固定床反應(yīng)器操作與控制

任務(wù)14固定床反應(yīng)器操作與控制化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備

包裝：通常是桶裝（內(nèi)用塑料袋），有金屬桶、纖維板桶。運(yùn)輸：輕拿輕放，以免破碎。貯藏：防潮、防污染、防氧化。裝填：保證氣流分布均勻、阻力降小——先過(guò)篩，檢查支撐箅條、金屬支網(wǎng)等狀況，頂部用固定柵條或一層重的惰性物壓住——防被吹而移動(dòng)方法：布袋法、繩斗法、多節(jié)桿法（用于固定床列管式反應(yīng)器）

14.1催化劑使用14.1.1運(yùn)輸、貯藏與填裝布袋法、繩斗法布袋法繩斗法升溫與還原：是催化劑.制備過(guò)程的“繼續(xù)”，是形成活性結(jié)構(gòu)的過(guò)程，是投入使用前的最后工序。過(guò)程特點(diǎn)：既有化學(xué)變化—還原為活性態(tài)，如金屬又有物理變化—表面積增大，析碳（CO還原時(shí)),正常過(guò)程應(yīng)穩(wěn)定而緩慢。14.1.3開(kāi)停車(chē)及鈍化

開(kāi)車(chē)

a.純N2（或惰性氣）置換系統(tǒng)；

b.用氣體循環(huán)加熱至一定溫度；

c.用還原性氣體（或工藝條件）升溫、還原。14.1.2固體催化劑升溫與還原14.1.2升溫與還原

短期停車(chē)（臨時(shí)、搶修等）：只需關(guān)閉反應(yīng)器出口閥并保持催化劑床層溫度，維持正壓或用純N2保護(hù)催化劑，維持爐溫。

長(zhǎng)期停車(chē)：鈍化處理—用含少量氧的N2（或水蒸氣）緩慢氧化催化劑，逐步降溫——卸出催化劑。卸出催化劑方法：真空抽出，人工卸出；

更換催化劑的停車(chē)：降溫、氧化、卸出；

停車(chē)及鈍化

催化劑的使用

1.催化劑使用中的變化（活性隨時(shí)間的變化）

Ⅰ.誘導(dǎo)期（成熟期）

Ⅱ.穩(wěn)定期

Ⅲ.衰老期2.注意事項(xiàng)

1）防止還原好催化劑與空氣接觸；

2）維持穩(wěn)定操作條件，盡量減少波動(dòng)；

3）原料須凈化除塵，減少毒物和雜質(zhì)影響；

4）保持催化劑使用允許的溫度范圍，催化劑使用初期，應(yīng)是操作溫度處于最佳使用溫度下限，待活性降低后在逐漸提溫。5）開(kāi)車(chē)時(shí)升溫升壓速度緩慢，減少開(kāi)停車(chē)次數(shù)；14.1.4催化劑的使用、失活與再生

催化劑失活催化劑使用一段時(shí)間后，活性將下降。活性下降的原因分三類(lèi)：結(jié)構(gòu)變化－－燒結(jié)、粉化、活性組分晶粒長(zhǎng)大等。物理失活－－積碳、粉塵、惰性組分吸附等。化學(xué)中毒－－原料中的有害物質(zhì)與催化劑活性組分發(fā)生反應(yīng)，永久性結(jié)合。解決失活問(wèn)題的方法1、改進(jìn)催化劑－－加強(qiáng)耐高溫、抗毒性。2、采用“

中期活性”設(shè)計(jì)反應(yīng)器－－反應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)打出充分的余量。3、嚴(yán)格控制操作條件－－控制原料氣中毒物的含量及反應(yīng)溫度等。4、優(yōu)化操作，彌補(bǔ)活性下降－－催化劑活性下降后，采用例如升溫等方法彌補(bǔ)。方法：（1）蒸汽處理（2）空氣處理（3）H2/還原性氣（4）酸/堿處理催化劑再生操作：在固定床、移動(dòng)床、流化床中進(jìn)行催化劑的再生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)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。14.2固定床反應(yīng)器操作與控制要點(diǎn)1.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)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15℃時(shí)即停止進(jìn)料；超過(guò)正常溫度28℃時(shí)，則要采用緊急措施，啟動(dòng)高壓放空系統(tǒng)。因?yàn)閴毫ο陆担磻?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。2.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S、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。3.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诜磻?yīng)過(guò)程中保持恒定是非常重要的。4.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。14.2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)猓瑢?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)猓哉{(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)70℃，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)500℃，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