diǎn)腐蝕。取消傳統(tǒng)的長(zhǎng)且環(huán)繞的下豬尾管，以直而短的轉(zhuǎn)化爐管出口柔管取代。出口集氣管采用冷熱結(jié)合方式。冷壁出口集氣管內(nèi)徑較大，人能進(jìn)入檢查襯里質(zhì)量。轉(zhuǎn)化爐的主要結(jié)構(gòu)組成爐管爐墻鋼結(jié)構(gòu)燃燒器輔助系統(tǒng)，包括引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、煙囪等余熱回收系統(tǒng)、包括空氣預(yù)熱器、廢熱鍋爐等爐管爐管是管式加熱爐形成傳熱表面的最重要組成部分。整個(gè)加熱爐的爐管系統(tǒng)還包括爐管之間連接用尾管和吊裝爐管的彈簧支架。由于爐管置于高溫中，管內(nèi)有水蒸氣和氫氣腐蝕的聯(lián)合作用，因此對(duì)爐管的要求很高。一般必須考慮到爐管材料的耐熱性以及耐腐蝕性。為了承受一定的操作壓力需要有一定的強(qiáng)度。同時(shí)為集合管相聯(lián)接，也要有合適的硬度。爐管表面熱強(qiáng)度是管式加熱爐的一個(gè)重要工藝指標(biāo)。其最大允許值取決于爐管表面最大允許溫度，這溫度又取決于被加熱烴類(lèi)的結(jié)焦溫度和爐管材料的高溫強(qiáng)度。爐墻爐墻主要有磚結(jié)構(gòu)、輕質(zhì)耐火混凝土機(jī)構(gòu)及耐火纖維氈三種類(lèi)型。磚結(jié)構(gòu)的爐墻主要由耐火層、保溫層及鋼板保護(hù)層組成。輕質(zhì)耐火混凝土爐墻（襯里）有一定的耐熱和隔熱性，可塑性強(qiáng)、施工方便、有較強(qiáng)抗沖刷能力。耐火陶瓷纖維氈爐墻用以甲基纖維素為粘結(jié)劑的軟氈，耐熱性和保溫性好，有良好的吸收噪音特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，抗沖刷性較差，比較貴。設(shè)有吹灰器的對(duì)流室及煙氣流速較高的煙囪等部位不宜采用。鋼結(jié)構(gòu)任何爐型的加熱爐均以鋼架來(lái)保持其爐型和支撐爐的各個(gè)系統(tǒng)。因此需要有復(fù)雜而堅(jiān)固的鋼結(jié)構(gòu)。爐架用槽鋼、工字鋼和角鋼等型鋼制成立柱、橫梁和加強(qiáng)圈。圓筒爐、立式爐的外殼用鋼包制成。加熱爐的鋼結(jié)構(gòu)還包括附在爐架的圍爐結(jié)構(gòu)，如平臺(tái)、梯子、支架等。燃燒器根據(jù)所用燃料種類(lèi)的不同，燃燒器可分為氣體燃燒器、液體燃燒器和油氣聯(lián)合燃燒器。燃燒器的供風(fēng)方式有利用煙囪抽力排出煙氣，吸入空氣的自然通風(fēng)和利用煙囪排煙、利用通風(fēng)機(jī)送入空氣的強(qiáng)制通風(fēng)兩種方式。本裝置采用新型頂燒氣體燃燒器，采用強(qiáng)制通風(fēng)方式，對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，既可單燒高壓瓦斯，也可以低壓瓦斯和高壓瓦斯同時(shí)燃燒。引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)本裝置設(shè)置引風(fēng)機(jī)兩臺(tái)、引風(fēng)機(jī)兩臺(tái)、各60%負(fù)荷運(yùn)行，結(jié)構(gòu)為單吸懸臂支撐，沈陽(yáng)大隆機(jī)器制造有限公司生產(chǎn)。板式空氣預(yù)熱器板式空氣預(yù)熱器的主要傳熱部件是薄鋼板，多個(gè)薄鋼板一起焊接成長(zhǎng)方形的盒子，而后數(shù)個(gè)盒子拼成一組。板式空氣預(yù)熱器就由2到4個(gè)鋼板焊接盒子組成。板式空氣預(yù)熱器工作時(shí)，煙氣會(huì)流經(jīng)盒子的外側(cè)，而空氣流經(jīng)盒子的內(nèi)側(cè)，通過(guò)鋼板完成熱傳導(dǎo)。

低溫露點(diǎn)腐蝕的機(jī)理燃料油、氣中的有少量的S存在，燃料后生成SO2。由于燃燒室中有過(guò)量的O2存在，所以又有少量的SO2進(jìn)一步氧化成SO3。在通常的過(guò)?？諝庀禂?shù)條件下，全部SO2中約有1～3%轉(zhuǎn)化成SO3，在高溫?zé)煔庵械腟O3氣體不腐蝕金屬，但當(dāng)煙氣溫度降到40℃以下，SO3將與水蒸汽化合生成硫酸蒸汽。其反應(yīng)式如下：SO3↑+H2O↑→H2SO4↑當(dāng)硫酸蒸汽凝結(jié)到爐子尾部受熱面上時(shí)就會(huì)發(fā)生低溫硫酸腐蝕。與此同時(shí)，這些凝結(jié)在低溫受熱面上的硫酸液體，還會(huì)粘附煙氣中的灰塵形成不易消除的積垢，使煙氣通道不暢甚至堵塞。防治措施

提高空氣預(yù)熱器入口的空氣溫度。提高空氣預(yù)熱器換熱面的壁溫。采用耐腐蝕材料。采用低氧燃燒。使用低硫燃料。轉(zhuǎn)化爐操作注意事項(xiàng)操作過(guò)程中，要嚴(yán)格監(jiān)護(hù)爐內(nèi)負(fù)荷，爐出口溫度、爐膛溫度。嚴(yán)密監(jiān)視火焰燃燒情況，判斷爐管是否彎曲脫皮、鼓泡、發(fā)紅發(fā)暗等現(xiàn)象。注意彎頭、堵頭、法蘭等處有無(wú)泄漏，注意爐膛負(fù)壓情況，經(jīng)常檢查風(fēng)門(mén)、煙道擋板開(kāi)度，并根據(jù)氧含量分析數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。嚴(yán)禁超溫超壓。由于頂燒爐在距離頂部3米點(diǎn)處的局部爐管熱強(qiáng)度特別高，所以要求在日常生產(chǎn)中要特別注意加強(qiáng)巡檢，注意觀察火焰是否燒偏導(dǎo)致火舌舔著爐管，或者在裝置切換原料時(shí)或改變負(fù)荷時(shí)，也要密切觀察火焰的燃燒情況；還要觀察該區(qū)域催化劑是否產(chǎn)生積炭現(xiàn)象，爐管是否存在花斑、熱管現(xiàn)象。嚴(yán)格控制水碳比。水碳比過(guò)低轉(zhuǎn)化爐管容易結(jié)焦，增加爐管壓降，降低催化劑活性，甚至引起爐管損壞或者爆管，同時(shí)轉(zhuǎn)化效果不好，轉(zhuǎn)化爐出口殘余甲烷含量增加，導(dǎo)致原料消耗增加；S/C過(guò)高，燃料耗量增加，流過(guò)裝置的質(zhì)量流量增加，蒸汽冷凝所需設(shè)備的換熱面積增加，導(dǎo)致下游設(shè)備的換熱效率達(dá)不到工藝換熱要求。因此在操作過(guò)程中要嚴(yán)格控制水碳比。鍋爐錦西石化50000Nm3/h制氫裝置產(chǎn)汽系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是對(duì)流段煙氣產(chǎn)汽系統(tǒng)（廢熱鍋爐）和轉(zhuǎn)化氣產(chǎn)汽系統(tǒng)（轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器E-101）。將兩套產(chǎn)汽流程二合一，共用一臺(tái)汽包（中壓汽水分離器V-106）。生產(chǎn)的蒸汽一部分供本裝置使用，另一部分并入全廠蒸汽管網(wǎng)。廢熱鍋爐與蒸汽發(fā)生器的比較都是利用余熱產(chǎn)生蒸汽廢熱鍋爐是利用工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵兴奈锢頍岷蜕倭炕瘜W(xué)熱產(chǎn)生蒸汽。原理和結(jié)構(gòu)與常規(guī)鍋爐大部分相同，只是熱源不同。余熱鍋爐屬于節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目，它降低了廢物的排放量，大大減輕了環(huán)境污染，同時(shí)對(duì)熱量進(jìn)行了一定的回收。蒸汽發(fā)生器的工作原理和構(gòu)造與鍋爐差別較大，它實(shí)際上是一種固定管板的列管式換熱器，管程為轉(zhuǎn)出氣，殼程為水，水吸收轉(zhuǎn)出氣的熱量而被逐級(jí)加熱成所需參數(shù)的蒸汽或熱水，與外加汽包相連通構(gòu)成自然循環(huán)。本裝置的對(duì)流段煙氣產(chǎn)汽系統(tǒng)為廢熱鍋爐，轉(zhuǎn)化氣產(chǎn)汽系統(tǒng)為蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽與對(duì)流段煙汽產(chǎn)汽系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽在汽包(V-106)匯合后到蒸汽過(guò)熱段過(guò)熱，然后輸出。蒸汽發(fā)生器轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器采用臥式煙道式結(jié)構(gòu)，管程中心管束出口處設(shè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化氣出口溫度，管程入口處采用冷壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐高溫襯里。筒體、封頭管程材質(zhì)15CrMoR，殼程材質(zhì)Q345R，襯里Al2O3，換熱管材質(zhì)15CrMo。Al2O3陶瓷套管（大）38根，（?。?38根。中壓汽水分離器(汽包)操作壓力4.1Mpa操作溫度252℃容積30.7m3產(chǎn)汽量71029kg/h主體材料Q345R結(jié)構(gòu)尺寸φ1800×12772×50mm外部裝設(shè)有蒸汽引出管、閥門(mén)、水位計(jì)、壓力表、溫度計(jì)及安全裝置等，內(nèi)部裝置則有汽水分離裝置、給水、加藥、排污、取樣等設(shè)施。對(duì)蒸汽品質(zhì)有影響并且起主要作用的在于氣包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。中壓汽水分離器（汽包）操作注意事項(xiàng)鍋爐的負(fù)荷不宜太低，應(yīng)在設(shè)計(jì)負(fù)荷或較大負(fù)荷下運(yùn)行，因?yàn)樨?fù)荷太低，會(huì)造成上升管中氣泡減少，比重增大，比重差就減少，流動(dòng)壓力降低，導(dǎo)致壁溫升高。鍋爐負(fù)荷不宜太大，因?yàn)楫a(chǎn)汽量太多，會(huì)造成上升管流速太快，使流動(dòng)阻力顯著增加，最終可能破壞水循環(huán)。要防止下降管受熱，因?yàn)橄陆倒苁軣釙?huì)使下降管帶汽，減少比重差，減小水循環(huán)的流動(dòng)壓頭，造成上升管供水不足，易造成受強(qiáng)烈的水冷壁管過(guò)熱燒壞。汽包要承受一定的壓力和較高的溫度，壁厚較大，因此要防止產(chǎn)生過(guò)大的附加熱應(yīng)力，否則會(huì)對(duì)汽包的使用壽命產(chǎn)生影響。而防止產(chǎn)生過(guò)大附加熱應(yīng)力的關(guān)鍵是控制升溫降溫和升壓降壓的速度，防止過(guò)大的熱沖擊。防止汽包的腐蝕。蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和汽包在運(yùn)行中都可能出現(xiàn)不同程度的腐蝕，腐蝕的主要原因是水質(zhì)不良（如氧含量高）、結(jié)垢（造成垢層下的酸堿腐蝕）等。因此，對(duì)于汽包的防腐關(guān)鍵是保證上水和爐水質(zhì)量，控制適當(dāng)?shù)募铀幜亢瓦m當(dāng)?shù)嘏盼哿俊７磻?yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器的定義：在其內(nèi)部完成(物理化學(xué))反應(yīng)的設(shè)備一、概述石油化工生產(chǎn)過(guò)程主要由物理加工過(guò)程和化學(xué)加工過(guò)程所組成。其中化學(xué)加工過(guò)程是在反應(yīng)設(shè)備內(nèi)，通過(guò)一定的反應(yīng)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以反應(yīng)設(shè)備的主要作用是提供反應(yīng)場(chǎng)所，并維持一定的反應(yīng)條件，使化學(xué)反應(yīng)過(guò)程按規(guī)定的方向進(jìn)行，得到合格的反應(yīng)產(chǎn)物。（2）反應(yīng)器的發(fā)展概況

（P155）（1）設(shè)備向大型化發(fā)展更高、更重、內(nèi)徑更寬（2）安全性不斷提高設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步：常規(guī)設(shè)計(jì)→分析設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)步：

單層→多層→單層；冷壁結(jié)構(gòu)→熱壁結(jié)構(gòu)；細(xì)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)材料技術(shù)的進(jìn)步：冶煉技術(shù)、鍛造技術(shù)、熱處理技術(shù)的發(fā)展制造技術(shù)的進(jìn)步：焊接、堆焊、熱處理、無(wú)損檢測(cè)等領(lǐng)域水平的提高。以上四項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步保證了反應(yīng)器安全性的不斷提高二、反應(yīng)器的分類(lèi)：（1）按本體結(jié)構(gòu)特征分類(lèi)：

單層結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、多層結(jié)構(gòu)反應(yīng)器（2）按使用狀態(tài)分類(lèi)：

冷壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、熱壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器（3）按工藝過(guò)程的特點(diǎn)分類(lèi)：

固定床反應(yīng)器、移動(dòng)床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器1）單層壁與多層壁反應(yīng)器單層結(jié)構(gòu)鍛焊結(jié)構(gòu)：卷焊結(jié)構(gòu)：鍛焊結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)1鍛件的內(nèi)質(zhì)特性好；2沒(méi)有縱焊縫；3制造裝配易保證，制造周期較短；4使用過(guò)程中對(duì)焊縫檢查維護(hù)的工作量少，無(wú)損檢測(cè)容易；5壁厚越厚，鍛造結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性越有優(yōu)越。多層結(jié)構(gòu)：反應(yīng)器在發(fā)展過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)多層壁結(jié)構(gòu)。多層壁結(jié)構(gòu)中包括繞帶式和熱套式。但由于其在結(jié)構(gòu)上存在著不連續(xù)性，會(huì)產(chǎn)生較大熱應(yīng)力和缺口效應(yīng)，進(jìn)而使疲勞強(qiáng)度下降。所以在溫度大于350°C、壓力有急劇波動(dòng)的場(chǎng)合此種結(jié)構(gòu)有較大安全隱患。另外，不易進(jìn)行射線(xiàn)和超聲波檢測(cè)也是多層壁結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要弊端。2）冷壁式與熱壁式反應(yīng)器

起初為了解決反應(yīng)器用材的耐氫腐蝕和硫化氫腐蝕等問(wèn)題而采用在反應(yīng)器內(nèi)表面加非金屬隔熱襯里，由于襯里的存在使得反應(yīng)器外壁溫度比內(nèi)壁低得多，所以叫做冷壁式結(jié)構(gòu)。隨著冶金技術(shù)和堆焊技術(shù)的進(jìn)步，用于制造反應(yīng)器的材質(zhì)已經(jīng)發(fā)展到了不需要在反應(yīng)器內(nèi)附加襯里，而是在內(nèi)壁堆焊防腐蝕堆焊層。如今，在新建的加氫裝置中已經(jīng)都采用了這種不需要襯里的熱壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器。

熱壁反應(yīng)器的有效容積利用率高，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)維護(hù)方便，目前這種反應(yīng)器使用較多。

3）按工藝過(guò)程的特點(diǎn)分類(lèi)：（1）固定床層反應(yīng)器反應(yīng)器內(nèi)的固體催化劑處于靜止?fàn)顟B(tài)，優(yōu)點(diǎn)是催化劑不易磨損，可以長(zhǎng)期使用（2）移動(dòng)床反應(yīng)器催化劑可以連續(xù)或間斷的加入或卸出。（3）流化床反應(yīng)器原料由下部進(jìn)入，催化劑床層被流體托起三、本裝置反應(yīng)器配備情況本裝置共有一臺(tái)加氫反應(yīng)器(R-101)，兩臺(tái)氧化鋅脫硫反應(yīng)器（R-102/AB）和一臺(tái)中變反應(yīng)器（R-104）。加氫反應(yīng)器的作用是把原料中的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，有機(jī)氯轉(zhuǎn)化為氯化氫。氧化鋅脫硫反應(yīng)器的作用是頂部氯化氫與氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉，下部氧化鋅與硫化氫反應(yīng)生成硫化鋅，從而達(dá)到脫氯脫硫的目的。中變反應(yīng)器的作用是轉(zhuǎn)化氣在鐵基催化劑的作用下發(fā)生一氧化碳和水的變換反應(yīng)，生成更多的氫氣。加氫反應(yīng)器、脫硫反應(yīng)器、中變反應(yīng)器）全部為熱壁、固定床反應(yīng)器，主體材料選用15CrMoR(H)鋼板。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有熱電偶管嘴和催化劑側(cè)壁卸料口，床層內(nèi)裝催化劑和瓷球，另外設(shè)有入口擴(kuò)散器、頂部分配盤(pán)、和出口收集器等內(nèi)件。二、反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

反應(yīng)器的內(nèi)件

通常，固定床反應(yīng)器內(nèi)一般設(shè)有以下構(gòu)件：

0）入口過(guò)濾器

1）入口擴(kuò)散器

2）分配盤(pán)

3）積垢籃

4）支撐盤(pán)

5）冷氫箱

6）熱電偶

7）出口收集器0）入口過(guò)濾器利用反應(yīng)器封頭閑置空間，置于分配盤(pán)上部。減緩催化劑床層壓降上升速度，延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期。1）入口擴(kuò)散器

入口擴(kuò)散器（或稱(chēng)預(yù)分配器）使氣液產(chǎn)生預(yù)混合并盡可能擴(kuò)散到整個(gè)反應(yīng)器截面上，并防止高速流體直接沖擊分配盤(pán)而影響分配效果。2）分配盤(pán)

采用分配盤(pán)是為了均布反應(yīng)介質(zhì)，改善其流動(dòng)狀況，實(shí)現(xiàn)與催化劑的良好接觸，進(jìn)而達(dá)到徑向和軸向的均勻分布，充分發(fā)揮催化劑作用。

3）積垢籃

積垢籃置于催化劑床層的頂部，是由各種規(guī)格不銹鋼金屬絲網(wǎng)與骨架構(gòu)成的籃框。它為反應(yīng)器進(jìn)料提供更多的流通面積，聚集更多的銹垢和沉積物而不致于引起床層壓降的過(guò)分增加。4）支撐盤(pán)

催化劑支撐盤(pán)由T形大梁、格柵和絲網(wǎng)組成。大梁的兩邊搭在反應(yīng)器器壁的凸臺(tái)上，而格柵則放在大梁和凸臺(tái)上。格柵上平鋪一層粗不銹鋼絲網(wǎng)，和一層細(xì)不銹鋼絲網(wǎng)，上面就可以裝填磁球和催化劑了。催化劑支撐大梁和格柵要有足夠的高溫強(qiáng)度和剛度。即在420℃高溫下彎曲變形也很小，且具有一定的抗腐蝕性能。5）冷氫箱

上床層來(lái)的高溫物流在此與急冷氫進(jìn)行熱交換，導(dǎo)走加氫反應(yīng)所放出的熱，控制催化劑床層溫升不超過(guò)規(guī)定值。它的結(jié)構(gòu)由冷氫管、冷氫盤(pán)、再分配盤(pán)組成。冷氫管對(duì)于直徑較小的反應(yīng)器，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于安裝的直插式結(jié)構(gòu)。對(duì)于直徑較大的反應(yīng)器，直插式冷氫管打入的冷氫與上層反應(yīng)后的油氣混合效果不好，這時(shí)采用樹(shù)枝狀或環(huán)形結(jié)構(gòu)。冷氫箱的第一層為擋板盤(pán)（冷氫盤(pán)），擋板上開(kāi)有節(jié)流孔。由冷氫管出來(lái)的冷氫與上一床層反應(yīng)后的油氣在此先預(yù)混合，然后由節(jié)流孔進(jìn)入冷氫箱。進(jìn)入冷氫箱的冷氫氣和熱油氣經(jīng)過(guò)反復(fù)折流混合，再流向冷氫箱的第二層——篩板盤(pán)（噴射盤(pán)），在篩板盤(pán)上再次折流強(qiáng)化混合效果，然后再作分配。篩板盤(pán)下有時(shí)還有一層泡帽分配盤(pán)對(duì)預(yù)分配后的油氣再作最終的分配。6）熱電偶

為監(jiān)視加氫放熱反應(yīng)引起的床層溫度升高及床層截面溫度分布狀況，對(duì)操作溫度進(jìn)行監(jiān)控。熱電偶的安裝有從筒體上的徑向插入和從反應(yīng)器封頭上垂直方向插入的方式。熱電偶的布置柔性熱電偶

由于反應(yīng)器既存在軸向溫差又存在徑向溫差，溫度測(cè)量點(diǎn)越多，反應(yīng)的床溫越全面，就需要有更多的測(cè)量點(diǎn)來(lái)測(cè)量溫度，從而誕生了多點(diǎn)柔性熱電偶。

7）出口收集器

用于支承催化劑床層，以減輕床層的壓降和改善反應(yīng)物料的分配，阻止反應(yīng)器底部的瓷球從出口漏出，并導(dǎo)出流體。出口收集器是個(gè)帽狀部件，頂部有圓孔，側(cè)壁有長(zhǎng)孔，覆蓋不銹鋼網(wǎng)。反應(yīng)器內(nèi)件型式及作用在反應(yīng)器內(nèi)件設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的一點(diǎn)是要使反應(yīng)進(jìn)料與催化劑顆粒有效地接觸，在催化劑床層內(nèi)不發(fā)生流體偏流現(xiàn)象。從設(shè)備設(shè)計(jì)角度說(shuō)，有兩點(diǎn)是特別值得注意的：內(nèi)件要具有高效和穩(wěn)定操作的性能；最大限度地利用反應(yīng)器容積加氫反應(yīng)器結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)（1）反應(yīng)器裙座連接結(jié)構(gòu)（p156）（2）法蘭密封結(jié)構(gòu)（3）反應(yīng)器外部附件連接結(jié)構(gòu)保溫支撐圈多采用現(xiàn)在流行的不直接焊于反應(yīng)器外部而是披掛其上的鼠籠式結(jié)構(gòu)。當(dāng)附件非與反應(yīng)器壁相焊不可時(shí)，應(yīng)盡量使其焊透。反應(yīng)器的制造流程

熱壁加氫反應(yīng)器的主要損傷形式

熱壁加氫反應(yīng)器由于器壁直接與高溫、高壓含氫或氫與硫化氫介質(zhì)接觸，操作條件相當(dāng)苛刻，可能引起下列損傷：

1）高溫氫腐蝕

2）氫脆

3）高溫硫化氫腐蝕

4）連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

5）鉻-鉬鋼回火脆性破壞

6）奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離現(xiàn)象1）高溫氫腐蝕（p161）一是表面脫碳。表面產(chǎn)生裂紋，一般影響很輕；二是內(nèi)部脫碳與開(kāi)裂。它是由于氫擴(kuò)散到鋼中與固溶碳（C）或不穩(wěn)定的碳化物（Fe3C）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷。

Fe3C+2H2→CH4+3Fe

C+2H2→CH4

而甲烷不能逸出鋼外，就聚集在晶界空穴和夾雜物附近，形成很高的局部應(yīng)力，導(dǎo)致鋼材產(chǎn)生龜裂、裂紋和鼓泡，并使強(qiáng)度、延性和韌性顯著下降。此脆性具有不可逆的性質(zhì)（化學(xué)反應(yīng)），也稱(chēng)永久脆化現(xiàn)象。影響高溫氫腐蝕的主要因素1)溫度、壓力和暴露時(shí)間的影響溫度和壓力對(duì)氫腐蝕的影響很大，溫度越高（大于200℃）或者壓力越大（氫分壓大于8.0MPa）發(fā)生高溫腐蝕的起始時(shí)間就越早。2)合金元素和雜質(zhì)元素的影響在鋼中凡是添加能形成很穩(wěn)定碳化物的元素(如鉻、鉬、釩、鈦、鎢等)，就可使碳的活性降低，從而提高鋼材抗高溫氫腐蝕的能力。在合金元素對(duì)抗氫腐蝕性能的影響中，元素的復(fù)合添加和各自添加的效果不同。例如鉻、鉬的復(fù)合添加比兩個(gè)元素單獨(dú)添加時(shí)可使抗氫腐蝕性能進(jìn)一步提高。在加氫高壓設(shè)備中廣泛地使用著鉻-鉬鋼系，其原因之一也在于此。(能形成穩(wěn)定碳化物，避免高溫氫腐蝕)3)熱處理的影響鋼的抗氫腐蝕性能，與鋼的顯微組織也有密切關(guān)系。對(duì)于淬火狀態(tài)，只需經(jīng)很短時(shí)間加熱就出現(xiàn)了氫腐蝕。但是一施行回火，且回火溫度越高，由于可形成穩(wěn)定的碳化物，抗氫腐蝕性能就得到改善。另外，對(duì)于在氫環(huán)境下使用的鉻-鉬鋼設(shè)備，施行了焊后熱處理同樣具有可提高抗氫腐蝕能力的效果。

要防止高溫氫腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，就要從以下幾點(diǎn)考慮：1、可根據(jù)納爾遜曲線(xiàn)來(lái)正確選擇能抵抗高溫氫腐蝕的材料；2、盡量減少鋼材中對(duì)高溫氫腐蝕產(chǎn)生不利影響的雜質(zhì)元素（如Sn、Sb）的含量；3、制造中或在役中的返修補(bǔ)焊后必須進(jìn)行焊后熱處理；4、操作中嚴(yán)防設(shè)備超溫；5、控制外加應(yīng)力。2）氫脆氫脆是氫殘留在鋼中所引起的脆化現(xiàn)象。產(chǎn)生了氫脆的鋼材，其延伸率和斷面收縮率顯著下降。這是由于侵入鋼中的原子氫使結(jié)晶的原子結(jié)合力變?nèi)酰蛘咦鳛榉肿訝钤诰Ы缁驃A雜物周邊上析出的結(jié)果。但是，對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象的鋼材，當(dāng)給予特定的條件時(shí)，氫仍可從鋼中釋放出來(lái)，使鋼的性能得到恢復(fù)，所以氫脆是可逆的，也稱(chēng)為一次脆化現(xiàn)象。

要防止氫脆現(xiàn)象的出現(xiàn)，就要從以下幾點(diǎn)考慮：1、盡量減少應(yīng)變幅度，這對(duì)于改善使用壽命用很大幫助；2、盡量保持TP347堆焊金屬或焊接金屬有較高的延展性；3、裝置停工時(shí)冷卻速度不應(yīng)過(guò)快，且停工過(guò)程中宜有一段能使鋼中吸藏的氫能盡可能釋放出去的工藝過(guò)程（例如停工時(shí)降溫速度不能過(guò)大，并在較高的溫度下-大于350℃保持一段較長(zhǎng)的時(shí)間），以減少金屬中的殘留氫含量；4、盡可能避免非計(jì)劃停工（緊急放空）。

3）奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離現(xiàn)象高溫高壓氫環(huán)境下操作的反應(yīng)器，氫會(huì)侵入擴(kuò)散到器壁中。由于制作反應(yīng)器本體材料的Cr-Mo鋼和堆焊層用的奧氏體不銹鋼(如TP309和TP347)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同，因而氫的溶解度和擴(kuò)散速度都不一樣，母材的溶解度與溫度的依賴(lài)性更大，當(dāng)反應(yīng)器從正常運(yùn)行狀態(tài)下停工冷卻到常溫狀態(tài)時(shí)，在過(guò)渡區(qū)界面上的堆焊層側(cè)聚集大量的氫而引起脆化

。同時(shí)又因兩種材質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，使界面上存在較大的殘余應(yīng)力。這樣在某種晶界形狀和晶界強(qiáng)度的作用下，就可能在界面上發(fā)生剝離。母材溶解度大，擴(kuò)散慢不銹鋼溶解度小，擴(kuò)散快影響堆焊層氫致剝離的主要因素：

氫氣壓力和溫度的影響。氫氣壓力和操作溫度越高，越容易發(fā)生剝離。從高溫高壓氫環(huán)境下冷卻速度的影響。在高溫高壓氫氣中暴露后，其冷卻速度越快，越容易產(chǎn)生剝離。反復(fù)加熱冷卻的影響。當(dāng)堆焊層過(guò)渡區(qū)吸藏有氫的情況下，反復(fù)加熱冷卻的次數(shù)越多，越容易引起剝離和促進(jìn)剝離的進(jìn)展。焊后熱處理的影響。焊后熱處理對(duì)剝離也是一個(gè)很重要的影響因素。焊后熱處理溫度越高，碳化鉻析出層就更寬，將使材料的抗剝離性能明顯下降。

防治措施：1、添加釩的鋼由于大大改變了氫在鋼中的特性和鋼中的碳化物的組成、形態(tài)、分布及與堆焊層間的相關(guān)性能，使堆焊層具有非常好的抗剝離性能；2、堆焊時(shí)應(yīng)設(shè)法避免生成粗大晶粒；3、選擇合適的焊后熱處理?xiàng)l件，在能夠滿(mǎn)足反應(yīng)器其它各種性能條件的前提下，盡量?jī)?yōu)化其參數(shù)，使熔合線(xiàn)附近和奧氏體晶界上析出較少的碳化鉻；4、在正常停工時(shí)宜采取氫盡可能釋放出去的的停工條件，以減少殘留氫量；5、在操作中必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，盡量避免非計(jì)劃的緊急停車(chē)。

4）高溫硫化氫腐蝕在加氫裝置中，一般都會(huì)有硫化氫腐蝕介質(zhì)存在。對(duì)于以碳鋼或低鉻鋼制造的設(shè)備，在操作溫度高于204℃，其腐蝕速度將隨著溫度的升高而增加。特別是當(dāng)硫化氫和氫共存的條件下，它比硫化氫單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的腐蝕更為劇烈和嚴(yán)重。氫在這種腐蝕過(guò)程中起著催化劑的作用，加速了腐蝕的進(jìn)展。要防止高溫硫化氫腐蝕的出現(xiàn)，就要從以下幾點(diǎn)考慮：防止高溫硫化氫腐蝕的對(duì)策：對(duì)于在硫化氫和氫共存條件下的材料選擇，一是參考相似條件的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)計(jì)材料的腐蝕率后確定；二是在無(wú)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)依據(jù)時(shí)，可根據(jù)柯珀曲線(xiàn)來(lái)估算材料的腐蝕率。另外，作為抗高溫硫化氫腐蝕的有效措施之一可以采用滲鋁鋼。5）連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是特定（敏感）金屬在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)共同作用下所發(fā)生的脆性開(kāi)裂現(xiàn)象。連多硫酸（H2SxO6,x=3～6）引起的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂也屬于硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，一般為晶間裂紋。奧氏體不銹鋼對(duì)于硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂比較敏感。

連多硫酸的形成：操作在高溫硫化氫氣氛下的設(shè)備，會(huì)生成硫化鐵,H2S+Fe→FeS+H2，S+Fe→FeS。當(dāng)裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)或停工檢修時(shí)，硫化鐵與出現(xiàn)的水份和進(jìn)入設(shè)備內(nèi)的空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)FeS+O2+2H2O→Fe2O3+H2SxO6，生成了連多硫酸。此時(shí)如果施加應(yīng)力，反應(yīng)器內(nèi)的堆焊層就很有可能發(fā)生開(kāi)裂防治措施：1、用合適的材料是有效的方法之一；一般應(yīng)選用超低碳型(C≤0.03％)或穩(wěn)定型的不銹鋼(如SUS321，SUS347)，采用奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼也有較好的使用效果。還可以選用鐵素體不銹鋼，因它對(duì)連多硫酸的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂不敏感，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免有應(yīng)力集中；2、要盡量消除或減輕由于冷加工和焊接引起的殘余應(yīng)力，并希望能夠加工成不形成應(yīng)力集中或盡可能小的結(jié)構(gòu)；3、使用上應(yīng)采取緩和環(huán)境條件的措施，如抑制連多硫酸生成，采取用干燥氮?dú)獯祾?，除去空氣和防止水蒸汽析出。或堿洗方法，中和可能生成的連多硫酸，值得注意的是堿洗后不能再用水沖洗。6）鉻-鉬鋼回火脆性破壞鉻-鉬鋼在325～575℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間保持或從此溫度范圍緩慢地冷卻時(shí)，其材料的缺口韌性就引起劣化損傷的現(xiàn)象。它產(chǎn)生的原因是由于鋼中的微量雜質(zhì)元素和某些合金元素向原奧氏體晶界偏析，使晶界凝集力下降所致。產(chǎn)生回火脆化的鋼材對(duì)于抗拉伸強(qiáng)度和延伸率來(lái)說(shuō)，幾乎沒(méi)有影響。只是在抗沖擊性能試驗(yàn)時(shí)有較大變化。材料一旦發(fā)生回火脆化，其韌脆性轉(zhuǎn)變溫度就向高溫側(cè)遷移。因此設(shè)備處在低溫區(qū)時(shí)，又有較大附加應(yīng)力存在時(shí)，就有發(fā)生脆性破壞的危險(xiǎn)?；鼗鸫嗷F(xiàn)象具有可逆性，將已經(jīng)脆化了的鋼加熱到600℃以上，然后急冷，鋼材就可以恢復(fù)到原來(lái)的韌性。

要防止回火脆性破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)，就要從以下幾點(diǎn)考慮：1、盡量減少鋼中P、Sb、Sn、As等雜質(zhì)元素的含量；2、采用真空碳脫氧（VCD）的冶煉工藝，將Si的含量降低；3、制造中應(yīng)選擇合適的熱處理工藝，使鋼材既能滿(mǎn)足規(guī)定的力學(xué)要求，又具有優(yōu)越的抗回火脆性性能這一綜合指標(biāo)；4、在開(kāi)停工時(shí)必須采用較高的最低升壓溫度。這就是熱態(tài)型開(kāi)停工方法。即在開(kāi)工時(shí)先升溫后升壓，停工時(shí)先降壓后降溫。API推薦MPT（最低升壓溫度）為93℃；5、采用合適的開(kāi)停工升降溫速度，建議溫度小于150℃時(shí)，升溫速度不超過(guò)25℃/h為宜。反應(yīng)器的選材加氫反應(yīng)器選材的基本要求

1）應(yīng)符合適用范圍所規(guī)定的化學(xué)成分、常溫和高溫力學(xué)性能以及設(shè)計(jì)提出的附加要求；2）應(yīng)具有良好的內(nèi)質(zhì)特性（致密性、純凈性和均質(zhì)性），這對(duì)于厚鋼板和大截面鍛件尤為重要；3）應(yīng)具有能在苛刻環(huán)境下長(zhǎng)期使用的耐環(huán)境脆化特性性能；4）經(jīng)濟(jì)上要合理。主要依據(jù)：（1）應(yīng)滿(mǎn)足抗高溫氫腐蝕的要求；（2）應(yīng)滿(mǎn)足抗硫化氫和氫共存時(shí)的腐蝕要求（3）應(yīng)滿(mǎn)足抗回火脆性性能的要求。

制造加氫反應(yīng)器的常用材料制造加氫反應(yīng)器的常用材料一般為Cr-Mo鋼系，因?yàn)檫@些鋼材既具有優(yōu)良的抗高溫氫腐蝕性能，又有良好的短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)高溫力學(xué)性能。根據(jù)不同的溫度和壓力，一般都選用

1Cr-0.5Mo；

1.25Cr-0.5Mo；

2.25Cr-1Mo；

2.25Cr-1Mo0.25V；

3Cr-1Mo0.25V；加釩（V）改進(jìn)型Cr-Mo鋼的優(yōu)點(diǎn)1、強(qiáng)度高2、抗氫腐蝕性能明顯提高3、抗氫脆性能明顯改善4、抗回火脆化性能更好5、抗輕致剝離裂紋能力優(yōu)越加氫反應(yīng)器的在役檢驗(yàn)在役檢驗(yàn)的主要實(shí)施手段在役檢驗(yàn)的主要手段是無(wú)損檢測(cè)方法。包括采用目視檢查(VT)、磁粉檢測(cè)(MT)、滲透檢測(cè)(PT)和超聲檢測(cè)(UT)。尤其超聲檢測(cè)是一種有效的檢測(cè)手段。有條件時(shí)可采用TOFD檢測(cè)技術(shù)，它比一般的超聲檢測(cè)，具有裂紋檢出的概率高，檢出裂紋的定位準(zhǔn)確性高和檢出裂紋大小的定量準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)。反應(yīng)器開(kāi)、停工注意的問(wèn)題有哪些？（1）對(duì)于采用回火脆性敏感性較強(qiáng)的鋼材（如21/4Cr-1Mo鋼）制造的反應(yīng)器，在初次開(kāi)工運(yùn)行后的重新開(kāi)停工時(shí)，應(yīng)采用熱態(tài)開(kāi)停車(chē)方案。既開(kāi)工時(shí)先升溫再升壓，停工時(shí)先降壓再降溫。例：當(dāng)反應(yīng)器開(kāi)始升壓時(shí)，在操作溫度升到135℃以前，操作壓力不得超4.41Mpa，同理，當(dāng)反應(yīng)器降壓時(shí)，操作壓力降至4.41Mpa之前，其操作溫度必須維持在135℃以上。（鉻鉬鋼回火脆性）（2）停工時(shí)應(yīng)采取使藏氫能充分釋放出去的方案。如在停工過(guò)程中宜有一段300～350℃的保持時(shí)間。（氫脆、堆焊層剝離）（3）推薦開(kāi)工和停工時(shí)的升溫和降溫速度分別不要超過(guò)25℃~30℃/h和25℃／h，當(dāng)反應(yīng)器的操作溫度在93℃以上時(shí)，其降溫速度應(yīng)盡可能緩慢,盡量避免本體和物件形成不均勻的溫度分布而引起較大的熱應(yīng)力。（鉻鉬鋼回火脆性、氫脆、堆焊層剝離）（4）開(kāi)停工時(shí)，應(yīng)盡量避免反應(yīng)器中有液相水和氧氣的存在（連多硫酸）。（5）當(dāng)不要更換催化劑時(shí)，應(yīng)將反應(yīng)器與整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)隔開(kāi)，并加氮?dú)饧右员３只蚓S持反應(yīng)器處于熱態(tài)（壁溫100℃以上）。（鉻鉬鋼回火脆性）（6）當(dāng)需要更換催化劑時(shí)，在催化劑卸出后將反應(yīng)器內(nèi)部清理干凈，停工期間應(yīng)盡量避免奧氏體不銹鋼內(nèi)件和堆焊層與空氣接觸，目的是防止連多硫酸（H2SXOG）形成，進(jìn)而引起奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。建議用堿性溶液進(jìn)行中和處理。

(7)要盡量避免非計(jì)劃停工氫脆、堆焊層剝離冷換設(shè)備

熱量從高溫流體穿過(guò)壁面?zhèn)鬟f給低溫流體的過(guò)程稱(chēng)為傳熱過(guò)程。傳熱過(guò)程往往是導(dǎo)熱、熱對(duì)流和熱輻射三種基本熱量傳遞方式的組合。

墻體內(nèi)壁室外空氣對(duì)流換熱室內(nèi)空氣導(dǎo)熱墻體外壁對(duì)流與輻射換熱如冷庫(kù)墻體的傳熱方式如換熱器中冷熱流體的熱交換過(guò)程高溫流體

對(duì)流換熱

低溫流體

固體表面另一側(cè)

導(dǎo)熱

固體表面一側(cè)

對(duì)流換熱

傳熱過(guò)程

（3）傳熱過(guò)程至少由兩種熱量傳遞的基本方式組合而成

。

（1）傳熱過(guò)程至少由三個(gè)熱量傳遞的環(huán)節(jié)串聯(lián)組合而成。

傳熱過(guò)程特點(diǎn)

（2）根據(jù)能量守恒的原則，穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)傳遞的熱流量相等。

如導(dǎo)熱+對(duì)流換熱如空氣流過(guò)暖氣散熱器輻射

對(duì)流+如鍋爐爐膛里的煙氣換熱器的分類(lèi)

換熱器按用途分類(lèi)：冷卻器；冷凝器；加熱器；換熱器；再沸器；蒸氣發(fā)生器；廢熱(或余熱)鍋爐換熱器按換熱方式分類(lèi)：直接接觸式換熱器；蓄熱式換熱器；間壁式換熱器間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體通過(guò)隔離流體的固體壁面進(jìn)行熱量傳遞，兩流體之間因有器壁分開(kāi)，故互不接觸。其在煉廠中應(yīng)用最為廣泛，按其結(jié)構(gòu)分為：管式換熱器和板式換熱器工作原理

1、板式換熱器板片組裝時(shí)，兩組交替排列，板與板之間用粘結(jié)劑把橡膠密封板條固定好,換熱板片壓成各種波紋形，以增加換熱面積和剛性，并能使流體在低流速成下形成湍流，以達(dá)到強(qiáng)化傳熱的效果。板上的四個(gè)角孔，形成了流體的分配管和泄集管，兩種換熱介質(zhì)分別流入各自流道，形成逆流或并流通過(guò)每個(gè)板片進(jìn)行熱量的交換。板式換熱器雖然有很高的傳熱效率，但由于其強(qiáng)度低，密封性能差，故其應(yīng)用受到了限制。因此在石油化工行業(yè)中應(yīng)用較多的是管式換熱器。2、管式換熱器管殼式換熱器是由一個(gè)殼體和包含許多管子的管束所構(gòu)成，冷、熱流體之間通過(guò)管壁進(jìn)行換熱的換熱器。管式換熱設(shè)備具體可分為:1、管殼式換熱設(shè)備2、套管式換熱設(shè)備3、水浸式冷卻器4、空氣冷卻器。套管式換熱設(shè)備套管式換熱器由兩根不同直徑、同心組裝的直管和連接內(nèi)管的U形彎管所組成,進(jìn)行換熱的兩種流體分別進(jìn)入內(nèi)管和內(nèi)、外管的環(huán)形通道進(jìn)行換熱(通常采用逆流方式)。當(dāng)需要較大傳熱面積時(shí)，可將幾段套管串聯(lián)排列。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：金屬消耗量大，且彎管連接處易發(fā)生泄漏。套管式換熱設(shè)備E-114水浸式冷卻器以金屬管子繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀，并沉浸在容器內(nèi)的液體中。*管殼式換熱設(shè)備從本裝置實(shí)際情況出發(fā)，下面主要介紹幾種常見(jiàn)的管殼式換熱器。1、固定管板式換熱器(P109)

殼體與傳熱管壁溫度之差大于50C，加補(bǔ)償圈，也稱(chēng)膨脹節(jié)，當(dāng)殼體和管束之間有溫差時(shí)，依靠補(bǔ)償圈的彈性變形來(lái)適應(yīng)它們之間的不同的熱膨脹。

管層需經(jīng)常清洗，殼層介質(zhì)清潔不易結(jié)垢。2、浮頭式換熱器（P190）鉤圈結(jié)構(gòu)3、U型管式換熱器U形管式換熱器適用于冷熱流體溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢、管內(nèi)走清潔不結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性較大的流體的場(chǎng)合。U形彎頭處不易清洗，所以管程介質(zhì)應(yīng)是無(wú)雜質(zhì)，不易結(jié)垢的物料。另外管束中部管子不能檢修更換，堵管后管子報(bào)廢率較高。管內(nèi)流體從換熱管一端經(jīng)過(guò)U形彎曲段流向另一端一次，稱(chēng)為兩程。兩管程以上就需要在管板上設(shè)置分程隔板來(lái)實(shí)現(xiàn)分程。4、釜式換熱器

管殼式換熱器流體的流程

一種流體走管內(nèi)、稱(chēng)為管程，另一種流體走管外、稱(chēng)為殼程。管內(nèi)流體從換熱管一端流向另一端一次，稱(chēng)為一程。對(duì)U形管換熱器，管內(nèi)流體從換熱管一端經(jīng)過(guò)U形彎曲段流向另一端一次，稱(chēng)為兩程。分程方式管式換熱器流體流道的選擇

（1）不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便。（2）腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時(shí)受到腐蝕。（3）壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力。（4）有毒的液體宜走管程。（5）流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜。（6）需要被冷卻物料一般選殼程，便于散熱。（7）飽和蒸汽宜走殼程，飽和蒸汽比較清潔，而且冷凝液容易排出。換熱器結(jié)構(gòu)1、管箱作用：分配與集中管程流體；在多管程換熱器中起著分隔管程、改變流向的作用2、折流板

常用折流板有弓形和圓盤(pán)-圓環(huán)形兩種3、拉桿和定距管

4、管板和管子的連接

管板是換熱器的主要部件之一，一般采用圓形平板，在板上開(kāi)孔并裝設(shè)換熱管。管板還起分隔管程和殼程空間、避免冷熱流體混合的作用。換熱管是換熱器的傳熱元件，需要根據(jù)工藝條件(介質(zhì)壓力、溫度、物性)來(lái)選擇。（外徑×壁厚），長(zhǎng)度按規(guī)定決定

換熱管尺寸φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm無(wú)縫鋼管φ25×2和φ38×2.5mm不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)管長(zhǎng)1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等

換熱器的換熱管長(zhǎng)度與公稱(chēng)直徑之比，一般在4～25之間，常用的為6～10。立式換熱器，其比值多為4～6。換熱管規(guī)格換熱管結(jié)構(gòu)

換熱管一般采用無(wú)縫鋼管。為了強(qiáng)化傳熱效果，可制成翅片管、螺旋槽管等。換熱管型式光管強(qiáng)化傳熱管螺旋槽管螺紋管翅片管（在給熱系數(shù)低側(cè)）

多用光管，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，為強(qiáng)化傳熱，也采用強(qiáng)化傳熱管。

管板和管子的連接方式有脹接和焊接。

脹接脹接連接是利用管子與管板材料的硬度差（管子硬度低于管板硬度），使管孔中的管子在脹管器的作用下直徑變大并產(chǎn)生塑性變形，而管板只產(chǎn)生彈性變形，脹管后管板在彈性恢復(fù)力的作用下與管子外表緊緊貼合在一起，達(dá)到密封和緊固連接的目的。

當(dāng)溫度升高時(shí)，由于蠕變現(xiàn)象的作用可能引起接頭脫落或松動(dòng)，發(fā)生泄漏。因此，脹接適用于換熱管為碳鋼，管板為碳鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力不超過(guò)4MPa、設(shè)計(jì)溫度不超過(guò)350℃，且無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。焊接焊接連接是將換熱管的端部與管板焊在一起，工藝簡(jiǎn)單、不受管子和管板材料硬度的限制，且在高溫高壓下仍能保持良好的連接效果，所以對(duì)于碳鋼或低合金鋼，溫度在300℃以上，大都采用焊接連接

脹焊結(jié)合兩種形式：①?gòu)?qiáng)度脹加密封焊脹接承受作用力，焊接保證密封性。焊接厚度一般為1—2mm，不影響脹接強(qiáng)度。②強(qiáng)度焊加密封脹（我裝置多采用此種）焊接承受作用力，脹接只消除間隙。脹焊結(jié)合適用場(chǎng)合：密封要求高，承受振動(dòng)、有縫隙腐蝕及采用符合鋼板的場(chǎng)合換熱管排列方式

三角形排列緊湊，傳熱效果好，同一板上管子比正方形多排10%左右，同一體積傳熱面積更大。適用于殼程介質(zhì)污垢少，且不需要進(jìn)行機(jī)械清洗的場(chǎng)合。（1）正三角形和轉(zhuǎn)角正三角形排列

流體流動(dòng)方向流體流動(dòng)方向正三角形排列轉(zhuǎn)角正三角形排列（2）正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列

管間形成一條直線(xiàn)通道，便于機(jī)械清洗。要經(jīng)常清洗管子外表面上的污垢時(shí)，多用正方形排列。流體流動(dòng)方向流體流動(dòng)方向轉(zhuǎn)角正方形排列正方形排列（3）組合排列法

在多程換熱器中多采用組合排列方法。即每一程中都采用三角形排列法，而在各程之間，為了便于安裝隔板，則采用正方形排列法，如圖7－20。換熱器的型號(hào)換熱器主要部件的分類(lèi)及代號(hào)P165現(xiàn)已以本裝置E-106為例：BIU800-2.464/3.08-209-6/19-4。B:封頭管箱；I:U形管殼體；U:U形管束；800：公稱(chēng)直徑800mm；2.4645/3.08：管殼層設(shè)計(jì)壓力2.464Mpa，3.08Mpa；209：換熱面積209m2；6/19：管子長(zhǎng)6m外徑19mm；4：四管程。換熱器的日常維護(hù)1、日常操作應(yīng)特別注意防止溫度、壓力的波動(dòng)，絕不允許超溫超壓運(yùn)行！2、正確開(kāi)停換熱器順序

先投冷后投熱先關(guān)熱后關(guān)冷冷流熱流冷流投關(guān)換熱器的日常維護(hù)要點(diǎn)P166日常操作應(yīng)特別注意防止溫度、壓力的波動(dòng)，首先應(yīng)保證壓力穩(wěn)定，絕不允許超壓運(yùn)行。操作要點(diǎn)P166溫度升降時(shí)特別需要注意；冷卻水溫度不要超過(guò)所需要的度數(shù)、要充分注意壓力、溫度異常上升。1、應(yīng)經(jīng)常對(duì)管殼層介質(zhì)溫度、壓降進(jìn)行檢查，分析泄漏和結(jié)垢情2、管子損壞導(dǎo)致泄漏時(shí)應(yīng)及時(shí)更換或堵管。3、對(duì)易結(jié)垢的換熱器及時(shí)進(jìn)行清洗。4、操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，定時(shí)巡檢5、經(jīng)常檢查換熱器的振動(dòng)情況。6、裝置系統(tǒng)蒸汽吹掃時(shí)，應(yīng)盡可能避免對(duì)有涂層的冷換設(shè)備進(jìn)行吹掃，工藝上避免不了，應(yīng)嚴(yán)格控制吹掃溫度不大于200℃，以免破壞涂層塔設(shè)備P151塔器是進(jìn)行氣—液或液—液傳質(zhì)、傳熱的設(shè)備。第一節(jié)概述一、塔設(shè)備的作用和分類(lèi)二、評(píng)價(jià)塔設(shè)備的基本性能指標(biāo)一、塔設(shè)備的作用和分類(lèi)

塔設(shè)備基本作用有兩個(gè)：1、塔器是進(jìn)行氣—液或液—液傳質(zhì)（同時(shí)伴隨有傳熱）的設(shè)備。它的基本功能是給兩相介質(zhì)提供充分接觸的機(jī)會(huì)，使傳質(zhì)過(guò)程有效的進(jìn)行。

2、使接觸后的氣液兩相及時(shí)分開(kāi)，互不夾帶。幾個(gè)有關(guān)的工藝概念1．溶液的沸騰不同性質(zhì)的液體在同一壓力下其沸點(diǎn)是不同的，所以?xún)煞N以上相互溶解的液體組成的溶液，在同一壓力下各組分的沸點(diǎn)自然也是不相同的。沸點(diǎn)低的組分由于其揮發(fā)度高，因此同一壓力和溫度下，其在溶液蒸氣中的分子比例大于它在溶液中的分子比例，而沸點(diǎn)高的組分由于揮發(fā)度低，故在溶液蒸氣中的比例小于其在溶液中的比例。利用溶液的這一特性，通過(guò)在一定壓力下加熱的方式，可將溶液中各組分相互分離。2．溶液的相平衡在氣、液系統(tǒng)中，單位時(shí)間內(nèi)液相汽化的分子數(shù)與氣相冷凝的分子數(shù)相等時(shí)，氣、液兩相達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，這種狀態(tài)稱(chēng)為氣、液的相平衡狀態(tài)。這時(shí)其系統(tǒng)內(nèi)各狀態(tài)參數(shù)，如溫度、壓力及組成等都是一定的，不隨時(shí)間的改變而改變。液相中各組分的蒸氣分壓等于氣相中同組分的分壓，液相的溫度等于氣相的溫度，當(dāng)任一相的溫度變化時(shí)，勢(shì)必引起其它組分量的變化。3．傳質(zhì)在煉油、化工生產(chǎn)中，將物質(zhì)借助于分子擴(kuò)散的作用從一相轉(zhuǎn)移到另一相的過(guò)程稱(chēng)為傳質(zhì)過(guò)程。液體混合物的蒸餾分離；利用液體溶劑的選擇作用吸收氣體混合物中的某一組分；利用萃取方法分離液體混合物的過(guò)程等，都屬于傳質(zhì)過(guò)程。4．蒸餾、精餾通過(guò)加熱、汽化、冷凝、冷卻的過(guò)程使液體混合物中不同沸點(diǎn)的組分相互分離的方法稱(chēng)為蒸餾。若液體混合物中各組分沸點(diǎn)相差較大，加熱時(shí)低沸點(diǎn)的組分優(yōu)先于高沸點(diǎn)的組分而大量汽化，因此易于分離。但若液體混合物中各組分沸點(diǎn)相差不大或分餾精度要求較高，采用一般的蒸餾方法效果不好，這時(shí)應(yīng)采用精餾的方法。精餾就是多次汽化與冷凝的一種復(fù)雜的蒸餾過(guò)程，也可以看作是蒸餾的串聯(lián)使用。

5．原油的餾程原油是烴類(lèi)和非烴類(lèi)組成的復(fù)雜混合物，每一種成分都有其自身的特性，但許多成分其沸點(diǎn)、密度等物理特性都很相近，若要將其逐一分離出來(lái)是很困難的，也是沒(méi)有必要的。在實(shí)際生產(chǎn)中是將原油分為幾個(gè)不同的沸點(diǎn)范圍，加以利用。如原油中沸點(diǎn)在40~205℃之間的組分稱(chēng)為汽油；180~300℃之間的組分稱(chēng)為煤油；250~350℃之間的組分稱(chēng)為柴油；350~520℃之間的組分稱(chēng)為潤(rùn)滑油；520℃以上的組分稱(chēng)為重質(zhì)燃料油。這樣一些溫度范圍稱(chēng)為餾程，在同一餾程內(nèi)的餾出物稱(chēng)為餾分。

塔的主要結(jié)構(gòu)作為一個(gè)塔器（無(wú)論怎么分類(lèi)），一般由以下幾個(gè)主要部分組成：塔體包括筒體、端蓋主要是橢圓封頭及聯(lián)接法蘭等。內(nèi)件指塔盤(pán)或填料再或者其他的支承裝置。支座支撐塔體的底座，一般為裙座。附件人孔、進(jìn)出料接管、各類(lèi)儀表接管、液體和氣體的分配裝置以及塔外的扶梯、平臺(tái)、外保溫等。塔設(shè)備的分類(lèi)按氣液接觸的基本構(gòu)件分：板式塔、填料塔按操作壓力分：減壓塔、常壓塔、加壓塔按化工單元分：精餾塔、吸收塔、解析塔、抽提塔按操作壓力分類(lèi)常壓塔：p<0.1MPa加壓塔:p≧0.1低壓：0.1≦p<1.6中壓：1.6≦P<10高壓：10≦P<100超高壓：p≧100按用途分類(lèi)1.精餾塔利用液體混和物中各組分揮發(fā)度的不同來(lái)分離其各液體組分的操作稱(chēng)為蒸餾，反復(fù)多次蒸餾的過(guò)程稱(chēng)為精餾，實(shí)現(xiàn)精餾操作的塔設(shè)備稱(chēng)為精餾塔。2.吸收塔、解吸塔利用混合氣中各組分在溶液中溶解度的不同，通過(guò)吸收液體來(lái)分離氣體的工藝操作稱(chēng)為吸收；將吸收液通過(guò)加熱等方法使溶解于其中的氣體釋放出來(lái)的過(guò)程稱(chēng)為解吸。實(shí)現(xiàn)吸收和解吸操作過(guò)程的塔設(shè)備稱(chēng)為吸收塔、解吸塔。3.萃取塔對(duì)于各組分間沸點(diǎn)相差很小的液體混和物，利用一般的分離方法難以奏效，這時(shí)可在液體混和物加入某種沸點(diǎn)較高的溶劑（稱(chēng)為萃取劑）；利用混合液中各組分在萃取劑中溶解度的不同，將它們分離，這種方法稱(chēng)為萃?。ㄒ卜Q(chēng)為抽提）。板式塔填料塔板式塔、填料塔的工作原理板式塔內(nèi)設(shè)有若干層塔板，液體由上向下逐級(jí)流過(guò)塔板，并在各層塔板上形成液層，氣體由下向上穿過(guò)各層塔板，氣液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸傳熱傳質(zhì)。填料塔內(nèi)裝有各種形式的固體填充物即填料，液體由噴淋裝置均勻分布于填料層上，氣液在填料的潤(rùn)濕表面上進(jìn)行接觸傳熱傳質(zhì)。二、評(píng)價(jià)塔設(shè)備的基本性能指標(biāo)1、生產(chǎn)能力(大)：?jiǎn)挝凰孛嫔蠁挝粫r(shí)間的處理量。2、分離效率（高）：板式塔：每層塔板所能達(dá)到的分離程度；填料塔：?jiǎn)挝桓叨忍盍蠈铀苓_(dá)到的分離程度。3、操作彈性（寬）：塔的最大處理量與最小處理量之比。4、流動(dòng)阻力（小）：主要指氣相阻力，即氣相通過(guò)每層塔板或單位高度填料層的壓降。

除上述幾項(xiàng)主要性能外，塔的造價(jià)、安裝及維修的難易以及長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性等因素也是必須考慮的實(shí)際問(wèn)題。什么樣的塔是性能優(yōu)良的塔？一、概述

二、填料塔結(jié)構(gòu)

三、填料特性和分類(lèi)第三節(jié)填料塔

一、概述

填料塔在塔內(nèi)設(shè)置填料為的是氣液兩相能夠達(dá)到更大的接觸面積。與板式塔相比，填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓降低、填料宜用耐腐蝕材料制造。一、填料塔結(jié)構(gòu)

填料塔除了塔體和填料外,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括:填料支承板液體分布裝置液體收集器除霧裝置柵板支承

升氣管式1、（填料）支承板主要用途是支撐塔內(nèi)的填料，同時(shí)又能保證氣液兩相順利通過(guò)。

駝峰式1）、柵板型2）、氣液分流型氣液分流型支承屬于高通量低壓降的支承裝置。其特點(diǎn)是為氣體及液體提供了不同的通道，避免了柵板式支承中氣液從同一孔槽中逆流通過(guò)。這樣既避免了液體在板上的積聚，又有利于液體的均勻再分配。常見(jiàn)的有駝峰式支承裝置升氣管式支承裝置為了限定填料在塔中的相對(duì)位置，不致于在氣、液沖擊下發(fā)生移動(dòng)、跳躍或撞擊，填料塔還應(yīng)安裝填料壓緊器或床層限制板，一般是對(duì)陶瓷填料安裝填料壓板，對(duì)金屬或塑料填料安裝床層限制板。1）填料壓緊器填料壓緊器又稱(chēng)填料壓板。將其自由放置于填料層上部，靠其自身的重量壓緊填料。當(dāng)填料層移動(dòng)并下沉?xí)r，填料壓板即隨之一起下落，故散裝填料的壓板必須有一定的重量。常用的填料壓緊板有柵條式和網(wǎng)板式填料壓板，均可制成整體式或分塊結(jié)構(gòu)，視塔徑大小及塔體結(jié)構(gòu)而定。2）填料限位器填料限位器又稱(chēng)床層定位器，用于金屬、塑料制成的散裝填料及所有規(guī)整填料。它的作用是防止高氣速、高壓降或塔的操作出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，填料向上移動(dòng)而造成填料層出現(xiàn)空隙，從而影響塔的傳質(zhì)效率。2、液體分布裝置由于氣體上升過(guò)程中在填料截面上分布是不均勻的，中央氣速大，靠近塔壁氣速小，這樣對(duì)下流的液體的作用也就不一樣，使得液體流經(jīng)填料層時(shí)有向塔壁傾斜流動(dòng)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“壁流”，這樣在一定高度的填料層內(nèi)，中心部分填料便不能被潤(rùn)濕，形成了所謂的“干錐”。使氣、液兩相不能充分的接觸，降低了塔的效率。為了減少和消除壁流，避免干錐現(xiàn)象發(fā)生，所以設(shè)置了液體分布裝置，使液體被均勻分布在整個(gè)塔截面的填料上。不同部位設(shè)置的液體分布裝置作用相同、結(jié)構(gòu)不同，為區(qū)別將最上層填料上部的液體分布裝置稱(chēng)為噴淋裝置，而將填料層之間設(shè)置的分布裝置稱(chēng)為液體再分布裝置。2、液體分布裝置蓮蓬頭分布器多孔管式分布器1）塔頂液體分布裝置1200mm以下600mm以下300mm以下3000mm以下多支管?chē)姙⑵鞴苁絿姙⑵?）液體再分布器盤(pán)式液體再分布器截錐式液體再分布器

適用于直徑小于1000mm的塔3、液體出口的液體收集器4、氣體出口的除霧裝置絲網(wǎng)除霧器折板除霧器用來(lái)除去填料層頂部逸出氣體夾帶的液滴，安裝在液體分布器的上方。增大比表面積，使單位體積內(nèi)傳質(zhì)面積增大，使氣液兩相更好的接觸。（1）填料特性1）比表面積σ

單位體積填料層所具有的表面積稱(chēng)為填料的比表面積，單位為m2/m3。顯然，值大有利于增大傳質(zhì)面積。2）空隙率ε

單位體積填料層所具有的空隙體積稱(chēng)為填料的空隙率，其單位為m3/m3。值大，氣液通過(guò)能力大，流動(dòng)阻力小，壓降小。3）填料因子(σ/ε3)

填料因子代表填料的流體力學(xué)特性，單位1/m。值小，表明流動(dòng)阻力小，液泛（夾帶液泛）速度較高。此外填料還應(yīng)質(zhì)量輕、造價(jià)低，堅(jiān)固耐用，不易堵塞，耐腐蝕等。

5、填料拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)（2）、填料分類(lèi)常用的填料可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類(lèi)。散裝填料在塔內(nèi)可亂堆，也可以整砌。稱(chēng)規(guī)整填料，這種填料分離效果好、壓降低，適用于在較高的氣速或較小的回流比下操作。

1）拉西環(huán)（Raschigring）填料

優(yōu)點(diǎn)：易于制造，價(jià)格低廉，且對(duì)它的研究較為充分，所以在過(guò)去較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：液體常存在嚴(yán)重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤(rùn)濕率較低，因而傳質(zhì)速率也不高。

在拉西環(huán)基礎(chǔ)上衍生了θ環(huán)、十字環(huán)等，其基本改進(jìn)是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面積。拉西環(huán)2）鮑爾環(huán)（Pallring）填料

同尺寸的鮑爾環(huán)與拉西環(huán)雖有相同的比表面積和空隙率，但鮑爾環(huán)在其側(cè)壁上的小孔可供氣液流通，使環(huán)的內(nèi)壁面得以充分利用。比之拉西環(huán)，鮑爾環(huán)不僅具有較大的生產(chǎn)能力和較低的壓降，且分離效率較高，溝流現(xiàn)象也大大降低。

鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應(yīng)用十分廣泛?？捎商沾伞⒔饘倩蛩芰现瞥?。塑料鮑爾環(huán)金屬鮑爾環(huán)3）階梯環(huán)（Stairring）填料

階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約10%，壓降則可降低25%，且由于填料間呈多點(diǎn)接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。

階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開(kāi)孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。4）弧鞍形、矩鞍形填料

優(yōu)點(diǎn)：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料性能優(yōu)于拉西環(huán)。相鄰弧鞍形填料易相互套疊，使填料有效表面降低，從而影響傳質(zhì)速率。

矩鞍填料的兩端為矩形，且填料兩面大小不等?？朔嘶“疤盍舷嗷ブ丿B的缺點(diǎn)，填料的均勻性得到改善。液體分布均勻，氣液傳質(zhì)速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)填料。

5）規(guī)整填料

規(guī)整填料一般由波紋狀的金屬網(wǎng)或多孔板重疊而成。

優(yōu)點(diǎn)：空隙大，生產(chǎn)能力大，壓降小。流道規(guī)則，只要液體初始分布均勻，則在全塔中分布也均勻，因此規(guī)整填料具有很高的傳質(zhì)效率。缺點(diǎn)：造價(jià)較高，易堵塞、難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難分離或分離要求很高的情況。

本裝置有填料塔（酸性水汽提塔）1座。參數(shù)如下。塔設(shè)備的常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法填料塔達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)統(tǒng)稱(chēng)為故障。填料塔的故障可由一個(gè)因素引起，也可能同時(shí)由多個(gè)因素引起，故障診斷者應(yīng)對(duì)塔及其附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)及有關(guān)方面的知識(shí)有很深的了解，了解得越多，故障診斷越容易。故障診斷應(yīng)從最簡(jiǎn)單最明顯處著手，可遵循以下步驟:若故障嚴(yán)重，涉及安全、環(huán)?；虿荒芫S持生產(chǎn)，應(yīng)立即停車(chē)，分析、處理故障。若故障不嚴(yán)重，應(yīng)在盡量減少對(duì)安全、環(huán)境及利潤(rùn)損害的前提下繼續(xù)運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中取得數(shù)據(jù)及一些特征現(xiàn)象，在不影響生產(chǎn)的前提下，做一些操作變動(dòng)，以取得更多的數(shù)據(jù)和特征現(xiàn)象。如有可能還可進(jìn)行全回流操作，為故障分析提供分析數(shù)據(jù)。分析塔過(guò)去的操作數(shù)據(jù)，或與同類(lèi)裝置相比較，從中找出相同與不同點(diǎn)。若塔操作由好變壞，找出變化時(shí)間及變化前后的差異，從而找出原因。故障診斷不要只限于塔本身，塔的上游裝置及附屬設(shè)備，如泵、換熱器以及管道等都應(yīng)在分析范疇內(nèi)。儀表讀數(shù)及分析數(shù)據(jù)錯(cuò)誤可能導(dǎo)致塔的不良操作。每當(dāng)故障出現(xiàn)，首先對(duì)儀表讀數(shù)及分析數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，特別要進(jìn)行物料平衡，熱量平衡及相平衡分析，以確定其準(zhǔn)確性。壓力容器一、壓力容器定義只有同時(shí)滿(mǎn)足下列三個(gè)條件的容器，才稱(chēng)之為壓力容器：（1）最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓，不含液體靜壓力）（2）設(shè)計(jì)壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa·L；（3）盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下二、壓力容器的重要性壓力容器在使用中如果發(fā)生爆炸，會(huì)造成災(zāi)難性事故。歷史上曾多次發(fā)生過(guò)使成百人傷亡的壓力容器爆炸事故，就是小型液化石油氣瓶的爆炸也會(huì)造成人身傷亡；石化企業(yè)有許多設(shè)備都在高溫高壓狀態(tài)下運(yùn)行，內(nèi)部含有有毒有害物質(zhì)的也不在少數(shù)。所以，保證壓力容器安全運(yùn)行極為重要！三、壓力容器的分類(lèi)（1）按壓力容器的設(shè)計(jì)壓力（P）分：①低壓容器（代號(hào)L）

0.1MPa≤

P＜1.6MPa②中壓容器（代號(hào)M）

1.6MPa≤

P＜10MPa③高壓容器（代號(hào)H）

10MPa≤

P＜100MPa④超高壓容器（代號(hào)U）

P≥

100MPa（2）按壓力容器在生產(chǎn)工藝過(guò)程中的作用原理分：①反應(yīng)容器（代號(hào)R）：主要是用于完成介質(zhì)的物理變化和化學(xué)反應(yīng)的壓力容器。②換熱容器（代號(hào)E）：主要是用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器。③分離容器（代號(hào)S）：主要是用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器。④儲(chǔ)存容器（代號(hào)V）：主要是用于儲(chǔ)存、承裝氣體、液體、液化氣等介質(zhì)的壓力容器。（3）壓力容器類(lèi)別劃分介質(zhì)分組：第一組：毒性程度-極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)；易爆介質(zhì)；液化氣體第二組：第一組以外的毒性程度：極度危害最高容許濃度小于0.1mg/m3；高度危害最高容許濃度0.1～1.0mg/m3；中度危害最高容許濃度1.0～10.0mg/m3；輕度危害最高容許濃度大于等于10.0mg/m3。易爆介質(zhì)：指氣體或液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于等于20%。爆炸上（下）限：指可燃蒸氣、氣體或粉塵與空氣所組成的混合物遇火源即能發(fā)生爆炸的最高（低）濃度；可燃物質(zhì)濃度低于下限或大于上限均不爆炸。壓力容器類(lèi)別的劃分應(yīng)當(dāng)根據(jù)介質(zhì)特性，按照以下要求選擇類(lèi)別劃分圖，再根據(jù)設(shè)計(jì)壓力P（Mpa）和容積V（L），標(biāo)出坐標(biāo)點(diǎn)，確定容器所屬類(lèi)別（I類(lèi)、II類(lèi)、III類(lèi)）：對(duì)于第一組介質(zhì)，壓力容器的分類(lèi)見(jiàn)圖A-1；對(duì)于第二組介質(zhì)，壓力容器的分類(lèi)見(jiàn)圖A-2。

（4）壓力容器級(jí)別劃分A1級(jí)：超高壓容器,高壓容器

A2級(jí)：第三類(lèi)低,中壓容器;

A3級(jí)：球形儲(chǔ)罐現(xiàn)場(chǎng)組焊或球殼板制造;

A4級(jí)：非金屬壓力容器;

A5級(jí)：醫(yī)用氧艙相關(guān)參數(shù)（1）壓力壓力：垂直作用于單位面積上的力稱(chēng)為壓力。工作壓力：正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。設(shè)計(jì)壓力：設(shè)定的容器頂部最高壓力，其值不低于工作壓力。試驗(yàn)壓力：是指容器在壓力試驗(yàn)時(shí)，容器頂部的壓力。（2）溫度設(shè)計(jì)溫度：是指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度，標(biāo)志在銘牌上的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)是殼體設(shè)計(jì)溫度的最高值或最低值。試驗(yàn)溫度：是指壓力容器在壓力試驗(yàn)時(shí)，殼體的金屬溫度。（3）厚度計(jì)算厚度：是指壓力容器各部分元件按公式計(jì)算出的厚度。設(shè)計(jì)厚度：是指計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。名義厚度：是指設(shè)計(jì)厚度加鋼材負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。有效厚度：是指名義厚度減去鋼材負(fù)偏差和腐蝕裕量之后的厚度。四、壓力容器選材1、鋼材的分類(lèi)：碳鋼和合金鋼

碳鋼——含碳量小于2.06％的鐵碳合金。碳鋼的分類(lèi)：（1）按碳含量分：低碳鋼——含碳量小于0·25％中碳鋼——含碳量為0·25％～0·55%

高碳鋼——含碳量大于0·55%

（2）按S、P含量分：普通碳鋼（P≤0.045%,S≤0.050%）優(yōu)質(zhì)碳鋼（P、S≤0.035%）

合金鋼——為了提高鋼的性能(機(jī)械性能、工藝性能或物理、化學(xué)性能），在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金叫合金鋼。合金鋼按合金元素含量高低可分為低合金鋼（合金元素總含量小于等于5%）中合金鋼（合金元素總含量在5%~10%之間）高合金鋼（

合金元素總含量大于等于10%）。

2.鋼材的元素組成：鐵、碳、錳、硅、硫、磷基本元素一些其他金屬元素-----合金元素壓力容器用鋼中所包括的元素按作用可分為：

基本元素、添加元素和殘留元素對(duì)鋼的不同要求，添加不同的元素鐵、碳硫、磷、錳、硅、氧、氫、氮錳、鉬、釩、硼、、鎳等3、硫、磷、氫、氧元素對(duì)鋼的影響：硫——它和鐵生成的FeS易于r-Fe形成低熔點(diǎn)共晶體。會(huì)導(dǎo)致鋼材在高溫時(shí)破裂，則焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。磷——可使鋼材的強(qiáng)度、硬度增加、塑性和韌性下降。特別是會(huì)降低材料的低溫沖擊韌性。壓力容器用鋼的主要力學(xué)性能指標(biāo)：

金屬的力學(xué)性能就是金屬在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的特征。

壓力容器用材料的常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo)主要包括：強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性。

強(qiáng)度——指金屬材料在外力作用下對(duì)變形或斷裂的抗力。硬度——鋼材抵抗壓入物壓陷的能力。

塑性——金屬材料在外力作用下產(chǎn)生不能恢復(fù)原狀的永久變形而又不被破裂的能力。彈性——金屬材料在外力作用下產(chǎn)生變形，一旦外力除去,仍能回復(fù)原狀的性質(zhì)。韌性——指金屬材料抵抗沖擊負(fù)荷的能力。煉油裝置裝置常見(jiàn)材料10#和20#

10#與20#是煉廠常用碳鋼鋼管的材質(zhì)，10與20指的是鋼中的含碳量。即10#意思是鋼中含碳量為0.1%。20#意思是鋼中含碳量為0.2%。

Q235，Q245，Q345

Q代表的是這種材質(zhì)的屈服極限，后面的數(shù)字，就是指這種材質(zhì)的屈服值。在例如Q235的屈服值在235MPa左右。并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。Q235、Q245是一種常見(jiàn)的碳素鋼。Q345是一種低合金鋼。GB713-2008中：20R和20G合并為Q245R；16MnR和16Mng、19Mng合并為Q345R。與Q235、Q245相比Q345中錳含量的提高是屈服強(qiáng)度提高的主要原因。Q235和20#的力學(xué)性能是比較接近的，但20#在各項(xiàng)性能要求上比Q235更嚴(yán)格，一些要求不高的場(chǎng)合是可以替換的，不過(guò)對(duì)于承壓、沖壓等應(yīng)用的替換就要注意。以上三種為煉廠的常用鋼板。壓力容器結(jié)構(gòu)壓力容器一般由筒體(又稱(chēng)殼體)、封頭(又稱(chēng)端蓋)、法蘭、密封元件、開(kāi)孔與接管(人孔、手孔、視鏡孔、物料進(jìn)出口接管、液位計(jì)、流量計(jì)、測(cè)溫管、安全閥等)和支座以及其他各種內(nèi)件所組成。壓力表安全閥筒體封頭法蘭及密封件支座銘牌殼體（形狀不同）：為貯存物料或完成熱交換、化學(xué)反應(yīng)提供一個(gè)密閉的壓力空間。連接件：將容器和管道連接在一起的部件，一般采用法蘭螺栓連接結(jié)構(gòu)。密封元件：是可拆連接結(jié)構(gòu)的容器或管道中起密封作用的元件（墊片）。支座：支承容器。開(kāi)孔、接管：物料進(jìn)出孔、人孔、手孔等；是將壓力容器與介質(zhì)輸送管道或儀表等連接起來(lái)。壓力容器主要受壓元件：筒體、封頭（端蓋）、球殼板、換熱器管板、換熱管、膨脹節(jié)、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)板、法蘭、M36以上的設(shè)備主螺栓、人孔蓋、人孔法蘭、人孔接管以及直徑大于250mm的接管。易發(fā)生事故的構(gòu)件

1、壓力容器本體

2、壓力容器與外部管道或裝置焊接連接的第一道環(huán)向焊縫的焊接坡口、螺紋連接的第一個(gè)螺紋接頭、法蘭連接的第一個(gè)法蘭密封面、專(zhuān)用連接件或管件連接的第一個(gè)密封面。

3、壓力容器開(kāi)孔部分的承壓蓋及其緊固件。4、非受壓元件與壓力容器本體連接的焊接接頭。壓力容器的安全附件壓力容器的安全附件是為防止容器超溫、超壓、超負(fù)荷而裝設(shè)在設(shè)備上的一種安全裝置。壓力容器的安全附件較多，但最常用的安全附件有安全泄壓裝置（安全閥、爆破片、防爆帽）、壓力表、液位計(jì)等。安全閥安全閥按作用原理分類(lèi)，可以分為直接作用式安全閥和非直接作用式安全閥。整定壓力：安全閥在運(yùn)行條件下開(kāi)始開(kāi)啟的預(yù)定壓力。一般不大于容器的設(shè)計(jì)壓力回座壓力：安全閥泄放動(dòng)作完成后閥瓣與閥座重新接觸，閥門(mén)開(kāi)啟高度為零，介質(zhì)停止連續(xù)流出時(shí)安全閥入口處的靜壓力。直接作用式

最常見(jiàn)的就是彈簧式

彈簧式安全閥特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)輕便緊湊，靈敏度也較高，安裝位置不受?chē)?yán)格限制，是壓力容器最常選用的一種安全閥。

另外，因?qū)φ駝?dòng)的敏感性差，也可用于移動(dòng)式壓力容器。

這種安全閥的缺點(diǎn)是不能迅速開(kāi)啟至?xí)稠樑欧?，排放泄壓滯后性明顯。主要原因是施加在閥瓣上的載荷會(huì)隨著閥的開(kāi)啟而發(fā)生變化。因?yàn)殡S著閥瓣的升高，彈簧的壓縮量增大，作用在閥瓣上的力也隨之增加，所以必須通過(guò)內(nèi)壓的繼續(xù)升高來(lái)抵消彈簧因壓縮而增加的力，使安全閥有足夠的開(kāi)啟高度來(lái)確保排氣量。這就造成彈簧式安全閥的開(kāi)啟壓力略小于排放壓力。

此外，彈簧還會(huì)因長(zhǎng)期受高溫的影響而導(dǎo)致彈力減小，故高溫容器使用時(shí)，需考慮彈簧的隔熱或散熱問(wèn)題。非直接作用式（1）先導(dǎo)式安全閥先導(dǎo)式安全閥是一種由主閥和導(dǎo)閥組成的安全閥，導(dǎo)閥響應(yīng)系統(tǒng)介質(zhì)壓力自身動(dòng)作從而控制主閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作介質(zhì)壓力導(dǎo)閥主閥爆破片壓力容器上裝有爆破片裝置時(shí)，爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力不得大于該容器的設(shè)計(jì)壓力，并且爆破片的最小設(shè)計(jì)爆破壓力不得小于該容器的工作壓力爆破片是一種斷裂型的安全泄壓裝置，由于只能一次性使用，且泄壓時(shí)不可調(diào)控，生產(chǎn)必須由此而終止，因此只適用于安全閥不宜使用的場(chǎng)合。爆破片一般用不銹鋼、銅、鋁、鎳等塑性好的材料制造。壓力表壓力表是測(cè)量壓力容器中介質(zhì)壓力的一種計(jì)量?jī)x表。壓力表的種類(lèi)較多，有液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式四大類(lèi)。壓力容器大多使用彈性元件式的單彈簧管壓力表。選用壓力表時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題。①選用的壓力表，必須與壓力容器內(nèi)的介質(zhì)相適應(yīng)，可按壓力表使用說(shuō)明書(shū)在適用介質(zhì)范圍內(nèi)選用。

②選用的壓力表的量程必須與壓力容器的工作壓力相適應(yīng)。壓力表的量程最好為容器工作壓力的2倍，最小不應(yīng)小于1.5倍。最大不應(yīng)高于3倍。③選用壓力表的精度應(yīng)與壓力容器的壓力等級(jí)和實(shí)際工作需要相適應(yīng)。壓力表的精度是以它的允許誤差占表盤(pán)刻度極限值的百分?jǐn)?shù)按級(jí)別來(lái)表示的。例如，精度為1.5級(jí)的壓力表，其允許誤差為表盤(pán)刻度極限值的1.5％。低壓容器使用的壓力表精度不應(yīng)低于2.5級(jí)，中壓、高壓容器使用的壓力表精度不應(yīng)低于1.5級(jí)。④選用壓力表的表盤(pán)直徑，必須與壓力容器的現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境相適應(yīng)和。壓力表表盤(pán)直徑最常用的規(guī)格為100mm。如果壓力表距離觀察地點(diǎn)較遠(yuǎn)，表盤(pán)直徑還應(yīng)增大。安裝壓力表的安裝應(yīng)符合以下要求。①壓力表安裝前應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)壓力容器的最高許用壓力在刻度盤(pán)上畫(huà)出最高工作壓力的警戒紅線(xiàn)，并注明下次校驗(yàn)的日期，加鉛封。但應(yīng)特別注意的是警戒紅線(xiàn)不涂畫(huà)在壓力表的玻璃上，以免玻璃轉(zhuǎn)動(dòng)使操用人員產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)而造成事故。②壓力表的裝設(shè)位置應(yīng)便于操作人員觀察和清洗，且應(yīng)避免受到輻射熱、凍結(jié)或振動(dòng)的不利影響。同時(shí)還應(yīng)考慮安裝位置，避開(kāi)設(shè)備操作或檢修對(duì)壓力表造成的碰撞。③壓力表裝設(shè)時(shí)，應(yīng)在壓力表與容器之間設(shè)置三通旋塞閥或針形閥。三通旋塞閥或針形閥上應(yīng)有開(kāi)啟標(biāo)記和鎖緊裝置。壓力表與容器之間，不得連接其他用途的任何配件或接管。④用于蒸汽介質(zhì)的壓力表，在壓力表與容器之間應(yīng)裝有存水彎管，使蒸汽在這一段彎管內(nèi)冷凝，以避免高溫蒸汽直接進(jìn)入壓力表的彈簧管內(nèi)，致使表內(nèi)元件過(guò)熱變形而影響壓力表精度。⑤用于具有腐蝕性或高黏度介質(zhì)的壓力表，在壓力表與容器之間應(yīng)裝設(shè)有隔離介質(zhì)的緩沖裝置。對(duì)于具有腐蝕性介質(zhì)，如果限于操作條件不能采用這種裝置時(shí)，則應(yīng)選用抗腐蝕