固定床反应器的日常运行与操作

1、固定床反应器的日常运行与操作反应器中充填催化剂应以适当的方式加以振动压紧，床层的压力降虽较大，但填装的催 化剂可较多。固定床中间截面的孔隙率也是不均匀的，近壁处孔隙率较大，而中心处孔隙率 较小，近壁处0-1倍的颗粒直径处，局部床层孔隙率变化较大。由于床层径向孔隙率分布不 均，因此固定床中存在流速的分布不均匀。以近壁0-1倍颗粒直径处变化最大。器壁对孔隙 率分布的这种影响及由此造成的对流动、传热和传质的影响，称为壁效应。一般工业上认为 当dt /dP （催化剂颗粒直径）达8时，可不计壁效应。故工业上通常要求dt 8dP。下面以加氢裂化反应器为例，介绍固定床反应器的日常运行和操作要点。加氢裂化为强

2、 放热反应，为此将固定床反应器内的催化剂床层分成若干段，采用注急冷氢的办法，取走大 量热量，因此反应器的结构比较复杂。固定床反应器的操作方法温度调节对加氢催化裂化来说，催化剂床层温度是反应部分最重要的工艺参数。提高反应温度可 使裂化反应速率加快，原料的裂化程度加深，生成油中低沸点组分含量增加，气体产率增高。 但反应温度的提高，使催化剂表面积炭结焦速率加快，影响使用寿命。所以，温度的调节控 制十分重要。（1）控制反应器入口温度；以加热炉式换热器提供热源的反应，要严格控制反应器入 口物料的温度，即控制加热炉出口温度或换热器终温，这是装置重要的工艺指标。如果有两 股以上物料同时进反应器，则还可以调节

3、两股物料的比例，达到反应器入口温度恒定的要求。 加氢裂化反应器就可以通过加大循环氧量或减少新鲜进料，来降低反应器的入口温度。（2）控制反应床层间的急冷氢量；加氢裂化是急剧的放热反应。如热量不及时移走， 将使催化剂温度升高。而催化剂床层温度的升高，又加速了反应的进行，如此循环，会使反 应器温度在短时间急剧升高，造成反应失控，造成严重的操作事故。正常的操作中，用调节 急冷氢量来降低床层温度。（3）原料组成的变化会引起温度的变化；原料组成发生变化，在加氢条件下，反应热 也会变化，从而会引起床层温度的变化。如原料中硫和氮含量增加，床层温度会上升；原料 中杂质增多，床层温度一般也会上升；原料变重，温度升

4、高；而原料含水量增加，则床层温 度会上下波动。（4）反应器初期与末期的温度变化；通常在开工初期，催化剂的活性较高，反应温度 可低一些。随着开工时间的延续，催化剂活性有所下降，为保证相对稳定的反应速率，可以 在允许范围内适当提高反应温度。（5）反应温度的限制；加氢裂化反应器规定反应器床层任何一点温度超过正常温度 15C时即停止进料；超过正常温度28C时，则要采用紧急措施，启动高压放空系统。因为 压力下降，反应剧烈程度减缓，使温度不致进一步剧升，造成反应失控。压力的调节加氢裂化是在氢气存在下的高压反应。反应压力主要是氢气的分压。提高氢分压，可以 促使加氢反应的进行，烯烃和芳烃的加氢反应加快，脱$、

5、脱N率提高，对胶质、沥青质的 脱除有好处。反应压力的选择与处理的原料性质有关。原料中含有多环芳烃和杂质越多，则 所需的反应压力越高。压力波动，对整个反应的影响较大。（1）氢气压缩机的压力调节：加氢裂化的氢气压缩机分新氢压缩机和循环压缩机两种。 新氢压缩机主要用来补充系统氢气压力，循环压缩机主要保持系统压力，整个系统压力的维 持，依靠这两种压缩机的综合平衡。压力的调节主要依靠高压分离器的压力调节器来控制。 一般情况下，不要改变循环压缩机的出口压力，也不要随便改变高压分离器压力调节器的给 定值。如果压力升高，通常通过压缩机每一级的返回量来调节，必要时可通过增加排放量来 调节。压力降低，一般增加新氢

6、的补充量。（2）反应温度的影响：反应温度升高，会导致裂化反应程度加大，耗氢量增加，压力 下降。应注意调节反应温度。（3）原料变化的影响：原料改变，耗氢量变化，则装置压力降低，循环氢压缩机入口 流量下降，应补充新氢气。如果原料带水，系统压力会上升，系统压差增大。氢油比的控制氢油比的大小或反应物循环量大小直接关系到氢分压和油品的停留时间，还影响油品的 汽化率。循环气量的增加可以保证系统有足够的氢分压，有利于加氢反应。此外，过剩的氢 气有保护催化剂表面的作用，在一定的范围内可以防止油料在催化剂表面缩合结焦。同时氢 油比增加，可及时地将反应热从系统带走，有利于反应床层的热平衡，从而使反应器内温度 容易

7、控制平稳。 但过大的氢油比会使系统压力降增大，油品和催化剂接触的时间缩短， 导致反应程度下降，循环压缩机负荷增大，动力消耗增加。因此，选择适当的氢油比并在反 应过程中保持恒定是非常重要的。空速操作原则在操作过程中，需要进行提温提空速时，应“先提空速后提温”，而降空速降温时则“先 降温后降空速”。如果违背这个原则，会造成剧烈的加氢裂化反应，使氢纯度下降，增加催 化剂表面的积炭。在不正常的情况下，应尽量避免空速大幅度下降，从而引起反应温度超高。催化剂器内再生操作器内再生即是反应物料停止进反应器后，催化剂保留在反应器内，而将再生介质通过反 应器，进行再生操作。这种再生方式，避免了催化剂的装卸，缩短了

8、再生时间，是一种广泛 使用的方式。（1）再生前的预处理：首先降温，遵循“先降温后降量”的原则，严格按照工艺要求 的降温速率进行。温度降到规定要求，并停止进料后，就可以用情性气体，一般是工业氮气，对系统进行吹扫，将反应系统的烃类气体和氢气吹扫干净。经化验，反应器出口的气体内烃 类和氢气的含量小于1%即可。（2）再生的进行：催化剂表面的结炭，一般用氧气燃烧来消除。为了控制烧炭的速率， 以免在燃烧过程中产生的热量烧毁催化剂，常配以一定量的氮气，以调节进料气体的氧浓度。催化剂再生过程中，应注意控制一定的升温速率，即床层最高温度与反应器入口温度之 差。升温速率也不能过快，如发现温升超过70C，立即调整再生稀释气体控制温升。一般 催化剂床层最高温度不能超过500C，否则对催化剂有损坏。（3）再生的结束：随着烧焦的进行，催化剂积炭在减少后，这时增加空气中的氧含量， 床层没有明显的温升，说明烧焦过程基本结束。逐步增加空气量，如控制床层温度不大