水素化システムの昇降圧、昇降温

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水素化装置の昇温・昇圧についての検討：最近、多くの川友から水素化システムの昇温・昇圧および降温・降圧に関する質問を受けています。このプロセスは一見単純に思えますが、実際には水素化装置で発生する多くの事故が、多かれ少なかれこれと関連しています。ここでは、水素化反応における昇圧・降圧、昇温・降温の操作について一緒に考察してみましょう。 昇温・昇圧の要求は主に装置の材料選定によって制限され、装置が完成したらまず材料メーカーと低温靭性に関する問題を確認し、その後適切な運用計画を策定しなければならない。他の水素化装置の運用手順をそのまま適用しては絶対にいけない！！！！ ここで言及しなければならない概念があります。それは水素脆性です。水素脆性とは、鋼中に溶存している水素が水素分子として結合し、応力集中を引き起こし、鋼の強度限界を超えて鋼の内部に微細な亀裂が生じる現象で、ホワイトスポットとも呼ばれます。水素脆化は予防しかできず、治療はできない。水素脆化が一度発生すると、取り除くことはできない。材料の製錬工程や部品の製造・組立工程（例えばメッキ、溶接）において鋼材内部に侵入した微量の水素（10のマイナス6乗オーダー）は、内部に残留する応力や外部から加わる応力の影響で、材料が脆くなったりさらには割れたりする原因となる。亀裂が発生していない段階では、脱水素処理（例えば200℃以上に数時間加熱することで内部の水素を減少させる）によって鋼材の性能を回復させることができる。したがって、内部水素脆性は可逆的である。水素脆化の発生は、水素処理装置の損傷の重要な原因です。 反応器の圧力・温度調整操作規定
本規定を制定する目的は、水素化反応器のケーシングが大部分がCr-Mo鋼でできており、長期間にわたる高温状態や水素環境下に置かれると、程度の差はあれタンニング脆化が生じ、プラントの起動・停止時に破損事故が発生しやすいためです。水素化反応器の安全な運転と使用寿命を確保するため、本規定を作成しました。 反応器の圧力・温度調整操作規定
本規定を制定する目的は、水素化反応器のケーシングが大部分がCr-Mo鋼でできており、長期間にわたる高温状態や水素環境下に置かれると、程度の差はあれタンニング脆化が生じ、プラントの起動・停止時に破損事故が発生しやすいためです。水素化反応器の安全な運転と使用寿命を確保するため、本規定を作成しました。 1、適用範囲 1.1 本規定は、水素化装置の起動・停止段階における水素化反応器の圧力・温度の調整に関する操作制限および関連要件に適用される。 1.2 本規定は、石油精製所の水素化・改質装置および石炭液化装置における1.25Cr-0.5Mo-Siまたは2.25Cr-1Mo鋼製反応器の一般的な圧力変更・温度変更操作の制限に適用される。製油所の他の類似した反応器の運転も、参考にして実施できる。 2、反応器の加圧・減圧、昇温・降温操作規定
2.1 反応器の加圧制限
2.1.1 反応器を初めて運転開始する際、気密試験、乾燥、硫化、通常運転など、いかなる段階においても、加圧過程において反応器の壁面の最低温度（表面の熱電対で測定）が50℃に達するまでは、運転圧力は設計圧力の1/4を超えてはならない。壁面の最低温度が50℃に達した後でなければ、運転圧力を徐々に通常の運転圧力まで上げることは許されず、加圧速度は2.8MPa/hを超えてはならない（つまり、この段階でのMPTは50℃である）。
2.1.2 1サイクルの運転を終えて再び運転を開始する場合、加圧過程において反応器の壁面の最低温度（表面の熱電対で測定）が93℃に達するまでは、運転圧力は設計圧力の1/4を超えてはならない。壁面の最低温度が93℃に達した後でなければ、運転圧力を徐々に通常の運転圧力まで上げることは許されず、加圧速度は2.8MPa/hを超えてはならない（つまり、この段階でのMPTは93℃である）。 2.2 リアクターの減圧制限 2.2.1 リアクターが初めて停止する際、リアクター壁面の最低温度（表面の熱電対によって測定される）が50℃に下がる前に、運転圧力は設計圧力の1/4未満まで下げなければならない。 2.2.2 1サイクル運転した後に停止する際、反応器壁の最低温度（表面の熱電対で測定）が93℃に下がる前に、運転圧力は設計圧力の1/4未満まで下げなければならない。 2.3 リアクターの昇温制限 高い温度差応力が生じるのを避けるため、任意の2つの表面にある熱電対間の温度差を厳しく制御する必要がある。表面の熱電対間の距離が2.5（R×T）1/2未満の場合、その最大温度差は28℃を超えてはならない。 式中：R—反応器半径； T—反応器の壁厚。 一般的には、供給物の昇温速度と供給温度を制御することで上記の条件を満たすことができる。表2.3を参照。 表2.3 入料の昇温速度と入料温度　反応器壁の最低温度（表面熱電対による測定値）　50℃　入料の昇温速度