加氫裂化反應溫度的影響因素及控制措施

加氫裂化反應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的本質是高溫、高壓、氫加氫和強迫加熱，這是一個過程。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,即反應熱及散熱之間不能平衡,或者局部熱點的發(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,可能在極短時間內溫度可能超過425℃,甚至高達880℃。一旦溫度超過860℃,輕則造成催化劑燒結失去活性或者損壞反應器內構件;重則導致器壁損壞、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,應該對引起裂化反應器溫度失控的因素進行逐一分析和探討,并找出解決控制措施,保證裝置的安全生產。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)氫來攜帶反應熱,限制絕熱溫升,正常生產中,循環(huán)氫的用量是化學反應所需耗氫量的10倍左右。若循環(huán)氫量突然大量減少,反應器攜帶出的熱量將會減少,多余的熱量導致反應器溫度上升,控制不當將會造成床層超溫?；蛘弋斞h(huán)氫中斷時,反應器內熱量迅速積累,造成飛溫。高壓加氫裂化床層反應溫度一般都在360℃以上,反應速度非常迅速,一旦循環(huán)氫量中斷而未能及時采取緊急措施,勢必會導致飛溫。2溫度對床層溫升的影響加氫裂化總效應是大量放熱的反應過程,反應溫度增加加快了反應速度,釋放的反應熱量也相應增加,溫度是加氫裂化過程必須嚴格控制的操作參數(shù),也是正常操作中經(jīng)常調節(jié)的參數(shù)。因此溫度的變化對床層溫升的變化非常明顯。反應器進口溫度在操作中是非常敏感的操作參數(shù),裝置進料量突然減少或中斷,以及加熱爐操作失靈,都很可能導致入口溫度異常上升,因此必須嚴格控制反應器入口溫度變化。3固催化加氫引起飛溫液相進料突然減少,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致深度加氫,發(fā)生二次反應而引起飛溫。因此人們一般遵從“先降溫、后降量”的原則,但反應床層有相當?shù)撵o貯液量,在一個很短的時間內,能保持催化劑的潤濕,在大量循環(huán)氫的情況下,如果處理及時一般不會導致飛溫。4原料處理不及時加氫裂化裝置進料中,原料中的硫、氮含量對反應熱的變化影響較大,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,反應放熱量大幅度增加,如果生產中監(jiān)控不到位,處理不及時,將會造成反應器超溫,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失靈,當操作發(fā)現(xiàn)不及時或者調節(jié)不當,將會導致冷氫量大幅度變化,造成各床層正常溫度控制不均衡,可導致反應器未層溫度失控。某蠟油加氫裂化裝置反應器R102第三床層溫度曾經(jīng)發(fā)生過溫度控制點失靈的事故,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,并且連帶下部床層,造成第三床層下部溫度上升12℃,而且溫度控制點已經(jīng)超出425℃工藝指標要求,按照正常事故處理步驟,應立即啟動2.1MPa/min緊急放空,裝置緊急停工。但由于操作工經(jīng)驗豐富,判斷為儀表假指示,并將TIC3129改為手動控制,聯(lián)系儀表進行檢驗,后經(jīng)儀表檢查為安全柵出現(xiàn)故障,避免了生產出現(xiàn)較大的波動。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,因此在生產監(jiān)控時必須引起足夠的重視。6高轉化率下,床層溫度隨時間的變化,主要有兩種操作工在生產調節(jié)中,一種是在床層溫度調節(jié)中沒有遵循“先降溫后降量”或者“先提量后提溫”的原則,特別是在高轉化率下,反應溫度較高,都有可能造成反應器溫度的超溫或者失控;另一種是在床層溫度調節(jié)時,輸入數(shù)值錯誤,發(fā)現(xiàn)不及時,造成反應器溫度的超溫或者失控。這兩種情況生產中也容易經(jīng)常發(fā)生,特別是不熟練的操作工,更容易犯下錯誤,導致生產波動,反應器溫度失控。7事故處理裝置在事故處理過程中,如果事故處理不當或者不及時,裂化反應器將會出現(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,在機組停車過程中沒有引發(fā)0.7MPa/min泄壓閥動作,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,事故處理的最佳時機沒有把握住,裂化反應溫度逐漸上升到425℃,崗位操作人員才立即啟動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行泄壓正常生產中,對引起加氫裂化反應器飛溫的常規(guī)處理方法分為以下兩種情況。1)循環(huán)氫壓縮機正常運轉時,一旦反應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;其次降低床層入口溫度,降低反應速度。這種情況在生產中遇到的比較多,只要發(fā)現(xiàn)及時,運用冷氫處理得當,一般不會導致飛溫發(fā)生。正常生產中,要保證反應器各催化劑床層間冷氫的注入量,同時各路冷氫閥開度應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。將反應進料加熱爐的燃料供應減到最小。由于溫度降低,催化劑中的反應速率和放熱量也會隨之降低。同時讓更多的進料走加氫反應器進料/反應產物換熱器的旁路,降低進料加熱爐的入口溫度,溫度較低的油流經(jīng)反應器,也相當于提供了一個較好的冷源。較低的加熱爐溫度也可在很大程度上減少爐管結焦的風險。③在循環(huán)氫壓縮機負荷允許的情況下,應該提高循環(huán)氫壓縮機轉數(shù),增大循環(huán)氫量,加快反應器熱量的帶走。2)如果循環(huán)機停運,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就是降低反應系統(tǒng)壓力,并切斷補充氫氣。0.7MPa/min及2.1MPa/min緊急放空系統(tǒng)被認為是加氫裂化裝置安全的生命線,泄壓也被認為是處理飛溫的最有效方法。事故處理中值得注意的是,反應器壓力泄至5.0MPa時,容易出現(xiàn)催化劑床層溫度反彈,并可導致在泄壓過程引發(fā)新的溫度反彈。因為在泄壓時液體進料已被完全切斷,由于床層溫度很高,反應仍在進行,催化劑表面潤濕率迅速降低,以至形成干表面,導致深度加氫,發(fā)生二次反應或者三次反應。這種情況放熱量可達到正常情況的3～4倍。但此時系統(tǒng)內氣體流量不足,取熱能力下降。因此,當反應壓力降至5.0MPa,應該引入緊急事故氮氣,協(xié)助帶走反應器熱量,避免反應器床層超溫。當系統(tǒng)壓力降至設計壓力的25%,并且反應器床層溫度得到完全控制時,方可關閉泄壓閥。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,床層溫度上升,可繼續(xù)引入低壓氮氣進入反應系統(tǒng),通過泄壓閥繼續(xù)攜帶走反應積聚的熱量,達到降低反應溫度,保護催化劑的目的。3日常生產維護措施1機組正常運行循環(huán)氫壓縮機是加氫裂化裝置的“心臟”,循環(huán)氫壓縮機的安全運行關系到裝置的平穩(wěn)操作,日常生產中要密切監(jiān)測機組的運行狀況,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,儀表系統(tǒng)的維護,保證循環(huán)氫壓縮機運行正常。2原料組成監(jiān)控原料的組成變化直接影響到反應溫度的變化,日常生產中要密切監(jiān)控原料的組成分析,一旦原料性質發(fā)生變化,及時聯(lián)系相關部門進行調整,并且對操作進行調節(jié),防止原料變化導致生產波動或者反應器床層溫度失控。31嚴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,保持反應進料加熱爐溫度控制平穩(wěn),確保反應器入口溫度穩(wěn)定。4加強員工的應急處理能力員工技術水平的高低,也是直接影響到裝置的平穩(wěn)運行,特別是要加強員工異常狀況的判斷和處理能力的培訓力度,提高員工的應急處理能力和技術水平。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