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加氢反应器内件安装

7月前浏览1160

摘要

文章详细分析了加氢反应器内件的结构和安装过程中的技术问题,并提出了改进建议。强调了在设计和制造过程中应考虑适当的装配间隙和公差,以及在制造厂内进行内件演装和试验的重要性,以确保加氢反应器内件能够正确安装,提高整体安装质量和效率。


正文


加氢反应器内件安装

1加氢反应器内件分布结构简介

  加氢反应器按照工艺用途可分为加氢处理反应器、加氢裂化反应器和加氢精制反应器,按照结构类型可分为固定床反应器、移动床反应器和流化床反应器等。为减少催化剂磨损,选择床层中的固体催化剂为静止状态结构的加氢反应器即为固定床反应器,固定床反应器可以达到催化剂可长期使用不失活。加氢反应中气、液、固为三相放热反应过程,为了使反应进料的气相和液相与催化剂充分、均匀且有效地接触,一般设计成多个催化剂床层,在每个床层的顶部设置分配盘,并在两个床层之间设置冷氢箱等结构来确保加氢装置能够安全平稳的运行,并能延长催化剂的使用寿命。并流下流式加氢反应器内件由顶部至底部依次为入口分配器、顶部分配盘、催化剂支撑盘、冷氢盘、冷氢管、喷射盘、再分配盘、出口收集器以及卸料口挡板和热电偶套管等。各盘板为分瓣结构,盘板与支撑梁间采用石墨垫片或陶纤带密封,盘板与支撑梁及支撑圈间用固定卡及螺栓固定。

加氢反应器内件安装问题分析

2.1出口收集器
出口收集器是顶部均布圆孔的孔板,侧壁分布有长圆孔再覆盖不锈钢丝网的帽状结构部件。其作用主要是阻止反应器底部的瓷球通过出口进入管线,但不妨碍流体流出,起导流分离作用。设计及制造时应考虑出口收集器的尺寸与反应器顶部人孔入口内径,以及顶部人孔内壁固定入口分配器的筋板尺寸是否干涉。现场安装常发生出口收集器端口内径小于挡圈外径尺寸导致出口收集器无法安装到位的问题(见图1)。在制造时出口收集器下端口内径应按正偏差制造,下封头出口挡圈外径应按负偏差制造,以确保出口收集器到现场后能正常安装。
图1.出口收集器端口内径小于挡圈外径
2.2 分配盘及再分配盘
下流式加氢反应器的分配盘安装于每个催化剂床层的顶部,实现反应介质被均匀分配到整个催化剂床层上的目的,使得反应介质与催化剂能良好的接触,以达到系统反应平稳的效果。分配盘支撑梁和反应器上固定支撑梁筋板的螺栓孔设计时应留有安装用调整间隙,制造时必须按图样要求的间距组焊支撑筋板。支撑梁在设备内进行实物演装,检测支撑梁是否会出现偏心和歪斜等情况,并检验固定螺栓能否正常装入螺栓孔。分配盘制造后必须检验每个盘板的平整度;安装后支撑梁上表面与支撑圈上表面应处于同一平面;分配盘与支撑圈、支撑梁及分配盘板间垫片应铺满;均匀把紧固定卡子、固定螺栓等紧固件以保证分配盘安装后的平面度在标准允许的范围内。分配盘制造完毕需要进行盛水试漏,以检验介质分配是否均匀,介质流速是否满足要求。分配盘板与支撑梁在制造厂内演装后应做好标记,并图示分布位置以便于现场安装。
2.3冷氢盘、喷射盘及冷氢管
冷氢箱由上部冷氢盘、中间冷氢管、下部喷射盘板等组成。冷氢箱是将热反应物与冷氢混合以达到降低热介质温度的目的,起到防止反应器超温的作用。冷氢盘板和射盘板由特制的工字梁和上下两个支撑圈固定,冷氢盘板安装在工字梁上翼缘和上支撑圈的上表面,喷射盘板安装在工字梁下翼缘和下支撑圈的上表面。反应器上两个支撑圈的上表面平面度及两个支撑圈间距必须在图纸要求公差以内,保证工字梁上下翼缘的上表面与反应器上两个支撑圈的上表面平齐。支撑梁和反应器上支撑梁筋板的螺栓孔设计时应留有适当的调整间隙(见图2-5),制造时严格按图样要求的间距组焊支撑筋板。现场安装时常出现支撑梁与喷射盘板干涉,导致盘板无法装入的问题(见图示6),造成的原因主要为设计时对安装间隙考虑不周、以及反应器支撑筋板间距不按图纸要求尺寸组焊或筋板组焊不平行以及支撑梁腹板与下翼缘焊脚太高等。
图2.筋板未留装配间隙
图3.支撑梁未留装配间隙
图4.支撑梁螺栓孔现场扩孔
5.支撑梁与筋板尺寸不匹配
6.支撑梁与喷射盘板干涉
较小直径加氢反应器的冷氢管一般设计为直插式,为了确保冷氢从冷氢管进入反应器时不发生偏吹现象,冷氢管制造完毕必须进行蒸汽喷射试验(见图7-8)。
而为了让冷氢分布更均匀,大直径反应器冷氢管常采用树枝状或者环形结构,制造完成后应保证管孔通畅(见图6)。反应器冷氢口接管法兰内壁堆焊应均匀平整,并应控制内壁堆焊不能太厚,内外端口堆焊收口部位应圆滑,以确保不得出现因接管法兰内壁不平整或者内径过小而导致冷氢管无法装入的问题。反应器制造完毕应将冷氢管构件在设备上进行演装、编号、标记并图示出安装位置以指导现场安装。
7.直插式冷氢管冷氢出口
8.冷氢管蒸汽喷射试验(偏吹)
9.冷氢环管加工铁削去除不干净
2.4 催化剂支撑盘及入口分配器
安装前对催化剂催化剂支撑盘格栅板、格栅板支撑梁及入口分配器尺寸进行测量确认后再进行安装,以确保不会由于尺寸问题导致重复劳动。
2.5 热电偶套管、催化剂卸料口挡板
为了监控反应过程中各床层截面温度分布状况以及设备壁温,加氢反应器在各床层间设置有热电偶,并在反应器筒体外表面及封头外表面设置一定数量的表面热电偶。插入式热电偶套管在制造后应进行通球试验或通孔试验,以防止由于套管拼接造成的套管内径收缩或拼接焊缝内部焊瘤而导致现场热电偶无法穿入的情况。热电偶套管制造后应检测其直线度以免导致无法安装到位(见图10),并且在设备上完毕应进行演装并随设备一起进行水压试验,热电偶口接管法兰内壁堆焊应均匀平整,应控制内壁堆焊厚度,接管法兰内外端口堆焊收口部位应圆滑(见图11-13),以确保不得出现因接管法兰内壁不平整或者内径过小而导致热电偶套管无法装入的问题。
10.热电偶套管直线度不符合要求
图11. 法兰端口焊肉过高
图12.热电偶套管无法安装
图13.合格的法兰端口
催化剂卸料口挡板应在反应器制造厂内进行装。反应器制造时控制反应器卸料口接管内壁堆焊层厚度、接管内壁定位筋板角焊缝高度、卸料口挡板外圆直径及挡板上开制的豁口宽度保证挡板能正常安装。
图13.卸料口挡板打磨
3 建议
加氢反应器内件在设计时应考虑合适的装配间隙及公差,制造时应严格按图纸要求进行,在制造厂内进行的内件演装、试验及尺寸确认工作必不可少,可极大的缩短安装周期,提高质量。

来源:压力容器工程师
控制试验螺栓装配
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首次发布时间:2024-04-27
最近编辑:7月前
君雔
本科 | 高级工程师 压力容器工程师
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