加氫裂化反應(yīng)溫度的影響因素及控制措施

加氫裂化反應(yīng)溫度的影響因素及控制措施

0體的熱不穩(wěn)定性氫加氫裂化技術(shù)的本質(zhì)是高溫、高壓、氫加氫和強(qiáng)迫加熱，這是一個(gè)過程。目前裂化催化劑普遍采用分子篩催化劑,催化劑活性高,反應(yīng)器飛溫速度驚人。飛溫是指催化劑床層整體的熱不穩(wěn)定性,即反應(yīng)熱及散熱之間不能平衡,或者局部熱點(diǎn)的發(fā)展,使滴流床中由于高溫出現(xiàn)氣固催化的深度加氫,致使床層超溫失去控制。飛溫速度非常驚人,可能在極短時(shí)間內(nèi)溫度可能超過425℃,甚至高達(dá)880℃。一旦溫度超過860℃,輕則造成催化劑燒結(jié)失去活性或者損壞反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件;重則導(dǎo)致器壁損壞、高壓換熱器泄漏、甚至著火爆炸的惡性事故。因此在加氫裂化裝置中,應(yīng)該對(duì)引起裂化反應(yīng)器溫度失控的因素進(jìn)行逐一分析和探討,并找出解決控制措施,保證裝置的安全生產(chǎn)。1裂化器的飛溫系數(shù)1氫氧用量的確定循環(huán)氫不僅為維持反應(yīng)系統(tǒng)的氫分壓,而且工藝上采用大量循環(huán)氫來攜帶反應(yīng)熱,限制絕熱溫升,正常生產(chǎn)中,循環(huán)氫的用量是化學(xué)反應(yīng)所需耗氫量的10倍左右。若循環(huán)氫量突然大量減少,反應(yīng)器攜帶出的熱量將會(huì)減少,多余的熱量導(dǎo)致反應(yīng)器溫度上升,控制不當(dāng)將會(huì)造成床層超溫。或者當(dāng)循環(huán)氫中斷時(shí),反應(yīng)器內(nèi)熱量迅速積累,造成飛溫。高壓加氫裂化床層反應(yīng)溫度一般都在360℃以上,反應(yīng)速度非常迅速,一旦循環(huán)氫量中斷而未能及時(shí)采取緊急措施,勢必會(huì)導(dǎo)致飛溫。2溫度對(duì)床層溫升的影響加氫裂化總效應(yīng)是大量放熱的反應(yīng)過程,反應(yīng)溫度增加加快了反應(yīng)速度,釋放的反應(yīng)熱量也相應(yīng)增加,溫度是加氫裂化過程必須嚴(yán)格控制的操作參數(shù),也是正常操作中經(jīng)常調(diào)節(jié)的參數(shù)。因此溫度的變化對(duì)床層溫升的變化非常明顯。反應(yīng)器進(jìn)口溫度在操作中是非常敏感的操作參數(shù),裝置進(jìn)料量突然減少或中斷,以及加熱爐操作失靈,都很可能導(dǎo)致入口溫度異常上升,因此必須嚴(yán)格控制反應(yīng)器入口溫度變化。3固催化加氫引起飛溫液相進(jìn)料突然減少,床層噴淋密度下降,必然影響到床層催化劑表面浸潤率。氣固催化加氫往往導(dǎo)致深度加氫,發(fā)生二次反應(yīng)而引起飛溫。因此人們一般遵從“先降溫、后降量”的原則,但反應(yīng)床層有相當(dāng)?shù)撵o貯液量,在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi),能保持催化劑的潤濕,在大量循環(huán)氫的情況下,如果處理及時(shí)一般不會(huì)導(dǎo)致飛溫。4原料處理不及時(shí)加氫裂化裝置進(jìn)料中,原料中的硫、氮含量對(duì)反應(yīng)熱的變化影響較大,特別是原料中摻煉了焦化柴油、催化輕重柴油等組分,原料中含硫、氮量增加,烯烴和芳烴含量也增加,反應(yīng)放熱量大幅度增加,如果生產(chǎn)中監(jiān)控不到位,處理不及時(shí),將會(huì)造成反應(yīng)器超溫,甚至演變?yōu)轱w溫。5某蠟油加氫裂化裝置事故正常生產(chǎn)中,儀表指示故障分為兩種類型,一是冷氫控制閥故障;另一種是床層冷氫溫度控制點(diǎn)失靈,當(dāng)操作發(fā)現(xiàn)不及時(shí)或者調(diào)節(jié)不當(dāng),將會(huì)導(dǎo)致冷氫量大幅度變化,造成各床層正常溫度控制不均衡,可導(dǎo)致反應(yīng)器未層溫度失控。某蠟油加氫裂化裝置反應(yīng)器R102第三床層溫度曾經(jīng)發(fā)生過溫度控制點(diǎn)失靈的事故,床層入口溫度首先由386℃突然下降到346℃,然后上升至624℃,造成冷氫控制閥開度大幅度波動(dòng),并且連帶下部床層,造成第三床層下部溫度上升12℃,而且溫度控制點(diǎn)已經(jīng)超出425℃工藝指標(biāo)要求,按照正常事故處理步驟,應(yīng)立即啟動(dòng)2.1MPa/min緊急放空,裝置緊急停工。但由于操作工經(jīng)驗(yàn)豐富,判斷為儀表假指示,并將TIC3129改為手動(dòng)控制,聯(lián)系儀表進(jìn)行檢驗(yàn),后經(jīng)儀表檢查為安全柵出現(xiàn)故障,避免了生產(chǎn)出現(xiàn)較大的波動(dòng)。床層溫度指示失靈和冷氫控制閥位“漂移”的現(xiàn)象曾多次發(fā)生,因此在生產(chǎn)監(jiān)控時(shí)必須引起足夠的重視。6高轉(zhuǎn)化率下,床層溫度隨時(shí)間的變化,主要有兩種操作工在生產(chǎn)調(diào)節(jié)中,一種是在床層溫度調(diào)節(jié)中沒有遵循“先降溫后降量”或者“先提量后提溫”的原則,特別是在高轉(zhuǎn)化率下,反應(yīng)溫度較高,都有可能造成反應(yīng)器溫度的超溫或者失控;另一種是在床層溫度調(diào)節(jié)時(shí),輸入數(shù)值錯(cuò)誤,發(fā)現(xiàn)不及時(shí),造成反應(yīng)器溫度的超溫或者失控。這兩種情況生產(chǎn)中也容易經(jīng)常發(fā)生,特別是不熟練的操作工,更容易犯下錯(cuò)誤,導(dǎo)致生產(chǎn)波動(dòng),反應(yīng)器溫度失控。7事故處理裝置在事故處理過程中,如果事故處理不當(dāng)或者不及時(shí),裂化反應(yīng)器將會(huì)出現(xiàn)飛溫的事故,而且飛溫的速度非常驚人。某加氫裝置因循環(huán)氫故障聯(lián)鎖停車,在機(jī)組停車過程中沒有引發(fā)0.7MPa/min泄壓閥動(dòng)作,操作工只是將廢氫放空閥打開。隨后打開0.7MPa/min緊急泄壓閥,過程耽誤3分鐘左右,事故處理的最佳時(shí)機(jī)沒有把握住,裂化反應(yīng)溫度逐漸上升到425℃,崗位操作人員才立即啟動(dòng)2.1MPa/min泄壓閥,但床層溫度并沒有因此而下降,隨后在3分鐘之內(nèi)以驚人的速度上升888.2℃,然后又迅速的下降。具體見表1。2加熱爐采用1.2低溫度和壓力作為催化劑進(jìn)行泄壓正常生產(chǎn)中,對(duì)引起加氫裂化反應(yīng)器飛溫的常規(guī)處理方法分為以下兩種情況。1)循環(huán)氫壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),一旦反應(yīng)器催化劑床層局部出現(xiàn)異常溫升,采取的處理措施有:①首先應(yīng)立即打入冷氫,迎頭趕上,防止溫度帶入下一床層,引起聯(lián)鎖反應(yīng);其次降低床層入口溫度,降低反應(yīng)速度。這種情況在生產(chǎn)中遇到的比較多,只要發(fā)現(xiàn)及時(shí),運(yùn)用冷氫處理得當(dāng),一般不會(huì)導(dǎo)致飛溫發(fā)生。正常生產(chǎn)中,要保證反應(yīng)器各催化劑床層間冷氫的注入量,同時(shí)各路冷氫閥開度應(yīng)保持在最大允許開度的60%以下,冷氫控制留有一定的余地。②降低加熱爐出口溫度。將反應(yīng)進(jìn)料加熱爐的燃料供應(yīng)減到最小。由于溫度降低,催化劑中的反應(yīng)速率和放熱量也會(huì)隨之降低。同時(shí)讓更多的進(jìn)料走加氫反應(yīng)器進(jìn)料/反應(yīng)產(chǎn)物換熱器的旁路,降低進(jìn)料加熱爐的入口溫度,溫度較低的油流經(jīng)反應(yīng)器,也相當(dāng)于提供了一個(gè)較好的冷源。較低的加熱爐溫度也可在很大程度上減少爐管結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)。③在循環(huán)氫壓縮機(jī)負(fù)荷允許的情況下,應(yīng)該提高循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù),增大循環(huán)氫量,加快反應(yīng)器熱量的帶走。2)如果循環(huán)機(jī)停運(yùn),或者床層溫度超過正常操作溫度30℃或425℃。操作人員可用的唯一快速反應(yīng)就是降低反應(yīng)系統(tǒng)壓力,并切斷補(bǔ)充氫氣。0.7MPa/min及2.1MPa/min緊急放空系統(tǒng)被認(rèn)為是加氫裂化裝置安全的生命線,泄壓也被認(rèn)為是處理飛溫的最有效方法。事故處理中值得注意的是,反應(yīng)器壓力泄至5.0MPa時(shí),容易出現(xiàn)催化劑床層溫度反彈,并可導(dǎo)致在泄壓過程引發(fā)新的溫度反彈。因?yàn)樵谛箟簳r(shí)液體進(jìn)料已被完全切斷,由于床層溫度很高,反應(yīng)仍在進(jìn)行,催化劑表面潤濕率迅速降低,以至形成干表面,導(dǎo)致深度加氫,發(fā)生二次反應(yīng)或者三次反應(yīng)。這種情況放熱量可達(dá)到正常情況的3～4倍。但此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)氣體流量不足,取熱能力下降。因此,當(dāng)反應(yīng)壓力降至5.0MPa,應(yīng)該引入緊急事故氮?dú)?協(xié)助帶走反應(yīng)器熱量,避免反應(yīng)器床層超溫。當(dāng)系統(tǒng)壓力降至設(shè)計(jì)壓力的25%,并且反應(yīng)器床層溫度得到完全控制時(shí),方可關(guān)閉泄壓閥。如果溫度沒有得到控制,將系統(tǒng)壓力泄凈,為防止系統(tǒng)不流動(dòng),床層溫度上升,可繼續(xù)引入低壓氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng),通過泄壓閥繼續(xù)攜帶走反應(yīng)積聚的熱量,達(dá)到降低反應(yīng)溫度,保護(hù)催化劑的目的。3日常生產(chǎn)維護(hù)措施1機(jī)組正常運(yùn)行循環(huán)氫壓縮機(jī)是加氫裂化裝置的“心臟”,循環(huán)氫壓縮機(jī)的安全運(yùn)行關(guān)系到裝置的平穩(wěn)操作,日常生產(chǎn)中要密切監(jiān)測機(jī)組的運(yùn)行狀況,包括干氣密封系統(tǒng),潤滑油系統(tǒng),蒸汽的溫度、壓力,供電系統(tǒng)的維護(hù),儀表系統(tǒng)的維護(hù),保證循環(huán)氫壓縮機(jī)運(yùn)行正常。2原料組成監(jiān)控原料的組成變化直接影響到反應(yīng)溫度的變化,日常生產(chǎn)中要密切監(jiān)控原料的組成分析,一旦原料性質(zhì)發(fā)生變化,及時(shí)聯(lián)系相關(guān)部門進(jìn)行調(diào)整,并且對(duì)操作進(jìn)行調(diào)節(jié),防止原料變化導(dǎo)致生產(chǎn)波動(dòng)或者反應(yīng)器床層溫度失控。31嚴(yán)格控制噴射器的輸入溫度要控制原料入裝置溫度,以及原料換熱溫度,瓦斯組成及壓力的變化,保持反應(yīng)進(jìn)料加熱爐溫度控制平穩(wěn),確保反應(yīng)器入口溫度穩(wěn)定。4加強(qiáng)員工的應(yīng)急處理能力員工技術(shù)水平的高低,也是直接影響到裝置的平穩(wěn)運(yùn)行,特別是要加強(qiáng)員工異常狀況的判斷和處理能力的培訓(xùn)力度,提高員工的應(yīng)急處理能力和技術(shù)水平。5火炬系統(tǒng)的配合火炬系統(tǒng)是裝置的安全生命線,一旦裝置出現(xiàn)異常情況,必須保證火炬