氢化反应器:一般的氢化反应器主要包括反应器本体、底部气体分布盘、旋风分离器、硅粉进料口及电加热器等部件。
1、反应器本体:由于冷氢化反应器的工作条件要求非常高,既要耐高压,还要耐高温、耐腐蚀,因此对其设备材质要求非常苛刻。为了满足这种工艺条件要求,目前业内普遍采用Incoloy 800H作为氢化反应器的设备材料。Incoloy 800H材质的化学成份如下表所示:
由于Incoloy 800H大直径的管材市场上很少供应,且非常昂贵,而板材且在焊接和热处理方面难度比较大,所以通常情况下采用棒材掏心的方法来加工氢化反应器筒体。这种方法在一定程度上解决了Incoloy 800H的焊接难题,但是存在材料浪费比较大,且筒体壁厚无法保证均匀等问题。
为了解决这种加工缺陷,现在已经出现了一种采用特种铸造方式来加工氢化反应器筒体的加工工艺。这种加工工艺可以根据设计要求加工出任意直径的Incoloy 800H筒体,且保证筒体壁厚均匀,可实现同轴心的一体式筒体变径,对于原材料浪费极少。这种加工工艺的出现在很大程度上降低了氢化反应器的制造成本。
2、底部气体分布盘:氢化反应器底部分布盘的主要作用就是将STC和H2在反应器内分布均匀,以利于物料充分接触,使反应能够更加充分。一般底部气体分布盘有两层,最低下一层相当于喷嘴,上一层相当于一个均布器。
3、旋风分离器:又叫做旋风除尘器,主要是除去反应尾气中的硅粉和催化剂,其结构与化工行业的常用旋风分离器基本相同。按照目前的常用设计,旋风分离器分为内旋风分离器、上旋风分离器和外旋风分离器三种,这三种形式各有特点。
内旋风分离器位于氢化反应器的内部上端,其好处在于其位于氢化反应器内,与氢化反应器成为一体,热损较小,硅粉和催化剂回收率高,回收的硅粉和催化剂可直接在反应器内继续参与反应,其缺点就是检修及部件更换操作不便,且受反应器空间影响,处理能力有限,因此对于处理量比较大的反应器而言不太适合。
上旋风分离器位于氢化反应器顶部,与反应器直接相连,也可看为一体。其好处在于回收的硅粉和催化剂可直接在反应器内继续参与反应,检修及部件更换操作比较方便,同样其受反应器影响,处理能力受到现在,因此一般用于中型的氢化发反应器。
外旋风分离器与氢化反应器通过管道相连,基本是一个独立的处理设备。其好处除了检修及部件更换方便以外,还可以不受氢化反应器限制,可以根据生产要求同时并联几套设备,因此无论是处理能力还是处理效果,都得到了有效的提升,因此对于大型的氢化反应器其比较适合。但其缺点是收集的硅粉和催化剂需专门回收处理。
4、硅粉进料口:按照通常的氢化反应器设计,硅粉有三个进料位置,即顶部,中部和底部,同样这三种进料方式各有特点。
顶部进料是在氢化反应器顶部设计有一根深入反应器内部的硅粉下料管道,硅粉和催化剂基本上是依据自身重量加入反应器内,这样在一定程度上就减少了对气体输送的依赖。但是由于加料位置与反应器出口比较紧,因此,硅粉和催化剂损失比较大,在一定程度上增加了旋风分离器的处理负荷。
底部进料是指硅粉和催化剂从氢化反应器底部进入,依靠H2、STC、HCL的气体吹入反应区域。这种进料方式有利于硅粉和催化剂的充分反应,单对气体输送要求比较高。
中部进料是一种比较常见的反应器进料方式,在氢化反应器中部硅粉和催化剂通过H2加压和自身重力作用进入反应器内。其优缺点介于上述两种方式之间。
5、电加热器:由于冷氢化的主要反应是STC转化为TCS,这是一个吸热反应。因此,单纯依靠物料的预热来满足反应温度会存在一定的风险,因此,一些氢化反应器的设计在底部会增加一个电加热器,以满足工艺所需的反应条件。
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