热壁式加氢反应器工艺设计

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摘要：热壁式加氢反应器的设计，主要依据厂方提供的现场操作条件和技术要求，对新反应器反-101的大小及高径比、催化剂床层和液体分布板等进行计算和设计。

关键词：热壁式加氢反应器　设计 加氢

一、项目背景[1]

兰州石化公司15万吨／年油加氢补充精制装置，采用缓和加氢技术，由原兰州炼油厂设计院设计。装置于1969年12月建成，1970年5月投产。装置由加热反应系统、分馏系统组成，采用常规气动仪表控制。原料为溶剂脱蜡装置的常三线去蜡油、减一线去蜡油、减二线去蜡油、减三线去蜡油、减四线去蜡油、一段脱沥青去蜡油；产品分别为酸碱精制装置的8A航空油、变压器油原料和油基础油组份。

油精制联合车间原有反-101反应器，是67年6月设计完成的冷壁式加氢反应器。由于该设备使用时间较长因而存在较大安全隐患，可能造成严重环境污染、危害人员健康等问题，现委托我公司对其进行更新设计。本文对本次更新设计进行小结。

二、工艺说明

1.工艺原理

经过溶剂脱沥青、溶剂精制和溶剂脱蜡的油组分中还存在少量的含硫、含氧、含氮的非烃化合物及金属等杂质。在适当的温度、压力下，原料油和氢气混合物通过加氢催化剂床层将油品中的硫、氮、氧等非烃类化合物转化为相应的烃类及易排除的硫化氢、氨及水。

加氢补充精制的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧及金属等杂质，同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择性加氢饱和，从而改善原料的品质和产品的使用性能。所以加氢精制的化学反应主要是脱硫、脱氮、脱氧的反应。

三、加氢反应器

加氢反应器是石油化工关键设备，通常是在高温（350~480℃）、高压（0~25 MPa）、临氢、有硫化氢等腐蚀介质的恶劣工作条件下运行。近些年来，加氢技术发展迅速，加氢反应器由内部衬非金属隔热层的冷壁结构发展成为壳体内壁堆焊不锈钢层的热壁式结构即热壁式加氢反应器。

热壁式加氢反应器与冷壁加氢反应器相比具有以下显著优点：1）在相同外形尺寸条件下，增大了反应器内部的有效容积，提高了生产能力；2）由于无内衬隔热层，避免了内衬板易破坏造成壳体局部超温导致局部鼓泡破坏；3）避免了上述原因造成设备频繁检修所造成经济和产量上的损失。热壁式加氢反应器被广泛应用于各类油品催化加氢裂化及精制、低碳烃类选择加氢精制等领域[2-4]。

四、反应器设计

3.设备材质

热壁式反应器反-101内流体与反应器壁接触，器壁温度较高（设计温度比最高使用温度高10—20℃），反应器的材质应选耐高温氢腐蚀的材料，由于有H2S等有害气体存在，还要考虑设置不锈钢堆焊层。新反应器其中14CrMoR为主材质，而旧反应器R-101主材质为20CrMo9。

五、结论

原冷壁式反应器反-101，其材质为耐高温氢腐蚀档次较低的材料，设备制造成本较低。但这种反应器有效容积利用率较低，而且制造周期长，维护不方便。 与之相比本次设计的热壁式反应器反-101具有结构简单、有效容积利用率高，生产周期短、维护方便等优点。

参考文献

[1]油加氢补充精制装置操作规程，中国石油兰州石化分公司企业标准，2009.

[2]C N Satterfield. Trickle-Bed Reactors. AIChE J,1975,21:209.

[3]Mordechay Herskowitz,J M Smith. Trickle-Bed Reactors. AIChE J,1983,29:1.

[4]O列文斯比尔.化学反应器,烃加工出版社，1988.

[5]刘洪斌.炼油装置工程设计，中国石油大学出版社，2010.

[6]柴油加氢精制装置 加氢精制反应器 设-15-123B/1,1987.

[7]20单元柴油(油)加氢精制装置 反-1,2反应器（修）.