加氢裂化反应温度的影响因素及控制措施

加氢裂化反应温度的影响因素及控制措施

0体的热不稳定性氢加氢裂化技术的本质是高温、高压、氢加氢和强迫加热，这是一个过程。目前裂化催化剂普遍采用分子筛催化剂,催化剂活性高,反应器飞温速度惊人。飞温是指催化剂床层整体的热不稳定性,即反应热及散热之间不能平衡,或者局部热点的发展,使滴流床中由于高温出现气固催化的深度加氢,致使床层超温失去控制。飞温速度非常惊人,可能在极短时间内温度可能超过425℃,甚至高达880℃。一旦温度超过860℃,轻则造成催化剂烧结失去活性或者损坏反应器内构件;重则导致器壁损坏、高压换热器泄漏、甚至着火爆炸的恶性事故。因此在加氢裂化装置中,应该对引起裂化反应器温度失控的因素进行逐一分析和探讨,并找出解决控制措施,保证装置的安全生产。1裂化器的飞温系数1氢氧用量的确定循环氢不仅为维持反应系统的氢分压,而且工艺上采用大量循环氢来携带反应热,限制绝热温升,正常生产中,循环氢的用量是化学反应所需耗氢量的10倍左右。若循环氢量突然大量减少,反应器携带出的热量将会减少,多余的热量导致反应器温度上升,控制不当将会造成床层超温。或者当循环氢中断时,反应器内热量迅速积累,造成飞温。高压加氢裂化床层反应温度一般都在360℃以上,反应速度非常迅速,一旦循环氢量中断而未能及时采取紧急措施,势必会导致飞温。2温度对床层温升的影响加氢裂化总效应是大量放热的反应过程,反应温度增加加快了反应速度,释放的反应热量也相应增加,温度是加氢裂化过程必须严格控制的操作参数,也是正常操作中经常调节的参数。因此温度的变化对床层温升的变化非常明显。反应器进口温度在操作中是非常敏感的操作参数,装置进料量突然减少或中断,以及加热炉操作失灵,都很可能导致入口温度异常上升,因此必须严格控制反应器入口温度变化。3固催化加氢引起飞温液相进料突然减少,床层喷淋密度下降,必然影响到床层催化剂表面浸润率。气固催化加氢往往导致深度加氢,发生二次反应而引起飞温。因此人们一般遵从“先降温、后降量”的原则,但反应床层有相当的静贮液量,在一个很短的时间内,能保持催化剂的润湿,在大量循环氢的情况下,如果处理及时一般不会导致飞温。4原料处理不及时加氢裂化装置进料中,原料中的硫、氮含量对反应热的变化影响较大,特别是原料中掺炼了焦化柴油、催化轻重柴油等组分,原料中含硫、氮量增加,烯烃和芳烃含量也增加,反应放热量大幅度增加,如果生产中监控不到位,处理不及时,将会造成反应器超温,甚至演变为飞温。5某蜡油加氢裂化装置事故正常生产中,仪表指示故障分为两种类型,一是冷氢控制阀故障;另一种是床层冷氢温度控制点失灵,当操作发现不及时或者调节不当,将会导致冷氢量大幅度变化,造成各床层正常温度控制不均衡,可导致反应器未层温度失控。某蜡油加氢裂化装置反应器R102第三床层温度曾经发生过温度控制点失灵的事故,床层入口温度首先由386℃突然下降到346℃,然后上升至624℃,造成冷氢控制阀开度大幅度波动,并且连带下部床层,造成第三床层下部温度上升12℃,而且温度控制点已经超出425℃工艺指标要求,按照正常事故处理步骤,应立即启动2.1MPa/min紧急放空,装置紧急停工。但由于操作工经验丰富,判断为仪表假指示,并将TIC3129改为手动控制,联系仪表进行检验,后经仪表检查为安全栅出现故障,避免了生产出现较大的波动。床层温度指示失灵和冷氢控制阀位“漂移”的现象曾多次发生,因此在生产监控时必须引起足够的重视。6高转化率下,床层温度随时间的变化,主要有两种操作工在生产调节中,一种是在床层温度调节中没有遵循“先降温后降量”或者“先提量后提温”的原则,特别是在高转化率下,反应温度较高,都有可能造成反应器温度的超温或者失控;另一种是在床层温度调节时,输入数值错误,发现不及时,造成反应器温度的超温或者失控。这两种情况生产中也容易经常发生,特别是不熟练的操作工,更容易犯下错误,导致生产波动,反应器温度失控。7事故处理装置在事故处理过程中,如果事故处理不当或者不及时,裂化反应器将会出现飞温的事故,而且飞温的速度非常惊人。某加氢装置因循环氢故障联锁停车,在机组停车过程中没有引发0.7MPa/min泄压阀动作,操作工只是将废氢放空阀打开。随后打开0.7MPa/min紧急泄压阀,过程耽误3分钟左右,事故处理的最佳时机没有把握住,裂化反应温度逐渐上升到425℃,岗位操作人员才立即启动2.1MPa/min泄压阀,但床层温度并没有因此而下降,随后在3分钟之内以惊人的速度上升888.2℃,然后又迅速的下降。具体见表1。2加热炉采用1.2低温度和压力作为催化剂进行泄压正常生产中,对引起加氢裂化反应器飞温的常规处理方法分为以下两种情况。1)循环氢压缩机正常运转时,一旦反应器催化剂床层局部出现异常温升,采取的处理措施有:①首先应立即打入冷氢,迎头赶上,防止温度带入下一床层,引起联锁反应;其次降低床层入口温度,降低反应速度。这种情况在生产中遇到的比较多,只要发现及时,运用冷氢处理得当,一般不会导致飞温发生。正常生产中,要保证反应器各催化剂床层间冷氢的注入量,同时各路冷氢阀开度应保持在最大允许开度的60%以下,冷氢控制留有一定的余地。②降低加热炉出口温度。将反应进料加热炉的燃料供应减到最小。由于温度降低,催化剂中的反应速率和放热量也会随之降低。同时让更多的进料走加氢反应器进料/反应产物换热器的旁路,降低进料加热炉的入口温度,温度较低的油流经反应器,也相当于提供了一个较好的冷源。较低的加热炉温度也可在很大程度上减少炉管结焦的风险。③在循环氢压缩机负荷允许的情况下,应该提高循环氢压缩机转数,增大循环氢量,加快反应器热量的带走。2)如果循环机停运,或者床层温度超过正常操作温度30℃或425℃。操作人员可用的唯一快速反应就是降低反应系统压力,并切断补充氢气。0.7MPa/min及2.1MPa/min紧急放空系统被认为是加氢裂化装置安全的生命线,泄压也被认为是处理飞温的最有效方法。事故处理中值得注意的是,反应器压力泄至5.0MPa时,容易出现催化剂床层温度反弹,并可导致在泄压过程引发新的温度反弹。因为在泄压时液体进料已被完全切断,由于床层温度很高,反应仍在进行,催化剂表面润湿率迅速降低,以至形成干表面,导致深度加氢,发生二次反应或者三次反应。这种情况放热量可达到正常情况的3～4倍。但此时系统内气体流量不足,取热能力下降。因此,当反应压力降至5.0MPa,应该引入紧急事故氮气,协助带走反应器热量,避免反应器床层超温。当系统压力降至设计压力的25%,并且反应器床层温度得到完全控制时,方可关闭泄压阀。如果温度没有得到控制,将系统压力泄净,为防止系统不流动,床层温度上升,可继续引入低压氮气进入反应系统,通过泄压阀继续携带走反应积聚的热量,达到降低反应温度,保护催化剂的目的。3日常生产维护措施1机组正常运行循环氢压缩机是加氢裂化装置的“心脏”,循环氢压缩机的安全运行关系到装置的平稳操作,日常生产中要密切监测机组的运行状况,包括干气密封系统,润滑油系统,蒸汽的温度、压力,供电系统的维护,仪表系统的维护,保证循环氢压缩机运行正常。2原料组成监控原料的组成变化直接影响到反应温度的变化,日常生产中要密切监控原料的组成分析,一旦原料性质发生变化,及时联系相关部门进行调整,并且对操作进行调节,防止原料变化导致生产波动或者反应器床层温度失控。31严格控制喷射器的输入温度要控制原料入装置温度,以及原料换热温度,瓦斯组成及压力的变化,保持反应进料加热炉温度控制平稳,确保反应器入口温度稳定。4加强员工的应急处理能力员工技术水平的高低,也是直接影响到装置的平稳运行,特别是要加强员工异常状况的判断和处理能力的培训力度,提高员工的应急处理能力和技术水平。5火炬系统的配合火炬系统是装置的安全生命线,一旦装置出现异常情况,必须保证火炬