碳二加氫影響因素及應對措施

摘? 要：大慶石化新建60萬噸/年乙烯裝置使用的是我國自主研發的首套大型乙烯成套專利技術，碳二加氫反應器是整套裝置的核心部分，其運行狀態直接影響到乙烯產品的質量和整套裝置的穩定運行，但由于影響碳二加氫反應器穩定運行的因素較多，且相對復雜，所以碳二加氫反應器一直是制約乙烯裝置長周期穩定運行的瓶頸。

本文采取了文獻調查法以及觀察法，以大慶石化新建60萬噸/年乙烯裝置為基礎，分析碳二加氫反應器穩定運行的影響因素并針對碳四、一氧化碳含量、空速、以及反應溫度等影響因素。

關鍵詞：碳二加氫反應器;影響因素;優化;操作;乙烯

引言

乙烯可生產出大量重要的化工產品，但其生產裝置耗能大、流程繁雜且生產過程通常存有參數未知性、突發性、純滯性等特點。乙烯生產工藝流程中的重要設備即碳二加氫反應器，該設備運行好壞會直接影響乙烯產品的產量和質量。所以本次研究分析影響碳二加氫反應器運行因素對裝置的穩定運行及乙烯生產質量等后續操作和管理起著積極的促進作用，為后續工藝改進提供一定幫助。

一、碳二加氫反應器簡介

1、碳二加氫裝置原理

大慶石化新建60萬噸/年乙烯裝置采用前脫丙烷前加氫流程，使用的是殼牌的鈀系催化劑，碳二加氫反應器ER-3425有三段催化劑床層串聯，反應器各床層之間設有中間冷卻器。

在加氫催化劑存在下，其反應原理為：

主反應：C2H2+H2=C2H4

副反應：C2H2+2H2=C2H6

C2H4+H2=C2H6

mC2H2+nH2=低聚物（綠油）

2、本文研究內容

本文以大慶石化化工一廠乙烯車間碳二加氫裝置作為研究對象，開展對碳二加氫裝置影響因素的研究。主要內容如下：

（1）分析碳二加氫裝置的基本原理，依據查閱知識以及工作經驗，研究碳二加氫裝置的影響因素。

（2）依據分析的結果，主要研究碳四、一氧化碳含量、空速、以及反應溫度對該裝置的影響。

二、碳二加氫反應器運行影響因素

1、反應溫度的影響

（1）入口溫度的影響

碳二加氫反應器的入口溫度對催化劑性能的發揮是至關重要的，只有催化劑達到初始反應溫度，催化劑才能進行乙炔加氫除炔反應。隨著催化劑使用時間的增長，催化劑活性的下降，需要相應的提高操作溫度，彌補其活性的下降，從而達到催化劑長周期穩定運行，保證碳二加氫反應器出口產品合格。

提高溫度會使催化劑選擇性下降，有利于副反應的發生，乙炔選擇性加氫希望產生乙烯，這樣既脫除了乙炔，又增加了乙烯。如果發生其他副反應會造成乙烯損失，高溫生成的綠油分子鏈增長，使之更易附在催化劑表面而使其失活提高反應溫度，生成低聚物的反應還會影響催化劑性能。

2、空速的影響

保持空速穩定對反應器平穩操作極為重要，在穩定空速條件下，催化劑床層溫度的分布較為均勻。空速越高，反應深度越低，但容易導致反應器出口炔烴超標。空速低意味著反應時間長，反應深度提高，所以降低空速對于提高反應的轉化率是有利的。

3、CO的影響

（1）CO濃度對碳二前加氫反應器溫升的影響

碳二加氫反應器入口CO濃度是影響催化劑反應活性的重要因素。CO在碳二加氫催化劑的吸附速度要比乙炔快，過多的CO就會占據催化劑表面的活性點，抑制催化劑對乙炔加氫的催化作用，引起催化劑暫時性中毒，從而引發“漏炔”。如果CO濃度波動較大而調整不當時，不但不能避免“漏炔”還有可能造成反應器“飛溫”。

其中造成裂解氣中CO波動的原因有：

1）加氫裂化尾油、氣相輕烴裂解爐投料前沒有進行預硫化操作，導致在裂解爐輻射爐管中沒有硫化劑與管材中的Cr、Ni形成完全的保護膜將爐管內壁上的焦炭與管材中的Cr、Ni隔離開，造成Cr、Ni促進CO的生成。

2）裂解爐爐管內物料流動分布不均或稀釋蒸汽的量過少，個別爐管內物料停留時間過長，發生二次反應，促使CO的生成。

3）進料中醇類和醚類物質含量嚴重超標，造成醇類、醚類物質在裂解爐高溫中分解成CO。

（2）對鈀系催化劑選擇性的影響

一氧化碳是乙炔加氫反應重要抑制劑，對催化劑的選擇性的影響很大。乙炔加氫鈀系催化劑的選擇性取決于物料中各組分在催化劑表面的競爭吸附能力的大小。一些組分在鈀催化劑表面的吸附能力順序為：硫化物>乙炔>一氧化碳>丁二烯>甲基乙炔>丙二烯>乙烯>丙烯>二氧化碳。由于CO在催化劑表面的吸附能力比乙烯、甲基乙炔、丙二烯的吸附能力強，故在物料中的CO也可以抑制催化劑對乙烯的加氫催化作用。

（3）對鈀系催化劑活性的影響

鈀系催化劑雖然具有很強的抗CO毒害的能力，在300～2000mL/m3的CO濃度下仍具備乙炔加氫催化的活性，但物料中較高的CO濃度能導致催化劑活性大幅度降低，造成催化劑暫時性中毒的現象。所以一定量的一氧化碳對碳二加氫的選擇性是有好處的。

（4）碳四組分的影響

在前脫丙烷前加氫流程中，高低壓脫丙烷塔將進料中部分碳四及以上的組分分離并從塔釜采出，塔頂的碳三及以下組分進入碳二加氫反應器，高壓脫丙烷塔塔頂控制微量碳四含量，防止過量碳四中的丁二烯在加氫催化劑用下，發生加氫反應生成丁烯、丁烷，并放出大量的熱量，如果這些熱量不能及時被帶走，會導致反應器床層溫度急劇上升，造成反應器升溫。因此在操作中一定要嚴格控制高壓塔頂碳四的含量。

結論

通過研究反應溫度，空速、一氧化碳、碳四含量影響碳二加氫反應器穩定運行的原因，總結操作經驗，優化調整方法，使得大慶石化新建60萬噸/年乙烯裝置碳二加氫反應器一直處于穩定運行狀態。今后將根據裝置原料、負荷和催化劑活性變化，進一步對影響碳二加氫反應器的因素進行分析，使裝置能夠在穩定狀態下長周期運行，為企業創造更大的效益。

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作者簡介：李巖，男，1967年02月17日，漢，黑龍江省大慶市，在大慶石化公司化工一廠乙烯車間從事分離工作。