固定床反應(yīng)器的日常運(yùn)行與操作

1、固定床反應(yīng)器的日常運(yùn)行與操作反應(yīng)器中充填催化劑應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆绞郊右哉駝?dòng)壓緊，床層的壓力降雖較大，但填裝的催 化劑可較多。固定床中間截面的孔隙率也是不均勻的，近壁處孔隙率較大，而中心處孔隙率 較小，近壁處0-1倍的顆粒直徑處，局部床層孔隙率變化較大。由于床層徑向孔隙率分布不 均，因此固定床中存在流速的分布不均勻。以近壁0-1倍顆粒直徑處變化最大。器壁對(duì)孔隙 率分布的這種影響及由此造成的對(duì)流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)的影響，稱(chēng)為壁效應(yīng)。一般工業(yè)上認(rèn)為 當(dāng)dt /dP （催化劑顆粒直徑）達(dá)8時(shí)，可不計(jì)壁效應(yīng)。故工業(yè)上通常要求dt 8dP。下面以加氫裂化反應(yīng)器為例，介紹固定床反應(yīng)器的日常運(yùn)行和操作要點(diǎn)。加氫裂化為強(qiáng)

2、 放熱反應(yīng)，為此將固定床反應(yīng)器內(nèi)的催化劑床層分成若干段，采用注急冷氫的辦法，取走大 量熱量，因此反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。固定床反應(yīng)器的操作方法溫度調(diào)節(jié)對(duì)加氫催化裂化來(lái)說(shuō)，催化劑床層溫度是反應(yīng)部分最重要的工藝參數(shù)。提高反應(yīng)溫度可 使裂化反應(yīng)速率加快，原料的裂化程度加深，生成油中低沸點(diǎn)組分含量增加，氣體產(chǎn)率增高。 但反應(yīng)溫度的提高，使催化劑表面積炭結(jié)焦速率加快，影響使用壽命。所以，溫度的調(diào)節(jié)控 制十分重要。（1）控制反應(yīng)器入口溫度；以加熱爐式換熱器提供熱源的反應(yīng)，要嚴(yán)格控制反應(yīng)器入 口物料的溫度，即控制加熱爐出口溫度或換熱器終溫，這是裝置重要的工藝指標(biāo)。如果有兩 股以上物料同時(shí)進(jìn)反應(yīng)器，則還可以調(diào)節(jié)

3、兩股物料的比例，達(dá)到反應(yīng)器入口溫度恒定的要求。 加氫裂化反應(yīng)器就可以通過(guò)加大循環(huán)氧量或減少新鮮進(jìn)料，來(lái)降低反應(yīng)器的入口溫度。（2）控制反應(yīng)床層間的急冷氫量；加氫裂化是急劇的放熱反應(yīng)。如熱量不及時(shí)移走， 將使催化劑溫度升高。而催化劑床層溫度的升高，又加速了反應(yīng)的進(jìn)行，如此循環(huán)，會(huì)使反 應(yīng)器溫度在短時(shí)間急劇升高，造成反應(yīng)失控，造成嚴(yán)重的操作事故。正常的操作中，用調(diào)節(jié) 急冷氫量來(lái)降低床層溫度。（3）原料組成的變化會(huì)引起溫度的變化；原料組成發(fā)生變化，在加氫條件下，反應(yīng)熱 也會(huì)變化，從而會(huì)引起床層溫度的變化。如原料中硫和氮含量增加，床層溫度會(huì)上升；原料 中雜質(zhì)增多，床層溫度一般也會(huì)上升；原料變重，溫度升

4、高；而原料含水量增加，則床層溫 度會(huì)上下波動(dòng)。（4）反應(yīng)器初期與末期的溫度變化；通常在開(kāi)工初期，催化劑的活性較高，反應(yīng)溫度 可低一些。隨著開(kāi)工時(shí)間的延續(xù)，催化劑活性有所下降，為保證相對(duì)穩(wěn)定的反應(yīng)速率，可以 在允許范圍內(nèi)適當(dāng)提高反應(yīng)溫度。（5）反應(yīng)溫度的限制；加氫裂化反應(yīng)器規(guī)定反應(yīng)器床層任何一點(diǎn)溫度超過(guò)正常溫度 15C時(shí)即停止進(jìn)料；超過(guò)正常溫度28C時(shí)，則要采用緊急措施，啟動(dòng)高壓放空系統(tǒng)。因?yàn)?壓力下降，反應(yīng)劇烈程度減緩，使溫度不致進(jìn)一步劇升，造成反應(yīng)失控。壓力的調(diào)節(jié)加氫裂化是在氫氣存在下的高壓反應(yīng)。反應(yīng)壓力主要是氫氣的分壓。提高氫分壓，可以 促使加氫反應(yīng)的進(jìn)行，烯烴和芳烴的加氫反應(yīng)加快，脫$、

5、脫N率提高，對(duì)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的 脫除有好處。反應(yīng)壓力的選擇與處理的原料性質(zhì)有關(guān)。原料中含有多環(huán)芳烴和雜質(zhì)越多，則 所需的反應(yīng)壓力越高。壓力波動(dòng)，對(duì)整個(gè)反應(yīng)的影響較大。（1）氫氣壓縮機(jī)的壓力調(diào)節(jié)：加氫裂化的氫氣壓縮機(jī)分新氫壓縮機(jī)和循環(huán)壓縮機(jī)兩種。 新氫壓縮機(jī)主要用來(lái)補(bǔ)充系統(tǒng)氫氣壓力，循環(huán)壓縮機(jī)主要保持系統(tǒng)壓力，整個(gè)系統(tǒng)壓力的維 持，依靠這兩種壓縮機(jī)的綜合平衡。壓力的調(diào)節(jié)主要依靠高壓分離器的壓力調(diào)節(jié)器來(lái)控制。 一般情況下，不要改變循環(huán)壓縮機(jī)的出口壓力，也不要隨便改變高壓分離器壓力調(diào)節(jié)器的給 定值。如果壓力升高，通常通過(guò)壓縮機(jī)每一級(jí)的返回量來(lái)調(diào)節(jié)，必要時(shí)可通過(guò)增加排放量來(lái) 調(diào)節(jié)。壓力降低，一般增加新氫

6、的補(bǔ)充量。（2）反應(yīng)溫度的影響：反應(yīng)溫度升高，會(huì)導(dǎo)致裂化反應(yīng)程度加大，耗氫量增加，壓力 下降。應(yīng)注意調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。（3）原料變化的影響：原料改變，耗氫量變化，則裝置壓力降低，循環(huán)氫壓縮機(jī)入口 流量下降，應(yīng)補(bǔ)充新氫氣。如果原料帶水，系統(tǒng)壓力會(huì)上升，系統(tǒng)壓差增大。氫油比的控制氫油比的大小或反應(yīng)物循環(huán)量大小直接關(guān)系到氫分壓和油品的停留時(shí)間，還影響油品的 汽化率。循環(huán)氣量的增加可以保證系統(tǒng)有足夠的氫分壓，有利于加氫反應(yīng)。此外，過(guò)剩的氫 氣有保護(hù)催化劑表面的作用，在一定的范圍內(nèi)可以防止油料在催化劑表面縮合結(jié)焦。同時(shí)氫 油比增加，可及時(shí)地將反應(yīng)熱從系統(tǒng)帶走，有利于反應(yīng)床層的熱平衡，從而使反應(yīng)器內(nèi)溫度 容易

7、控制平穩(wěn)。 但過(guò)大的氫油比會(huì)使系統(tǒng)壓力降增大，油品和催化劑接觸的時(shí)間縮短， 導(dǎo)致反應(yīng)程度下降，循環(huán)壓縮機(jī)負(fù)荷增大，動(dòng)力消耗增加。因此，選擇適當(dāng)?shù)臍溆捅炔⒃诜?應(yīng)過(guò)程中保持恒定是非常重要的。空速操作原則在操作過(guò)程中，需要進(jìn)行提溫提空速時(shí)，應(yīng)“先提空速后提溫”，而降空速降溫時(shí)則“先 降溫后降空速”。如果違背這個(gè)原則，會(huì)造成劇烈的加氫裂化反應(yīng)，使氫純度下降，增加催 化劑表面的積炭。在不正常的情況下，應(yīng)盡量避免空速大幅度下降，從而引起反應(yīng)溫度超高。催化劑器內(nèi)再生操作器內(nèi)再生即是反應(yīng)物料停止進(jìn)反應(yīng)器后，催化劑保留在反應(yīng)器內(nèi)，而將再生介質(zhì)通過(guò)反 應(yīng)器，進(jìn)行再生操作。這種再生方式，避免了催化劑的裝卸，縮短了

8、再生時(shí)間，是一種廣泛 使用的方式。（1）再生前的預(yù)處理：首先降溫，遵循“先降溫后降量”的原則，嚴(yán)格按照工藝要求 的降溫速率進(jìn)行。溫度降到規(guī)定要求，并停止進(jìn)料后，就可以用情性氣體，一般是工業(yè)氮?dú)?，?duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，將反應(yīng)系統(tǒng)的烴類(lèi)氣體和氫氣吹掃干凈。經(jīng)化驗(yàn)，反應(yīng)器出口的氣體內(nèi)烴 類(lèi)和氫氣的含量小于1%即可。（2）再生的進(jìn)行：催化劑表面的結(jié)炭，一般用氧氣燃燒來(lái)消除。為了控制燒炭的速率， 以免在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量燒毀催化劑，常配以一定量的氮?dú)?，以調(diào)節(jié)進(jìn)料氣體的氧濃度。催化劑再生過(guò)程中，應(yīng)注意控制一定的升溫速率，即床層最高溫度與反應(yīng)器入口溫度之 差。升溫速率也不能過(guò)快，如發(fā)現(xiàn)溫升超過(guò)70C，立即調(diào)整再生稀釋氣體控制溫升。一般 催化劑床層最高溫度不能超過(guò)500C，否則對(duì)催化劑有損壞。（3）再生的結(jié)束：隨著燒焦的進(jìn)行，催化劑積炭在減少后，這時(shí)增加空氣中的氧含量， 床層沒(méi)有明顯的溫升，說(shuō)明燒焦過(guò)程基本結(jié)束。逐步增加空氣量，如控制床層溫度不大