加氢装置升温升压的讨论:
最近很多川友问道加氢系统的升温升压及降温降压的问题,这个过程看似简单,但其实加氢装置很多事故的发生或多或少都和此有关,下面就一起探讨下加氢反应的升降压、升降温操作。
升温升压的要求主要受设备选材限制,装置建成后首先要与材料商确定有关低温韧性的问题,然后制定对应的操作方案,绝对不能直接引用其他加氢装置的操作过程!!!!
这里不得不提一个概念:氢脆
氢脆是溶于钢中的氢,聚合为氢分子,造成应力集中,超过钢的强度极限,在钢内部形成细小的裂纹,又称白点。氢脆只可防,不可治。氢脆一经产生,就消除不了。在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程(如电镀、焊接)中进入钢材内部的微量氢(10的负6次方量级)在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理(例如加热到200℃以上数小时,可使内氢减少)恢复钢材的性能。因此内氢脆是可逆的。
氢脆的发生,是加氢设备损坏的重要原因。
反应器升降压、升降温操作规定
制定本规定目的,是因为加氢反应器壳体绝大部分是由Cr-Mo钢制成,经长期高温和临氢状态后,会出现程度不同的回火脆化现象,在装置开停工阶段易出现开裂事故,为保证加氢反应器的安全运行和使用寿命,特编制本规定。
反应器升降压、升降温操作规定
制定本规定目的,是因为加氢反应器壳体绝大部分是由Cr-Mo钢制成,经长期高温和临氢状态后,会出现程度不同的回火脆化现象,在装置开停工阶段易出现开裂事故,为保证加氢反应器的安全运行和使用寿命,特编制本规定。
1、 适用范围
1.1 本规定适用于加氢装置开停工阶段加氢反应器的升降压、升降温的操作限制以及相关要求。
1.2 本规定适用于石油炼厂加氢和重整装置以及煤液化装置中1.25Cr-0.5Mo-Si或2.25Cr-1Mo钢制反应器的一般升降压、升降温操作限制。炼油厂其他相类似的反应器操作,也可参照执行。
2、反应器升降压、升降温操作规定
2.1 反应器升压限制
2.1.1 反应器第一次开工时,在任何阶段,如气密、干燥、硫化、正常运转等的升压过程中,反应器器壁最低温度(由表面热电偶测出)在达到50℃以前,其操作压力不得超过设计压力的1/4,当器壁最低温度在达到50℃以后,其操作压力才允许逐渐地升高至正常操作压力,升压速率不宜大于2.8MPa/h(即此阶段MPT为50℃)
2.1.2 操作一个周期后再开工,升压过程中,反应器器壁最低温度(由表面热电偶测出)在达到93℃以前,其操作压力不得超过设计压力的1/4,当器壁最低温度在达到93℃以后,其操作压力才允许逐渐地升高至正常操作压力,升压速率不宜大于2.8MPa/h(即此阶段MPT为93℃)。
2.2 反应器降压限制
2.2.1 反应器第一次停工时,反应器器壁最低温度(由表面热电偶测出)在降至50℃以前,操作压力必须降至设计压力的1/4以下。
2.2.2 操作一个周期后再停工,反应器器壁最低温度(由表面热电偶测出)在降至93℃以前,其操作压力必须降至设计压力的1/4以下。
2.3 反应器升温限制
为了避免产生高的温差应力,应严格控制任何两个表面热电偶之间的温度差。如表面热电偶之间距离小于2.5(R×T)1/2,其最大温差不宜大于28℃。
式中:
R—反应器半径;
T—反应器壁厚。
一般可通过控制进料的升温速度和进料温度来满足上述条件,见表2.3。
表2.3控制进料的升温速率和进料温度
| 反应器器壁最低温度(由表面热电偶测出) |
<50℃ | >50℃ |
进料升温速率 | <32℃/h | <56℃/h |
进料温度或床层温度 (由反应器内热电偶测出) | <相邻近的表面热偶温度+167℃且<反应器出口温度+111℃ | 同左 |
注:表2.3仅表示理论上的最大升温速率限制,实际操作时应按工艺操作手册的要求尽量降低升温速率。
2.4反应器降温限制
同样为了满足2.3的温差条件,反应器降温时,一般可通过控制进料的降温速率和进料温度来防止反应器产生较大的温差应力,见表2.4
表2.4控制进料的降温和进料温度
| 反应器器壁最低温度(由表面热电偶测出) |
<50℃ | >50℃ |
进料降温速率 | <32℃/h | <56℃/h |
进料温度或床层温度 (由反应器内热电偶测出) | >相邻近的表面热偶温度-111℃且>反应器出口温度-111℃ | 同左 |
注:表2.4仅表示理论上的最大降温速率限制,实际操作时应按工艺操作手册的要求尽量降低降温速率。
3、对反应器的其他要求
3.1 反应器内部清理
3.1.1 反应器停工后,应以0.1MPa~0.2 MPa压力充氮气密封。
3.1.2 内部为不锈钢堆焊层或复合层的反应器进行水压试验时,要求水中氯离子含量小于20×10-6。水压试验合格后应立即用风吹干,不得残存积水,然后以0.1MPa~0.2 MPa压力充氮气密封。
3.1.3 停工降温时,当反应器冷却至205℃,应确保循环气中CO含量不得超过30×10-6。目的是避免产生剧毒的羰基镍 Ni(CO)4。
3.1.4 反应器正常或紧急停车后,降温时应确保反应器内保持正压,以防空气进入。
3.2 备注
反应器的升降压、升降温的操作要求,还应满足图样和工艺操作手册的要求。