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无锡瑞升不锈钢反应锅:加氢反应器介绍

发布时间:2019-03-19 11:54:00 点击:    

 酒精回收塔,不锈钢反应锅,真空耙式干燥机

无锡瑞升不锈钢反应锅2019年3月19日讯  加氢反应器是加氢裂化装置的核心设备,它操作于高温、高压、临氢(含H2S)环境下,且进入反应器内的物料中往往含有硫和氮等杂质。由于加氢反应器使用条件苛刻,在反应器的发展历史上主要围绕提高反应器使用的安全性。 所以无论是设计还是制造 ,除了需要强调使用性能外,还必须强调其安全性能。

1.影响加氢过程的因素


1.1氢气分压

       提高氢分压有利于加氢过程反应的进行,加快反应速度。在固定反应温度及其他条件下,压力对转化深度有正的影响。 产品的质量受氢分压影响较大。

1.2 反应温度

       影响反应速率和产品的分布和质量。

1.3 空速

      空速影响反应器的体积和催化剂用量,降低空速对于提高加氢过程反应的转化率是有利的。

1.4 氢油比

      氢油比对加氢过程的影响主要有三个方面:影响反应的过程;影响催化剂使用寿命?#36824;?#39640;的氢油比将增加装置的操作费用及设备投资。


2.加氢反应器可能发生的主要损伤型式?#24515;?#20123;呢?

2.1 高温氢腐蚀

      在高温高压操作状态下,侵入并扩散在钢中的氢与固溶碳或不稳定的碳化物发生化学反应,生成甲烷;

                       即 Fe3C+4[H]→CH4+3Fe。

      影响高温氢腐蚀的主要因素温度、压力和暴露时间的影响、合金元素和杂质元素的影响、热处理的影响、应力的影响。


2.2 氢脆

      氢脆是由于氢残留在钢中所引起的脆化现象。产生了氢脆的钢材,其?#30001;?#29575;和断面收缩率显著下降。


2.3 高温H2S腐蚀

      硫化氢和氢气共存条件下,比硫化氢单独存在时对钢材产生的腐蚀还要更为剧烈和?#29616;亍?#20854;腐蚀速度一般随着温度的升高而增加。


2.4 连多硫酸应力腐蚀开裂

       连多硫酸(H2SXO6,x=3-6)与作用对象中存在的拉应力共同作用发生的开裂现象。


2.5 铬钼(Cr-Mo)钢的回火脆性

       铬钼钢在325~575℃温度范围内长时间保持或从此温度范围缓慢地冷却时,其材料的破?#31561;?#24615;就引起劣化的现象,这是由于钢中的微量杂质元素和合金元素向原?#29575;?#20307;晶界偏析,使晶界凝集力下降所至。


2.6 ?#29575;?#20307;不锈钢堆焊层的剥离

       反应器本体材料的Cr-Mo钢和堆焊层用的?#29575;?#20307;不锈钢具有不同的氢溶解度和扩散速度,使堆焊层过渡区的堆焊层侧出现了很高的氢浓度;在高温高压操作状态下氢向反应器器壁侵入,在停工时氢会从器壁中逸出。从而导致?#29575;?#20307;不锈钢堆焊层的剥离。

2.加氢反应器的设?#21697;?#27861;

      设?#21697;?#27861;主要有常规设计和分析设计两种计算方法。


2.1 常规设?#21697;?

     常规设计基于弹性失效准则,可供使用的规范有美国ASME《锅炉及压力容器规范》第Ⅷ卷第一册以及我国GB150-2011《压力容器》等。

常规设计主要计算机辅助软件有:

           针对ASME规范的PVElite-2017 

           针对GB150的SW6-2011


2.2 分析设?#21697;?/span>


     分析设计基于塑性失效准则,可供使用的规范有美国ASME 锅炉及压力容器规范》第Ⅷ卷第二册以及我国JB4732《钢制压力容器——分析设计标准》等。


     “分析设计”要求对反应器的有关部位的应力进行详细计算及按应力的性?#24335;?#34892;分类,并对各类应力及其组合进行评价,同时对材料、制造、检验提出了比“常规设计?#22791;?#39640;的要求,从而提高了设计的准确?#26434;?#20351;用可靠性,但相对设?#21697;?#29992;大大增加。


       分析设计主要计算机辅助软件有:

           ANSYS经典版和workbench有限元应力分析软件


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3.加氢反应器在设计上需要注意什么呢?


3.1高温氢腐蚀

     ①在选材上。

    a)正?#36153;?#25321;能抵抗氢腐蚀的材料,严格以最新版的纳尔逊曲线为依据;

    b)尽量减少钢材中对氢腐蚀不利影响的杂质元素(如Sn、Sb);

    c)主材应采用正火(允许加速冷却)+回火的处理制度,不允许淬火。

     ②在热处理上。设备必须进行焊后热处理。

     ③在操作指导上。

        a)严格禁止设备超温;

        b)控制外加应力水平(不要急剧升温或者降温,升压或者降压)。


3.2氢脆

    ①氢脆的敏感性一般是随钢材强度的提高而增加;钢材强度不要超过设计规定值。且要注意降低焊接热影响区的硬度,所以设计文件应该规定焊缝及其热影响区的硬度。


    ②钢的显微组织对氢脆有影响,通过无损检测消除宏观缺陷。


    ③残余应力对氢脆有影响,通过热处理消除残余应力。


3.3 高温H2S腐蚀

      内壁堆焊TP309L+TP347?#29575;?#20307;不锈钢(?#29575;?#20307;不锈钢抵抗高温H2S腐蚀能力很强)。


3.4  连多硫酸应力腐蚀开裂

     ①选用超低碳或稳定型的不锈钢,如Tp321、Tp347。

     ②结构设计上应尽量避免有应力集中的结构。


3.5 铬钼(Cr-Mo)钢的回火脆性

       设计时严格控制材料化学成分中的杂质元素(如P、Sn、As、Sb)和某些合金元素(如Si、Mn等)


3.6 ?#29575;?#20307;不锈钢堆焊层的剥离

    ①在选材上。从材质上加以改进,例如降低Cr-Mo钢母材中的C含量,而通过添加V等能弥补由于C量的降低可能影响强度下降的元素,控制Tp.347堆焊金属中的Nb的适当含量等等;


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4.加氢反应器在制造上需要注意什么呢?


4.1高温氢腐蚀

      在制造上,应采用碱性焊条,控制焊条的含水量,焊接材料需作熔敷金属扩散氢试验。焊接时应焊前预热,控制层间温度,焊后消氢。设备必须进行焊后热处理。 


4.2氢脆

      在制造上,

     a)尽量减少应变幅度,降低热应力和避免应力集中。如加大倒角,采用?#19981;?#36807;渡的结构,控制焊缝余高。


     b)尽量保持Tp.347堆焊金属或焊接金属有较高的?#26377;浴?#25511;制Tp.347不锈钢堆焊金属中的δ铁素体含量小于10%(下限应大于3%);对于容易发生氢脆的部位TP.347要在PWHT后进行。规定适宜的焊后热处理规范,尽量减少δ铁素体转变成σ相的量。


4.3高温H2S腐蚀

      在制造上,制造厂应复验材料的硫、磷含量,严格控制焊缝和母材热影响区的硬度,热处理前后及时测?#31185;?#30828;度值。设备焊?#27833;?#27605;后,焊接?#27833;?#38500;了要做100%RT检测,还应增加100%UT检测,确保焊缝无缺陷。


4.4连多硫酸应力腐蚀开裂

       制造上要尽量消除或减轻由于冷加工和焊接引起的残余应力,并注意加工成不形成应力集中或应力集中尽可能小的结构。不允许打焊缝钢印,严禁?#33499;?#32452;装,采用合适的热处理工艺,消除焊接应力和冷加工应力。


4.5铬钼(Cr-Mo)钢的回火脆性

      制造上尽量减少热加工的?#38382;?#20943;少制造过程对铬钼(Cr-Mo)钢回火脆性的影响,同时做模拟整个热加工过程的模拟热处理试板,检验材料的各项力学性能,模拟整个热加工过程对材料的损伤。


4.6?#29575;?#20307;不锈钢堆焊层的剥离

      制造上做堆焊工艺评定,选择合适的堆焊方法,采用大电流、高焊速的堆焊方法。(如有研究结果表明,采用大于20Cm/min的高焊速、大约25%的适当稀释串进行堆焊的堆焊层具有较好的抗剥离能力。总之堆焊时要设法避免生成粗晶)。选取合适的焊后热处理条件(焊后热处理温度、保?#36136;?#38388;对于抗剥离性能有很大影响)(恒温解氢)。


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