加氢反应器配管设计及温度对其产生的影响分析

魏安娜

摘 要：文章以加氢反应器配管设计的要求为基础，探究加氢反应器构架平台的设置及工艺管道设置的方式，同时分析了温度对加氢反应器配管设计的影响，并提出可行性的应对措施。

关键词：加氢反应器;配管设计;温度;影响

近年来，国内加氢技术取得了长足的进步。加氢技术的主要特点是生产灵活性大，原料加工范围广。材料、液体产品的生产效率，产品质量具有较高的稳定性，是重油深加工的主要工艺手段之一。在炼油工业中，加氢技术可以生产高质量的轻质油，清洁的馏分油和运输燃料，还可以为后续的化工厂提供高质量的原材料。加氢反应器是加氢装置中非常重要的核心设备，具有高温，高压，加氢的特点。反应器管道设计的合理性在反应器的运行，检查，催化剂的装卸，反应器设备及其内部的吊装和维护，设备的安全生产和稳定运行等方面起着重要的作用。因此，加氢反应器管道设计的合理性与科学性十分重要。

1 反应器平台管道设计要求及设计方法

1.1 总体要求

反应器的布置应符合自然条件和施工区域地理位置的要求。反应器和反应给料加热器是机组中潜在火灾隐患的设备，通常布置在机组区域的边缘并靠近灭火通道。同时，将反应器布置在地质条件好的地面，以确保其基础牢固可靠。反应器的布置应符合工艺设计的要求。为了控制反应系统的温度下降和压力下降并避免副反应，反应器、取走反应热量的换热器和提供反应热量的加热炉通常彼此靠近布置。同时，反应器喷嘴及其相关管道的应力应不超过管道喷嘴的允许应力要求，反应器管道布局应尽可能短。反应器布置应符合安全要求，通常设置在设备的一端或一侧。反应器和进料加热炉之间的距离应尽可能缩短，考虑到反应器与进料加热炉之间的安全通道，管道布置和维修所需的空间，该距离应不少于4.5m。反应器及其无关设备和加热炉一般分开布置，其间距应符合防火防爆要求。反应器布局应符合运行维护要求。通常，反应器在构架中成直线布置成组。构架的顶部配备提升机和工具，催化剂装载和维护平台。构架的下部具有用于催化剂卸载的空间，并且构架的一侧具有用于催化剂堆叠和运输的场所和道路。

1.2 构架及平台设置

1.2.1 底平台设置方式

反应器底部的油气出口高度与底部排出口基本相同，因此可以将构架的底平台设置在排出口下方在反应器底部和反应器的油气出口处，可在排出口下方设置可打开的可移动平台。这种平台设置方法的优点是便于观察和操作油气出口管道上的仪表和阀门，也便于检修和拆卸油气出口处的大法兰和盲板。缺点是卸货口在平台上方，平台距地面仅2.5m，不便于卸货。半平台的设置：在反应器底部卸料口一侧不设平台，另一侧在反应器油气出口下方设置平台。该平台设置方法弥补了上述方法的缺点。通过调节排出口侧构架两层平台的高度，方便各种车辆进出催化剂，同时也方便观察和操作仪器和设备。油气出口管道上的仪表阀，也方便拆卸和维修油气出口处的大法兰盲板。

1.2.2 顶平台设置方式

顶部平台的高度应适当，顶部平台通常应设置为距反应器顶部人孔法兰螺栓底部100mm。在此高度上，便于在反应器顶部安装和拆卸人孔螺栓，并且也适合从顶部平台进料入口管线的高度，这方便了维护仪器、仪器阀门、管道的操作，并更好地设置平台结构梁。可以根据反应器热膨胀后平台高度，根据反应器外壁+保温层厚度+ 50mm来设计顶部平台的开口尺寸。顶部平台梁的布置应合理，以避免平台梁与反应器之间发生碰撞。顶部平台应在电动葫芦起重机梁的正下方设有反应器头部维护的重载区和催化剂装载区。催化剂负载的重负载区域应靠近构架的维护侧，并应能承受催化剂桶的全部负载，机头维护的重载区域应靠近构架的管侧，并应能承受反应器机头的重量。电动葫芦的横梁应位于反应器人孔的正上方，并且轨道底部和顶部平台之间的最小距离应为以下参数的总和：从轨道底部到吊钩的最小高度电动葫芦的、提升部分或铲斗的高度、吊装部分顶部与吊钩之间的距离（吊索与垂直线之间的夹角应不大于60°，且应不小于0.5m）;举升部分的底部与平台之间的间隙不应小于0.5m。在反应器头部放置区起重机梁下部的构架柱附近设置电动葫芦维护平台，并在起重机上部设置防雨雪棚。棚子不应太大以防止催化剂负载。

1.3 工艺管道设计

工艺管道的布置应首先符合工艺设计和防火规范的要求。反应器的进料管应确保气相和液相均匀混合。该装置需要在炉前混合氢气，因此原料和氢气的混合点靠近地面，原料管水平放置。其次，工艺管线的布置应保证装置在运行过程中的安全性和可靠性。应考虑高温运行中管道系统的必要灵活性。固定支撑反应器的进，出口管均为高温热管，因此必须避免法兰，阀门等位于操作通道上方，以免对人员造成伤害。同时，在设置反应架时，应考虑反应器头，喷嘴，辅助管道保温层，热电偶等管道配件和构架梁的间隙要求，以确保反应器及其辅助管道系统不平坦或不平坦。为了控制反应温度，需要将冷氢注入催化剂床中。

2 温度对加氢反应器配管设计的影响及解决对策

2.1 对构架平台的影响及解决对策

反应器构架中间平台的设置应根据冷油注入口，热点连接口，催化剂的运行和维护要求确定中间排放口，压力表口及其他喷嘴及其连接管。但是，在确定平台高度时，应充分考虑设备喷嘴由于反应器的热膨胀而向上移动的现象，以防止喷嘴与喷嘴碰撞。以反应器上的热电偶端口为例，通常反应器外壁上有很多热电偶端口，热电偶端口之间的垂直距离通常约为110mm，构架平台之间的距离通常约为400mm，因此很容易造成热电偶端口靠近上平台梁的情况，在这种情况下，热电偶法兰的上边缘与上平台梁至少存在50mm的间隙。

反应器构架的顶部平台的设置根据以下几点确定：反应器及其顶部管道在运行条件下会发生向上位移，因此通常需要在入口管道的底部设置恒力弹簧。应为填充管线的底部与顶部平台之间的距离应满足弹簧的安装要求，通常约为800mm;反应器顶部入口管道从顶部平台的高度应便于管道上仪器和阀门的维护和操作;顶部平台应从反应器顶部检修孔的法兰盖上露出，并便于安装和拆卸顶部检修孔螺栓。通常，顶部平台的高度应设置为距反应器顶部人孔法兰螺栓的底部10mm;由于反应器中介质的高温，反应器的向上热位移也很大，因此在考虑顶部平台的开口时，不仅要考虑安装条件下开口的大小，还要考虑向上的开口应该考虑在最严酷的条件下，即最高温度条件下反应器的热位移。开口的大小应能够避免在最恶劣的运行条件下反应器与顶部平台梁之间发生碰撞。通常，顶部平台的开口尺寸可以根据反应器热膨胀后平台高度处的反应器外壁+绝缘厚度来设计。

2.2 对管道布置的影响及解决对策

2.2.1 进出口管道布置

首先，这种反应器的出口和入口位置通常直径很大，并且它们的温度比也很高。因此，有必要对管道系统的应力进行相应的分析，并確保在出口喷嘴上的力是合理的。如果作用力太大，则应增加反作用壁的壁厚。如果过小，则管道会太长，需要增加弯头。

2.2.2 冷氢管道布置

在冷氢管道的具体工作中，温度问题不容忽视，因它的喷嘴是受反应器热膨胀的影响，其温度也将升高，以确保其喷嘴的法兰中不存在泄漏问题，同时为了分析应力并避免操作过程中产生空隙的问题，有必要设计一个弹簧支架。其次，冷氢入口处设备喷嘴的温度不低，应使用止回阀，止回阀到冷氢管嘴不应小于2m，但也不易过长。

3 结束语

综上所述，加氢反应器配管设计应遵循安全性、经济行、工艺性、匹配性要求。同时，温度对于加氢反应器配管设计的影响较大，因此需要注意加氢反应器平台管道、进出口管道以及冷氢管道长度及其他属性的计算，以确保配管设计的合理性及科学性。

参考文献：

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[2]张先悦，马燕妮.加氢反应器配管布置要点和出口管道应力分析[J].广州化工，2014，42（17）：162-164+245.