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1、加氢反应器强度设计及理论计算 北京石油化工学院 机械工程学院 李严州 摘 要 加氢精制技术是目前石化行业中重要的加工手段之一是现代石油炼制企业 的一种改善和提高石油产品质量的重要加工过程它能有效地使原料油中的硫 氮氧等非烃化合物氢解使烯烃芳烃选择加氢饱和并能脱除重金属和沥青质 等杂质它具有处理原料范围广液体收率高产品质量好等优点选用加氢精 制技术可以有效地提高各种石油产品质量因为它是在分子水平上通过临氢催化 反应对石油馏分进行精制故加氢的石油产品质量较好是目前其他方法无法比 拟的此外它还兼有收率高操作灵活和有利于环境保护等特点 本设计通过对加氢技术研究目的与必要性进行了探讨分析了某个石化分公
2、司生产的航空煤油加氢工艺对加氢工艺所要求的反应器特殊设计内容进行了综 述与分析并对具体的一种加氢精制反应器进行了强度等设计包括对加氢反应 器给出的各种主要结构进行了结构设计通过对零部件的计算确定了各种附件 的结构型式并绘制了相应的加氢反应器装配图与零件图通过本文对加氢反应 器本体的强度载荷风载荷以及地震载荷的计算与校核设计出一套符合设计要 求满足设计条件的加氢反应器 关键词加氢精制脱硫固定床反应器强度设计风载荷地震载荷 裙座 III 加氢反应器强度设计及理论计算 Abstract Petroleum hydrotreating technology is one of the most imp
3、ortant methods of petroleum refining quality improving and residual oil processing Hydrotreating refining can effectively remove the non-hydrocarbons component presented in crude oil such as sulphur nitrogen and oxygen and make olefins and arenas saturated selecticely and remove impurities including
4、 of metal and asphalt The technology of selection of hydrogenation can improve effectively the quality of oil products owing to that reaction is done at the molecular level through of catalytic process The hydrogenation of oil product quality is one of the best and it is wouldnt be instead by anothe
5、r In addition high yield operational flexibility and be good to environmental are the characters This discourse has discussed the objective and necessary of the hydrogenation and analyzed the hydrogenation process which used to produce the aviation kerosene in one petrochemical company The special d
6、esign about reactor in the hydrotreating technology were summarized and a specific hydrogenation reactor were designed which consist of main structure and kinds of parts It has determined the structural of the annex and one assembly and two parts of the hydrogenation reactor were done It 4 has desig
7、ned a set of hydrogenation about handing capacity of 4010 ta through calculation and think of the intensionload of wind and seismic Key words Hydrogenation Desulphurization Fixed-bed reactor Strength design Wind loads Earthquake load Saddle IV 北京石油化工学院 机械工程学院 李严州 目 录 第一章 前 言1 11 加氢反应器选题背景1 12 加氢反应器研
8、究意义与指导思想2 13 加氢反应器设计拟解决的主要问题3 第二章 文献综述4 21 加氢技术分类4 22 加氢精制技术地位和作用7 23 加氢裂化技术发展的历史机遇8 24 加氢过程的影响因素10 25 加氢过程对设备的影响11 第三章 研究方法与步骤13 31 加氢精制工艺流程14 32 氢气对设备材料钢的腐蚀15 33 柴油加氢精制装置的技术改造 实例分析20 第四章 加氢反应器的工艺过程介绍26 41 催化剂的确定及催化剂的预硫化26 42 工艺方案的选择及流程叙述29 43 航煤加氢装置反应器工艺条件及设备尺寸的确定31 44 仪表控制34 第五章 加氢反应器尺寸确定与理论计算35
9、51 固定床加氢反应器的内部结构35 52 固定床加氢反应器工艺尺寸的确定38 53 反应器的压降计算39 54 催化剂床层压降计算40 V 加氢反应器强度设计及理论计算 55 加氢反应器几何尺寸41 56 加氢反应器强度设计42 57 加氢反应器强度校核43 58 加氢反应器零部件设计45 59 加氢反应器人口手孔设计47 510 加氢反应器设备接口50 511 加氢反应器裙座设计53 512 地震载荷63 513 风载荷67 第六章 结 论70 参考文献71 致 谢73 独创性声明74 学位论文电子版授权使用协议74 VI 北京石油化工学院 机械工程学院 李严州 第一章 前 言 11 加氢
10、反应器选题背景 加氢技术在炼厂加工流程中的多个环节上使用应用范围十分地广泛与诸 1 如催化重整催化裂化焦化等主要加工手段紧密相连 特别是近十几年来 随着环境保护和清洁燃料对产品质量的要求不断提高对于炼油企业来说常规 的炼油技术难以满足环保的要求迫切需要一种生产清洁燃料的炼油工艺在这 种背景下加氢工艺得到快速发展加氢后的产品能够较好满足生产清洁燃料的 要求并有进一步开发利用的空间同时由于各炼油企业为了降低成本采购 加工原油质量越来越差常规的二次加工装置受到硫等杂质含量的制约而无法加 工加氢技术的快速发展较好地解决了上述问题可以充分消化加工这些高含硫 等杂质的馏分而且加氢裂化装置与加氢精制装置的流
11、程灵活可以为催化重 整乙烯催化裂化等装置提供原料还能生产超低硫的航煤柴油等燃料所 加工的原料馏分也非常广包括减压蜡油焦化蜡油脱沥青及催化重柴油等馏 2 分 作为炼油企业中重要的加工工艺加氢技术随着国内重工业的发展共同成长 着中华人民共和国成立以后中国的炼油工业获得了极大的发展尤其是改革 开放以来我国国民经济一直快速发展对能源的需求量快速增长作为重要能 源之一的石油需求量也在逐年增加2003 年我国原油消费量约为 250 Mt 已跃 升为世界第二大石油消费国预计到 2010 年将超过 400 Mt 为满足国民经济快 速发展的需求除了有限的国产原油之外进口原油逐年增长据统计2003 年进口原油 910 Mt2004 年进口原油增加到 1200 Mt增幅近 32 世界原油 的开采已有近百年的历史总的趋势是原油质量逐年变差据统计世界原油平 3 均含硫量已从 2000 年之前的 09 上升到2000 年后的 16 原油平均相对密 3 度也逐渐升高已从 2000 年之前的 8
