固定床反应器操作与控制幻灯片.ppt

任务任务14 14 固定床反应器操作与控制固定床反应器操作与控制化学反应过程与设备2021/8/6包装：包装：通常是桶装（内用塑料袋），有金属桶、纤通常是桶装（内用塑料袋），有金属桶、纤维板桶运输：运输：轻拿轻放，以免破碎轻拿轻放，以免破碎贮藏：贮藏：防潮、防污染、防氧化防潮、防污染、防氧化装填：装填：保证气流分布均匀、阻力降小保证气流分布均匀、阻力降小先过筛，先过筛，检查支撑箅条、金属支网等状况，顶部用固定栅检查支撑箅条、金属支网等状况，顶部用固定栅条或一层重的惰性物压住条或一层重的惰性物压住防被吹而移动防被吹而移动方法：方法：布袋法、绳斗法、多节杆法（用于固定床列布袋法、绳斗法、多节杆法（用于固定床列管式反应器）管式反应器） 14.114.1催化剂使用催化剂使用14.1.114.1.1运输、贮藏与填装运输、贮藏与填装2021/8/6布袋法、绳斗法布袋法、绳斗法布袋法布袋法 绳斗法绳斗法2021/8/6升温与还原：升温与还原：是催化剂是催化剂. .制备过程的制备过程的“继续继续”，是形成活性结，是形成活性结构的过程，是投入使用前的最后工序构的过程，是投入使用前的最后工序 过程特点：过程特点：既有化学变化既有化学变化还原为活性态，如金属又有还原为活性态，如金属又有物理变化物理变化表面积增大，析碳（表面积增大，析碳（COCO还原时还原时),),正常过程应稳定而正常过程应稳定而缓慢。

缓慢14.1.3 14.1.3 开停车及钝化开停车及钝化14.1.3.1 14.1.3.1 开车开车 a. a. 纯纯N N2 2（或惰性气）置换系统；（或惰性气）置换系统； b. b. 用气体循环加热至一定温度；用气体循环加热至一定温度； c. c. 用还原性气体（或工艺条件）升温、还原用还原性气体（或工艺条件）升温、还原14.1.2固体催化剂升温与还原14.1.2 14.1.2 升温与还原升温与还原2021/8/6 短期停车短期停车（临时、抢修等）：只需关闭反应器出（临时、抢修等）：只需关闭反应器出口阀并保持催化剂床层温度，口阀并保持催化剂床层温度， 维持正压或用纯维持正压或用纯N N2 2保护保护催化剂，维持炉温催化剂，维持炉温 长期停车长期停车：钝化处理：钝化处理用含少量氧的用含少量氧的N N2 2（或水蒸（或水蒸气）缓慢氧化催化剂，逐步降温气）缓慢氧化催化剂，逐步降温卸出催化剂卸出催化剂 卸出催化剂方法：真空抽出，人工卸出；卸出催化剂方法：真空抽出，人工卸出； 更换催化剂的停车更换催化剂的停车：降温、氧化、卸出；：降温、氧化、卸出；14.1.3.2 14.1.3.2 停车及钝化停车及钝化2021/8/614.1.4.114.1.4.1催化剂的使用催化剂的使用 1. 1. 催化剂使用中的变化（活性随时间的变化）催化剂使用中的变化（活性随时间的变化） . . 诱导期（成熟期）诱导期（成熟期） . . 稳定期稳定期 . . 衰老期衰老期 2. 2. 注意事项注意事项 1 1）防止还原好催化剂与空气接触；）防止还原好催化剂与空气接触； 2 2）维持稳定操作条件，尽量减少波动；）维持稳定操作条件，尽量减少波动； 3 3）原料须净化除尘，减少毒物和杂质影响；）原料须净化除尘，减少毒物和杂质影响； 4 4）保持催化剂使用允许的温度范围，催化剂使用初期，）保持催化剂使用允许的温度范围，催化剂使用初期，应是操作温度处于最佳使用温度下限，待活性降低后在逐渐应是操作温度处于最佳使用温度下限，待活性降低后在逐渐提温。

提温 5 5）开车时升温升压速度缓慢，减少开停车次数；）开车时升温升压速度缓慢，减少开停车次数；14.1.414.1.4催化剂的使用、失活与再生催化剂的使用、失活与再生2021/8/614.1.4.214.1.4.2催化剂催化剂失失活活催化剂使用一段时间后，活性将下降催化剂使用一段时间后，活性将下降活性下降的原因分三类：活性下降的原因分三类：结构变化烧结、粉化、活性组分晶粒长大等结构变化烧结、粉化、活性组分晶粒长大等物理失活物理失活积积碳、粉尘、惰性组分吸附等碳、粉尘、惰性组分吸附等化学中毒原料中的有害物质与催化剂活性组分化学中毒原料中的有害物质与催化剂活性组分发生反应，永久性结合发生反应，永久性结合2021/8/6解决失活问题的方法1 1、改进催化剂加强耐高温、抗毒性改进催化剂加强耐高温、抗毒性2 2、采用、采用“ “ 中期活性中期活性” ”设计反应器反应器设计反应器反应器设计时打出充分的余量设计时打出充分的余量3 3、严格控制操作条件控制原料气中毒、严格控制操作条件控制原料气中毒物的含量及反应温度等物的含量及反应温度等4 4、优化操作，弥补活性下降催化剂活、优化操作，弥补活性下降催化剂活性下降后，采用例如升温等方法弥补。

性下降后，采用例如升温等方法弥补2021/8/6方法方法：（：（1 1）蒸汽处理）蒸汽处理 （2 2）空气处理）空气处理 （3 3）H H2 2/ /还原性气还原性气 （4 4）酸）酸/ /碱处理碱处理催化剂再生操作催化剂再生操作：在固定床、移动在固定床、移动 床、流化床中进行床、流化床中进行14.1.4.3催化剂的再生2021/8/6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14.2 固定床反应器操作与控制要点2021/8/61.温度调节对加氢催化裂化来说，催化剂床层温度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，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所以，温度的调节控制十分重要2021/8/6（1 1）控制反应器入口温度）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，则还可以调节两股物料的以上物料同时进反应器，则还可以调节两股物料的比例，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，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来降低反应器的入口温度2021/8/6（2 2）控制反应床层间的急冷氢量）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事故正常的操作中，用调节急冷氢量来降低床层温度 2021/8/6（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，温度升高；而原料含水量增加，则床层温度会上下波动2021/8/6（4 4）反应器初期与末期的温度变化）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，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定的反应速率，可以在允许范围内适当提高反应温度提高反应温度2021/8/6（5 5）反应温度的限制）反应温度的限制; ;加氢裂化反应器规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定反应器床层任何一点温度超过正常温度度1515时即停止进料；超过正常温度时即停止进料；超过正常温度2828时，则要采用紧急措施，启动高压时，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，造成度减缓，使温度不致进一步剧升，造成反应失控反应失控2021/8/62.2.压力的调节压力的调节加氢裂化是在氢气存在下的高压反应反应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使加氢反应的进行，烯烃和芳烃的加氢反应加快，脱快，脱S S、脱、脱NN率提高，对胶质、沥青质的脱除率提高，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，对整个反应的影的反应压力越高压力波动，对整个反应的影响较大2021/8/6（1 1）氢气压缩机的压力调节：）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，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，一般增加新氢的补充量降低，一般增加新氢的补充量2021/8/6（2 2）反应温度的影响：反应温度升高，会导）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应注意调节反应温度3 3）原料变化的影响：原料改变，耗氢量）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，系统压差增大水，系统压力会上升，系统压差增大2021/8/63.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，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。