制氫裝置轉(zhuǎn)化部分技術(shù)問答

1、制氫裝置轉(zhuǎn)化部分技術(shù)問答1. 輕油轉(zhuǎn)化工段的主要任務(wù)是什么？答：輕油蒸汽轉(zhuǎn)化的目的是使組成為CnHm的輕油和水蒸汽通過催化劑轉(zhuǎn)化為有用的氣體，H2和CO，同時(shí)伴生CO2和少量的殘余CH4。對(duì)于工業(yè)制氫裝置來講，其中的H2是我們的目的產(chǎn)物，而每個(gè)CO分子再經(jīng)變換工段從水中奪取一分子的氫，再產(chǎn)生一部分H2。根據(jù)工廠最終產(chǎn)品的需要，適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化工段的工藝條件，合理設(shè)置下游工藝，即可分別生產(chǎn)出工業(yè)氫氣、冶金還原氣、氨或醇的合成氣。2. 輕油蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程如何？答：與甲烷為主的氣態(tài)烴原料相比，液態(tài)烴的各種輕油組成比較復(fù)雜，有烷烴、環(huán)烷烴、芳烴。轉(zhuǎn)化過程中，一方面這些烴類與水蒸汽發(fā)生催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，另一方

2、面，烴類還會(huì)發(fā)生催化裂解反應(yīng)和均相熱裂解反應(yīng)。大量裂解產(chǎn)物經(jīng)過進(jìn)一步的聚合、芳構(gòu)化和氫轉(zhuǎn)移等反應(yīng)都會(huì)導(dǎo)致結(jié)炭，結(jié)炭反應(yīng)是輕油蒸汽轉(zhuǎn)化過程中必然發(fā)生的副反應(yīng)，這正是輕油蒸汽轉(zhuǎn)化過程和以甲烷為主的氣態(tài)烴（如天然氣和油田氣）蒸汽轉(zhuǎn)化過程的最基本的差別。由于輕油原料的組成比較復(fù)雜，反應(yīng)又處于450800的列管式變溫催化床層內(nèi)，因此，輕油加壓水蒸汽轉(zhuǎn)化制取氫氣或合成氣過程是一種包含多種平行反應(yīng)和串聯(lián)反應(yīng)的復(fù)雜反應(yīng)體系。由于床層溫差較大，不同部位的反應(yīng)情況變化較大，包括高級(jí)烴的熱裂解、催化裂解、脫氫、加氫、結(jié)炭、消炭、氧化、變換、甲烷化等反應(yīng)，反應(yīng)機(jī)理可用下圖形象地表示。CH4H2OCO3H2COH2OC

3、O2H2堿催化消炭 CH2OCOH2蒸汽裂解600發(fā)生均相熱裂解烯烴脫氫、聚合、CH4裂解在酸性中心上600在鎳表面催化裂解烴類原料炭蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡產(chǎn)物CH4、CO、CO2、H2、H2O中間產(chǎn)物烯烴烷烴對(duì)應(yīng)床層位置中間產(chǎn)物氧化物種CH4、H2在酸性中心上裂解入口25%50%75%出口3. 輕油蒸汽轉(zhuǎn)化過程中結(jié)炭反應(yīng)機(jī)理如何？答：輕油蒸汽轉(zhuǎn)化過程中， 在一定的水碳比之下，結(jié)炭反應(yīng)是一種必然發(fā)生的熱力學(xué)過程，關(guān)鍵是選擇良好的催化劑和相應(yīng)的工藝條件以盡量減少積炭，保證正常運(yùn)行。結(jié)炭反應(yīng)是轉(zhuǎn)化過程中的一種副反應(yīng)，它和轉(zhuǎn)化過程密切相關(guān)。進(jìn)入催化反應(yīng)床層的反應(yīng)物只有輕油（CnHm）和水(H2O),很顯然

4、，我們的目的產(chǎn)物H2來自CnHm和H2O。我們可以設(shè)想輕油的轉(zhuǎn)化首先必須裂解，并伴隨進(jìn)一步脫氫、加氫產(chǎn)生了低碳數(shù)的烴和H2，也同時(shí)產(chǎn)生了新生態(tài)的碳，而碳與水蒸汽反應(yīng)便生成了CO和H2。因此，輕油水蒸汽轉(zhuǎn)化過程實(shí)際上首先是一個(gè)裂解過程，而后才是二次產(chǎn)物的進(jìn)一步反應(yīng)，最終形成H2、CO、CO2和殘余CH4的平衡。根據(jù)很多研究結(jié)果和理論分析，我們可以把輕油水蒸汽轉(zhuǎn)化的全過程做如下描述：（1）床層溫度低于600時(shí)：CnHm吸附于活性金屬Ni表面上，首先發(fā)生催化裂解。NiCnHmC(a)H(a)CHx(a)C2Hy(a)CfHgC(a)H2O(a)COH2CO(a)H2O(a)CO2H2 H2O(a)M

5、O(a)H(a) a表示吸附態(tài)，M代表載體和金屬Ni?？梢哉J(rèn)為水蒸汽先被載體吸附，逆流至Ni上被解離吸附，鉀堿亦有可能對(duì)H2O發(fā)生解離吸附。由于Ni對(duì)烴類吸附性能強(qiáng)，烴類占據(jù)Ni的活性中心，故使用堿性助劑可提高催化劑對(duì)蒸汽的吸附能力。這對(duì)增加氣化速度，抑制結(jié)炭十分重要。式表明CnHm催化裂解產(chǎn)生低分子烷烴、烯烴、甲烷、氫氣和炭。低分子烷烴會(huì)進(jìn)一步發(fā)生如式表征的裂解。烯烴聚合聚合物聚合炭 烯烴脫氫芳構(gòu)化聚合物聚合炭 反應(yīng)、產(chǎn)生的聚合炭實(shí)際是含有一定氫元素的高分子縮合產(chǎn)物，即所謂“炭的先驅(qū)物”，有的稱為焦油炭，或稱為封貼炭膜，它對(duì)催化劑表面的活性中心起封閉作用，降低了催化劑的活性。式表示碳碳鍵斷裂

6、產(chǎn)生的吸附態(tài)自由基CHx(x在03)既可能向左加氫而生成CH4，也可能向右逐步加氫而形成炭。生成的炭和水蒸汽反應(yīng)即形成氣體產(chǎn)物，正如、式所示。這也說明結(jié)炭反應(yīng)和消炭氣化反應(yīng)處于競爭之中。該過程中形成的炭通常認(rèn)為是通過Ni晶粒擴(kuò)散成“核”，然后以Ni晶粒為頂點(diǎn)逐漸生成為須狀炭。這種炭對(duì)活性影響不大，但碳纖維可能堵塞催化劑孔隙和破壞催化劑顆粒。（2）床層溫度高于600時(shí)：CnHm主要發(fā)生均相熱裂解，產(chǎn)生低分子烷烴、烯烴、甲烷、氫氣和炭。在這部分高溫段床層所發(fā)生的反應(yīng)仍然可以用式來表征，最終積炭的形態(tài)不同于低溫段。烯烴聚合聚合物脫氫焦炭 烯烴脫氫、芳構(gòu)化稠環(huán)芳烴熱裂解焦炭 此段床層內(nèi)由于溫度升高，結(jié)

7、炭反應(yīng)加快，因此積炭較多，這些積炭在高溫下很容易轉(zhuǎn)化為有光澤的石墨化炭，石墨化炭掩蓋活性表面導(dǎo)致催化劑活性下降，這已被工業(yè)裝置的實(shí)踐所證明。在固定的反應(yīng)溫度和空速下，維持一定的水碳比，催化劑上是否產(chǎn)生積炭，則主要取決于工藝過程中積炭和消炭的動(dòng)力學(xué)平衡，即結(jié)炭和消炭反應(yīng)的相對(duì)速度。而輕油轉(zhuǎn)化催化劑的關(guān)鍵就是要使轉(zhuǎn)化過程中消炭反應(yīng)速度大于結(jié)炭反應(yīng)速度，從而避免催化劑上炭的沉積，促進(jìn)目的產(chǎn)物的生成。4. 如何理解“熱力學(xué)結(jié)炭”？一般發(fā)生在什么條件下？答：所謂熱力學(xué)結(jié)炭可理解為輕油蒸汽轉(zhuǎn)化過程中，結(jié)炭反應(yīng)的不可避免性。在高于烴類分解的溫度下，又有酸性或金屬催化作用的存在，烴類的裂解是必然要發(fā)生的。然而

8、在一般的設(shè)計(jì)工藝條件下，熱力學(xué)結(jié)炭不會(huì)大量產(chǎn)生，只有當(dāng)水碳比失調(diào)造成水碳比急劇下降或大幅度波動(dòng)時(shí)，才會(huì)發(fā)生熱力學(xué)結(jié)炭。5. 如何理解“動(dòng)力學(xué)結(jié)炭”？一般發(fā)生在什么條件下？答：在輕油蒸汽轉(zhuǎn)化過程中，一般有多種反應(yīng)引起結(jié)炭，另一方面還存在著堿性消炭反應(yīng)，即炭的水煤氣反應(yīng)。當(dāng)水蒸汽分壓提高，消炭反應(yīng)就可以加速。在固定的反應(yīng)溫度、空速和水碳比條件下，催化劑上是否產(chǎn)生積炭，則取決于積炭和消炭的動(dòng)力學(xué)平衡，即結(jié)炭和消炭兩種反應(yīng)的相對(duì)速度，當(dāng)結(jié)炭速度大于消炭速度時(shí)，就會(huì)在催化劑上產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)積炭。6. “結(jié)炭和積炭”的含義有何不同？答：“結(jié)炭”一般可理解為一種熱力學(xué)過程，指在輕油轉(zhuǎn)化過程中導(dǎo)致生成炭的反應(yīng)，而

9、“積炭”可理解為一種動(dòng)力學(xué)結(jié)果，是指當(dāng)總的結(jié)炭反應(yīng)速度大于消炭反應(yīng)速度時(shí)產(chǎn)生了炭的積累，謂之“積炭”。7. 如何判斷催化劑的積炭？答：催化劑表面輕微積炭時(shí)，因積炭掩蓋活性中心，活性下降，吸熱減少而出現(xiàn)花斑、熱帶、出口尾氣中芳烴增加等現(xiàn)象，但有時(shí)催化劑中毒或鈍化活性下降時(shí)也會(huì)出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，因此要結(jié)合對(duì)容易造成結(jié)炭的工藝條件變化和分析做出判斷。催化劑床層嚴(yán)重積炭時(shí)，表現(xiàn)為床層阻力迅速增加，轉(zhuǎn)化爐管表面溫度很快升高，直至出現(xiàn)紅管。8. 催化劑積炭的原因有哪些？如何防止？答：積炭的發(fā)生一般是由于催化劑裝填不均勻，水碳比失調(diào)，負(fù)荷增加，原料油重質(zhì)化，催化劑中毒或被鈍化，活性或抗積炭性能下降，轉(zhuǎn)化溫度和

10、壓力的大幅波動(dòng)等原因引起。消除上述可能引起積炭的因素就可以防止積炭。應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的正常操作條件操作，防止因設(shè)備、儀表、操作等事故引起的水碳比失調(diào)和溫度、壓力的大幅度波動(dòng)。嚴(yán)格選用符合催化劑要求的原料，嚴(yán)格控制原料凈化工段的工藝條件，保證催化劑始終處于還原態(tài)，防止水和原料的脈沖進(jìn)料（脈沖進(jìn)料的實(shí)質(zhì)是水碳比瞬時(shí)失調(diào)），保證催化劑裝填均勻和轉(zhuǎn)化爐爐膛溫度的均勻等等即可防止大量產(chǎn)生積炭。9. 轉(zhuǎn)化催化劑常用的燒炭再生條件是什么？答：催化劑輕微積炭時(shí)，可采用緩和的燒炭方法，例如降低負(fù)荷，增大水碳比，配入一定量的還原氣等條件下運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí)，以達(dá)到除碳的目的。積炭嚴(yán)重時(shí)，必須切除烴類原料用水蒸汽燒炭。蒸汽

11、量為正常操作蒸汽量的3040，壓力為1.0MPa左右。嚴(yán)格控制溫度不高于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫度。出口尾氣CO2下降并穩(wěn)定到一個(gè)較低數(shù)值時(shí)（每隔半小時(shí)分析一次），則燒炭結(jié)束?？諝鉄繜嵝?yīng)大，反應(yīng)激烈，對(duì)催化劑危害大，不宜采用。但必要時(shí)，可在水蒸汽中配入少量空氣，但要嚴(yán)格控制氧含量，防止超溫。燒炭結(jié)束后，重新還原方可投料。經(jīng)過燒炭仍不能恢復(fù)正常操作時(shí)，則停車更換催化劑。10. 為什么抗積炭性能是輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的主要性能？答：在比較經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行工藝條件下，輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑上積炭往往是難以避免的，而積炭危害又很大，大量積炭是導(dǎo)致催化劑壽命縮短的最主要原因。積炭使催化劑活性下降，大量積炭又使催化劑床層阻力增

12、加，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化過程無法完成。雖然可以消炭，但消炭再生會(huì)使催化劑表面剝蝕，使催化劑強(qiáng)度下降，并進(jìn)而影響其使用壽命。積炭的形態(tài)各不相同，床層低溫段的聚合炭和高溫段的石墨化炭對(duì)催化劑的表觀活性影響最大。因此，良好的抗積炭性能是輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的最主要的性能。11. 轉(zhuǎn)化爐管壓差增大的原因有哪些？答：催化劑裝填過程中因高空跌落而引起部分爐管內(nèi)催化劑粉碎，催化劑的機(jī)械強(qiáng)度或熱穩(wěn)定性不好在使用過程中發(fā)生粉碎，中毒或水碳比失調(diào)等事故狀態(tài)引起的催化劑床層熱力學(xué)積炭，催化劑長期運(yùn)行中積炭增加，壓力急劇下降或燒炭反應(yīng)激烈引起催化劑粉碎，催化劑水合引起的粉化等，都是造成轉(zhuǎn)化爐管壓差增大的原因。具體分析如下：（1）催

13、化劑部分破碎引起阻力降增加。催化劑在裝填、使用過程中，壓力急劇變化造成催化劑的破碎，會(huì)使催化劑的裝填密度增大，空隙減小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化爐系統(tǒng)壓差增大。（2）催化劑積炭造成轉(zhuǎn)化爐壓差增大。在使用過程中，催化劑表面積炭將堵塞氣流通道，導(dǎo)致氣流受阻，壓差增大。此外催化劑積炭后的燒炭再生過程中也會(huì)由于燒炭速度過急引起催化劑粉碎或“剝皮”，催化劑碎塊或粉末堵塞轉(zhuǎn)化管底部出氣口也會(huì)造成轉(zhuǎn)化爐壓差增大。（3）增大反應(yīng)負(fù)荷、增大水碳比也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化爐壓差增大。反應(yīng)負(fù)荷的增加，增大了氣流量，使得系統(tǒng)阻力增大。12. 何謂轉(zhuǎn)化催化劑的毒物？中毒的過程以及如何再生？答：轉(zhuǎn)化催化劑的毒物主要有硫、氯、砷等非金屬以及鉛、銅、釩

14、、鐵銹等。硫中毒：主要由原料脫硫不合格引起，中毒后催化劑活性下降，上部溫度升高，出口甲烷偏高，芳烴穿透，嚴(yán)重時(shí)爐管上部出現(xiàn)花斑，并逐漸向下擴(kuò)展。在正常操作條件下，Z402、Z409、Z417、Z405G、Z418催化劑等要求原料中硫含量小于0.5ppm。RKNR及Z403H催化劑要求小于0.2ppm。當(dāng)然原料中的實(shí)際硫含量越小越好，只要嚴(yán)格控制進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐的硫含量，一般不會(huì)出現(xiàn)明顯的硫中毒的情況，而目前的脫硫技術(shù)和工藝一般都能將原料中的硫含量降至規(guī)定的指標(biāo)以下。當(dāng)操作波動(dòng)時(shí)，脫硫不合格時(shí)會(huì)引起硫中毒。中毒首先發(fā)生在上部低溫段的轉(zhuǎn)化催化劑上。經(jīng)驗(yàn)表明，在排除了發(fā)生積炭的可能性以后，當(dāng)上部轉(zhuǎn)化管出現(xiàn)

15、溫度升高，出口甲烷也升高，就可判斷是催化劑中毒了。硫中毒的發(fā)生和床層溫度有關(guān)，在轉(zhuǎn)化爐出口800的溫度下，原料中的硫含量大約在5ppm才會(huì)引起催化劑中毒。而在床層入口500時(shí)，0.01ppm的硫就會(huì)引起催化劑的中毒。這是因?yàn)榱蛑卸镜倪^程是一種簡單的放熱吸附過程，溫度低時(shí)有利于硫的吸附反應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，目前的脫硫技術(shù)還無法使原料輕油中的硫達(dá)到0.01ppm，但一般催化劑活性有余地，所以輕油脫硫指標(biāo)要求小于0.5ppm即可。石腦油轉(zhuǎn)化時(shí)，不同溫度下引起鎳中毒的最小硫濃度見下圖。輕微的硫中毒，可以改換干凈的原料在高水碳比條件下運(yùn)行使催化劑恢復(fù)活性。也可以切除原料，改為還原操作條件，使催化劑逐漸放硫

16、，以恢復(fù)活性。不同溫度下使鎳中毒的最小硫濃度當(dāng)硫中毒比較嚴(yán)重時(shí)，可采用氧化還原的辦法再生，具體程序如下：（1）在接近常壓下用蒸汽氧化催化劑，控制床層溫度稍低于正常操作溫度，蒸汽量控制在正常操作時(shí)3040，時(shí)間68h。（2）在蒸汽中配入氫氣，使H2O/H2從20逐漸降到3左右維持24小時(shí)。（3）按（1）的方法用蒸汽氧化46小時(shí)。（4）按（2）的方法操作，然后建立正常還原條件，最后再建立正常操作條件。再生過程中定期分析轉(zhuǎn)化出口H2S含量以判斷除硫效果。當(dāng)催化劑硫中毒很嚴(yán)重時(shí)，就會(huì)引起催化劑積炭。因此，必須將積炭和硫同時(shí)除去，此時(shí)應(yīng)先進(jìn)行燒炭，然后按上述方法消除催化劑上的硫，使催化劑再生。砷中毒：砷

17、中毒是永久性的，表現(xiàn)與硫中毒相似。一旦砷中毒，必須更換催化劑并用酸清洗爐管。因砷可以滲透到爐管內(nèi)壁，對(duì)新裝入的催化劑造成污染。催化劑上的砷達(dá)到50ppm活性就明顯下降，達(dá)到150ppm就會(huì)引起積炭。轉(zhuǎn)化原料中的砷一般要求小于5ppb。氯中毒：氯中毒也是可逆的，表現(xiàn)與硫中毒相似，可用還原法除氯，但再生要比硫中毒困難。一般氯由鍋爐水水質(zhì)不好，原料輕油含氯較高和換熱設(shè)備清洗時(shí)帶入。嚴(yán)重氯中毒時(shí)，更換催化劑往往比長時(shí)間再生更經(jīng)濟(jì)。有些金屬也會(huì)使鎳催化劑活性下降，其中銅和鉛含于原料之中，就象砷一樣，它們積累在催化劑上不能除去。釩的作用和銅、鉛相似。工藝管道中的鐵銹也常被帶到轉(zhuǎn)化催化劑上，覆蓋在催化劑表面

18、上引起活性下降，停車期間應(yīng)將工藝管線用氮?dú)獯祾吒蓛簦乐股P。13. 轉(zhuǎn)化爐管出現(xiàn)熱斑、熱帶、熱管的原因及處理方法？答：形成熱斑的原因有：催化劑裝填不當(dāng)引起“架橋”，局部積碳，或催化劑部分中毒等。上段床層熱帶可能由催化劑還原不充分、硫中毒、進(jìn)料量和水碳比大幅度波動(dòng)、燒嘴不均勻或偏燒等原因造成局部過熱積炭引起。下段床層熱帶可能由于下段催化劑活性衰減、進(jìn)料分布不勻、重質(zhì)烴穿透到下段催化劑積炭、催化劑粉碎等原因引起。當(dāng)催化劑嚴(yán)重積炭或粉碎時(shí)，造成管子堵塞，形成熱管。有時(shí)進(jìn)出口尾管或?qū)夂Y孔堵塞也會(huì)形成熱管。上述現(xiàn)象最主要的原因來自積炭。輕微熱斑和熱帶可用調(diào)節(jié)燒嘴，改善運(yùn)行條件的方法消除；出現(xiàn)熱管時(shí)，

19、則需進(jìn)行燒炭處理，燒炭后若熱管不消失，則應(yīng)停車更換催化劑，以防止燒壞爐管。為了防止熱管產(chǎn)生，要首先保證催化劑裝填均勻，床層阻力偏差小，還原充分，要保證原料凈化徹底，爐膛火嘴調(diào)節(jié)均勻，防止局部過熱。還要盡量避免進(jìn)料量、水碳比和壓力的波動(dòng)，防止催化劑的水合。14. 轉(zhuǎn)化催化劑中毒和結(jié)炭的表現(xiàn)有何不同？如何處理？對(duì)于輕油轉(zhuǎn)化催化劑來講，中毒和積炭是影響催化劑正常使用的主要因素。在催化劑應(yīng)用過程中，沒辦法取出催化劑進(jìn)行檢測，所以只能靠經(jīng)驗(yàn)觀察分析轉(zhuǎn)化爐操作情況來判斷。催化劑中毒一般是硫、氯、砷等毒物引起的，較為常見的是硫、氯中毒。催化劑中毒往往首先從轉(zhuǎn)化爐上部開始，首先表現(xiàn)為轉(zhuǎn)化爐上部床層和壁溫升高，

20、而后導(dǎo)致整個(gè)爐管壁溫升高。中毒一般來講是普遍性的，不是個(gè)別爐管的現(xiàn)象，即整個(gè)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的爐管不同程度出現(xiàn)上述現(xiàn)象。再一個(gè)特征就是催化劑活性下降導(dǎo)致轉(zhuǎn)化氣中甲烷升高，芳烴穿透量急劇上升，在轉(zhuǎn)化出口氣中，甚至高變氣中出現(xiàn)芳烴。中毒初期轉(zhuǎn)化爐的阻力沒有明顯上升，如果嚴(yán)重中毒使催化劑失活引起床層積炭后，轉(zhuǎn)化爐阻力會(huì)隨之升高。最近幾年已發(fā)現(xiàn)有多家制氫裝置發(fā)生因原料凈化或水蒸汽質(zhì)量不好引起轉(zhuǎn)化催化劑中毒的實(shí)例，催化劑中毒失活的問題應(yīng)高度重視。催化劑積炭主要是工況波動(dòng)，原料變化引起。特別是水碳比失調(diào)很容易引起積炭，也可能是在苛刻的操作條件下長期積累所致。表現(xiàn)形式主要有爐管出現(xiàn)花斑和紅管現(xiàn)象，多數(shù)情況花斑和紅管

21、不是普遍性的，而是爐膛內(nèi)某個(gè)部位或某些爐管。催化劑積炭的第二個(gè)主要特征是催化劑床層阻力降升高。結(jié)炭導(dǎo)致的催化劑失活沒有中毒那么明顯，但床層阻力會(huì)持續(xù)升高或迅速升高；催化劑微量積炭引起少數(shù)爐管出現(xiàn)花斑時(shí)，催化劑失活現(xiàn)象不太明顯，轉(zhuǎn)化氣中芳烴穿透和甲烷上升沒有中毒時(shí)表現(xiàn)的突出。只有當(dāng)催化劑嚴(yán)重積炭才導(dǎo)致催化劑失活。嚴(yán)重積炭引起催化劑粉碎造成紅管。中毒、積炭的處理辦法基本相同，一般采用停止烴類進(jìn)料，蒸汽脫毒、燒炭方法。即在純水蒸汽氣氛下，在操作溫度條件下運(yùn)行數(shù)小時(shí)乃至數(shù)天時(shí)間，以達(dá)到脫毒燒炭的目的。一般情況下，硫中毒和較輕程度的積炭可以用蒸汽再生催化劑，而嚴(yán)重積炭或氯、砷中毒則難以使催化劑再生。防止

22、催化劑中毒的措施包括：嚴(yán)格控制輕油原料中的硫、氯、砷等毒物含量，隨時(shí)監(jiān)控加氫脫硫床層溫度、配氫量、空速等工藝條件，嚴(yán)防加氫脫硫床層超溫，引起結(jié)炭，導(dǎo)致失活。經(jīng)常計(jì)算氧化鋅床層硫容并及時(shí)更換。嚴(yán)格控制工藝水蒸汽中的氯含量，防止水蒸汽中帶進(jìn)毒物。防止催化劑積炭的措施包括：防止水碳比、空速、壓力、溫度等工藝參數(shù)波動(dòng)；保持進(jìn)料組成的穩(wěn)定，嚴(yán)防輕油原料與其他油品的串混，堅(jiān)持輕油原料貯運(yùn)和輸送系統(tǒng)專用。嚴(yán)格執(zhí)行因突然停電或設(shè)備事故而導(dǎo)致緊急停車時(shí)轉(zhuǎn)化爐的操作程序。15. 影響轉(zhuǎn)化催化劑使用壽命的因素有哪些？答：催化劑裝填不均勻引起偏流，反復(fù)多次的開停車，反復(fù)多次的氧化還原，反復(fù)多次的中毒再生，壓力、溫度、

23、空速、水碳比等工藝條件的波動(dòng)和原料重質(zhì)化引起的多次積炭以及隨之而來的多次燒炭再生，都會(huì)減少催化劑的實(shí)際使用壽命。催化劑的產(chǎn)品質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求是減少實(shí)際壽命的內(nèi)在因素。16. 國內(nèi)常用的幾種輕油轉(zhuǎn)化催化劑及其性能如何？型號(hào)性能特點(diǎn)研制或生產(chǎn)單位Z402/Z405Z402催化劑含有堿金屬抗結(jié)炭助劑，用于轉(zhuǎn)化管上段，具有較好的強(qiáng)度，活性和抗結(jié)炭性能，適用干點(diǎn)小于180的輕油為原料。Z405催化劑是一種預(yù)燒結(jié)載體浸漬型催化劑，具有較高的活性，用于轉(zhuǎn)化管的下部。齊魯石化公司研究院齊魯石化公司研究院Z409/Z405GZ409催化劑含有堿金屬抗結(jié)炭助劑，用于轉(zhuǎn)化管上段，具有比Z402更好的低溫活性和抗結(jié)

24、炭性，適用干點(diǎn)小于210的輕油為原料，Z405G催化劑比Z405具有更好的強(qiáng)度的耐磨性。齊魯石化公司研究院Z403HZ403H是從丹麥引進(jìn)技術(shù)，性能同丹麥的RKNR催化劑相同遼河催化劑廠17. 轉(zhuǎn)化催化劑床層溫度分布對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)有何影響？答：轉(zhuǎn)化催化劑床層溫度分布應(yīng)根據(jù)不同催化劑的性能有所不同。由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一種強(qiáng)吸熱的反應(yīng)過程，提高上部床層的溫度有利于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)行，但同時(shí)也加快了吸熱的裂解反應(yīng)的速度，從而使結(jié)炭增加。對(duì)于低溫活性和抗結(jié)炭性能不同的催化劑，床層上部的溫度應(yīng)有所不同，例如Z403H催化劑床層三米處的溫度應(yīng)不高于630，而對(duì)于Z402、Z409、等催化劑床層三米處的溫度可控制的高一

25、些。實(shí)際上，床層溫度的分布和空速、水碳比是互相聯(lián)系的，在床層出口的殘余甲烷含量符合工藝要求的前提下，可根據(jù)具體的空速和水碳比進(jìn)行調(diào)節(jié)，但在較高空速下，出口溫度不宜降得太低，否則會(huì)引起整個(gè)床層溫度偏低，從而導(dǎo)致上部床層轉(zhuǎn)化不好，高級(jí)烴穿透至下部床層引起結(jié)炭。18. 水碳比變化對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)有何影響？答：水碳比是輕油轉(zhuǎn)化過程中最敏感的工藝參數(shù)。水碳比提高可以減少催化劑結(jié)炭，降低床層出口的殘余甲烷，對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)非常有利。在沒有二段轉(zhuǎn)化爐的制氫工業(yè)裝置上，一般采用較高的水碳比，以盡量減少出口殘余甲烷，提高氫氣產(chǎn)率和純度。當(dāng)采用重質(zhì)石腦油作轉(zhuǎn)化原料時(shí)，亦應(yīng)適當(dāng)提高水碳比以減少積炭。然而水碳比的提高相應(yīng)增加了能

26、耗，所以只能根據(jù)具體的工藝裝置確定合適的水碳比。19. 空速對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)有何影響？ 答：一般用液體體積空速或碳空速來表示轉(zhuǎn)化負(fù)荷?？账僭酱螅Ａ魰r(shí)間越短，在其它工藝條件固定的情況下，空速增大，出口殘余甲烷升高，催化劑 在實(shí)際的工業(yè)裝置上，空速的大小是和原料輕油的干點(diǎn)、芳烴含量、床層出口溫度互相關(guān)聯(lián)的，當(dāng)輕油原料干點(diǎn)升高，芳烴含量增加時(shí)，則應(yīng)相應(yīng)降低空速，以達(dá)到滿意的轉(zhuǎn)化工藝要求。上述工藝指標(biāo)的確定又和所選用的轉(zhuǎn)化催化劑的性能有關(guān)，因此只能根據(jù)具體的情況來確定。20. 反應(yīng)壓力對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)有何影響？輕油轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程是體積增大的一種反應(yīng)，由組成為CnHm的輕油或其它烴類原料，在同水蒸汽反應(yīng)后，變成CO

27、、CO2、H2和少量殘余CH4，體積膨脹很大。顯然增大反應(yīng)壓力對(duì)反應(yīng)過程是不利的。然而，由于轉(zhuǎn)化工藝過程的最終產(chǎn)物一般都是用作高壓化工過程，所以從總體節(jié)能效果考慮，轉(zhuǎn)化工藝一般都在加壓下進(jìn)行。21. 影響轉(zhuǎn)化出口殘余甲烷含量的因素有哪些？較高的水碳比和床層出口溫度，較低的空速，使用含芳烴少、干點(diǎn)低的輕質(zhì)石腦油原料，選用活性好、抗結(jié)炭性能高而又還原充分的催化劑，采用凈化脫毒比較徹底的原料都會(huì)相對(duì)降低床層出口的殘余甲烷。反之，則會(huì)導(dǎo)致出口殘余甲烷上升。壓力的波動(dòng)會(huì)引起瞬時(shí)空速增加，床層溫度和水碳比的波動(dòng)會(huì)引起催化劑表面結(jié)炭，原料中硫含量、砷含量的增加和原料凈化工段工藝條件的波動(dòng)等操作條件的惡化也往

28、往會(huì)導(dǎo)致出口殘余甲烷的升高。22. 緊急停車時(shí)怎樣確保轉(zhuǎn)化催化劑不結(jié)炭？在緊急停車的情況下確保催化劑不結(jié)炭，應(yīng)按以下步驟停車：（1） 首先切斷原料油，同時(shí)滅掉火嘴。脫硫系統(tǒng)卸壓放空。（2） 減蒸汽量至原負(fù)荷50%左右，降壓。（3） 按不同要求分別用蒸汽或氮?dú)錃膺M(jìn)行系統(tǒng)吹掃降溫。如果條件允許，在切斷原料油的同時(shí)引入氫氣進(jìn)行還原氣氛保護(hù)，防止催化劑氧化，再次開車時(shí)可以不進(jìn)行還原操作。23. 轉(zhuǎn)化爐管破裂時(shí)如何處理以保證生產(chǎn)？對(duì)于設(shè)置上下尾管的轉(zhuǎn)化爐在運(yùn)行過程中一旦有爐管破裂，可以同時(shí)將破裂爐管的上下尾管鉗死，截?cái)鄽饬?，以保證其余爐管的正常運(yùn)行。對(duì)于豎琴式轉(zhuǎn)化爐這類裝置，一旦遇到爐管破裂的情況，就必

29、須停車處理裂管。24. 簡述轉(zhuǎn)化催化劑升溫工藝條件，不同類型催化劑有何不同？轉(zhuǎn)化催化劑的升溫過程，一般采用的有兩種方法，一種為還原氣氛下升溫，另一種為非還原氣氛下升溫。還原氣氛下升溫過程為：從常溫升至床層入口約200階段，用氮?dú)庋h(huán)升溫。在保證床層各點(diǎn)溫度均在水蒸汽露點(diǎn)溫度以上20時(shí)。切入蒸汽（當(dāng)中變與轉(zhuǎn)化串聯(lián)升溫時(shí)，還要中變床溫在水蒸汽露點(diǎn)以上），并立即配入還原性氣體（氫或氨裂解氣），一般控制水氫比（體積比）為7下，繼續(xù)升溫至還原或進(jìn)油條件。升溫速度一般為3040/h。非還原氣氛下升溫過程為：從常溫升至床層入口約200階段，用氮?dú)庋h(huán)，在保證床層各點(diǎn)溫度均在水蒸汽露點(diǎn)溫度以上20時(shí)。切入蒸汽

30、繼續(xù)升溫至還原條件。新轉(zhuǎn)化催化劑分為還原態(tài)和氧化態(tài)兩種，所謂還原態(tài)催化劑是指催化劑出廠前預(yù)先進(jìn)行還原，要保證還原態(tài)催化劑在升溫過程中不被氧化，必須采用還原氣氛升溫。氧化態(tài)催化劑使用前要在裝置中進(jìn)行還原操作，升溫階段可采用還原氣氛升溫，也可采用非還原氣氛升溫，對(duì)催化劑的正常使用沒有影響。25. 轉(zhuǎn)化催化劑還原介質(zhì)有哪些？凡是能使NiO在一定條件下還原成Ni的介質(zhì)都可以作為還原介質(zhì)。對(duì)制氫裝置及合成氨裝置來講，常用的還原性氣體有工業(yè)氫、氨合成氣、氨裂解氣、重整氫、富氫氣等，這些還原性氣體配入一定量的水蒸汽作為催化劑的還原介質(zhì)。當(dāng)重整氫或富氫氣作為還原氣體時(shí)，由于其中可能含有硫、氯等毒物，因此必須凈

31、化后才能進(jìn)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，另外還原氣體中烴類含量（甲烷為主，少量乙烷）一定要少于15%，同時(shí)考慮H2O/H2和H2O/C，防止在還原過程中結(jié)炭。還原介質(zhì)中，氫氣與氧化鎳反應(yīng)，還原成鎳微晶作為主活性組分。水蒸汽的作用，一是增大氣流量，保證還原介質(zhì)在每根爐管內(nèi)分配均勻；二是防止還原介質(zhì)中少量烴類裂解積炭；三是當(dāng)串聯(lián)中變升溫時(shí)，水蒸汽的存在可防止中變催化劑的過度還原。還原介質(zhì)中，氮?dú)獾榷栊詺怏w，除了可以增大氣流量，有利于氣流均勻分布外，無其它作用。26. 轉(zhuǎn)化催化劑還原反應(yīng)的條件是什么？影響轉(zhuǎn)化催化劑還原的因素有：還原溫度、氫空速、還原介質(zhì)中氫濃度，水氫比以及還原時(shí)間等。還原溫度是催化劑還原的主要條件，對(duì)不同的催化劑所要求的還原溫度是不同的，這主要決定于活性組分與載體的相互作用以及其分散程度。例如RKN催化劑中活性組分NiO與MgO形