反应设备:设计制造须跟上工艺更新——“十一五”石化装备自主创新展望(二)

时间:2021-11-21 01:46

本文摘要:反应器是石化生产装置的心脏设备,主要类型有管式反应器、带上加热反应釜、固定床反应器和流化床反应器等。随着石化工业的很快发展,新的工艺技术大大经常出现,有所不同工艺技术的反应器结构和技术拒绝有相当大有所不同,反应器设计和生产技术拒绝也不会有相当大变化,给反应器设计生产带给新的难题。常用的管式反应器典型代表如聚丙烯装置环管反应器和低密度聚乙烯装置的超高压管式反应器,近几年国内已开始推崇这方面的研发。

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反应器是石化生产装置的心脏设备,主要类型有管式反应器、带上加热反应釜、固定床反应器和流化床反应器等。随着石化工业的很快发展,新的工艺技术大大经常出现,有所不同工艺技术的反应器结构和技术拒绝有相当大有所不同,反应器设计和生产技术拒绝也不会有相当大变化,给反应器设计生产带给新的难题。常用的管式反应器典型代表如聚丙烯装置环管反应器和低密度聚乙烯装置的超高压管式反应器,近几年国内已开始推崇这方面的研发。

北京石化工程公司经过消化吸收引进技术,研发了具备自律知识产权的环管法聚丙烯生产工艺技术及核心设备——环管反应器,并通过与湛江石化机械厂和沈阳日立宝原公司合作,使环管反应器构建了国产化。该反应器直径609.6/690毫米,高度39米,设计压力5.5MPa,构建了从工艺技术到反应器设计生产的几乎国产化,早已应用于到湛江石化乙烯改建工程的30万吨/年聚丙烯装置中。低密度聚乙烯装置超高压管式反应器,内径30~80毫米,环型布置,总长3000米,设计压力340MPa,由燕山石化建筑安装公司与国外合作,采行国外设计、国内生产的方式构建了国产化,早已应用于在燕山石化20万吨/年低密度聚乙烯装置中。

在固定床反应器中,具备代表性的是加氢裂化装置的氢化反应器和乙二醇装置的环氧乙烷反应器等。加氢裂化反应器材质一般为2.25Cr-1Mo-0.25V锻钢,内径一般为4000~5000毫米,壁薄为200~340毫米,设计压力为16MPa~20MPa,质量为500~2000吨。重型氢化反应器生产难度很大,目前国外也只有日本、美国、意大利等少数国家有能力生产。

生产这样的反应器不仅必须大型电炉、精炼炉、真空焊设备,还要有万吨水压机、大型热处理炉、大型立式车床、自动堆焊机、较宽间隙焊机、高能直线加速器、大型焊变位机、500吨以上吊车等重型装备,必须一批高水平焊工、可用探伤人员等。由于反应器的大型化,目前国内第一重型机器厂和第二重型机器厂的装备被迫展开改建和改版,有适当装备新的15000吨、进挡位7米的大型水压机。对于运输艰难的用户,制造厂被迫把反应器分为若干段生产,然后运输到现场展开组对焊。对于环氧乙烷反应器,现在单线规模40万吨/年的为立式管板结构,直径超过8000毫米,壳体厚度175毫米,管板厚度375毫米,管子数量超过13000根,法兰厚度762毫米,操作者压力壳程5.0MPa,管程2.55MPa,质量约1150吨。

生产这样的反应器,必须解决问题反应器设计计算技术;特大型管板的切削、拼成焊接、以防变形技术;特大型管板的表面堆焊和管孔加工技术;管子—管板的焊和检验技术;壳体的卷做成型、焊和热处理技术;特大型法兰的切削、拼成焊接、热处理和机加工技术;特大法兰密封垫生产技术;反应器整体热处理技术;反应器的装配、吊运和整体出厂技术。为此制造厂必需不具备万吨水压机、6MeV直线加速器、10米立车、8米×9米×30米的热处理炉、多轴数控浅孔钻床、大型卷板机、600~1000吨吊装设备等。带上加热反应釜多用作液相物料的聚合反应。常用的带上加热单体釜有高密度聚乙烯单体釜、聚氯乙烯单体釜、聚酯装置的缩聚反应器等。

带上加热反应釜研究的重点在釜体结构和搅拌器方面,以提高混合并增强热传导。国外单体釜已向大型化和高效化方向发展,国内在聚乙烯釜式带加热反应器和聚酯反应器的研发上都有新的进展,如锦西化机厂研发的90立方米聚乙烯单体釜、135立方米聚氯乙烯单体釜早已应用于到燕山和齐鲁乙烯改建中。目前世界炼油生产工艺技术变化并不大,经常减压蒸馏、催化裂化、催化重整、加氢精制、加氢裂化、延后焦化等先进设备生产工艺,国内都早已掌控,其反应器基本都能自行设计和生产。

而化工装置的生产工艺变化层出不穷,3~5年就有可能获得改版。如聚丙烯装置的单体反应器,原本为带上加热的釜式反应器,后发展为管式反应器,*将近又经常出现了管式和釜式结合的新型反应器。低密度聚乙烯反应器原本为釜式带加热的形式,现在都改回管式反应器。

反应器的设计和计算出来必需以化学反应工程理论为基础,根据生产工艺的拒绝明确提出有所不同反应器的技术参数,而且还要通过适当的工业试验来检验和改动。但国内在化工反应器的研发上缺少主动性和积极性,也缺少适当的科研投放,不少反应器还倚赖国外。


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