影響碳二加氫反應(yīng)器運行的相關(guān)因素分析

馮掣

摘 要：在石油化學(xué)工業(yè)這個領(lǐng)域當(dāng)中，乙烯在其中是化工生產(chǎn)當(dāng)中最重要的原料之一，是占據(jù)著極其重要的比例的，除此之外，乙烯在我國國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)當(dāng)中也是占據(jù)著非常重要的地位的。乙烯可以被運用在各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程當(dāng)中，但是，它的生產(chǎn)裝置耗能也是非常大的，流程也是非常復(fù)雜的，它的生產(chǎn)往往具有參數(shù)未知性、純滯性以及突發(fā)性等幾個特征。本文就將對影響碳二加氫反應(yīng)器運行的因素展開分析，并對于碳四、空速、反應(yīng)溫度以及一氧化碳含量等幾種影響因素來提出相應(yīng)的優(yōu)化措施，進而達到保證碳二加氫反應(yīng)器持久穩(wěn)定運行的目的。

關(guān)鍵詞：碳二加氫反應(yīng)器;乙烯;運行;影響因素

碳二加氫反應(yīng)器是乙烯生產(chǎn)工藝流程當(dāng)中極其重要的設(shè)備之一，這個設(shè)備能否正常而優(yōu)質(zhì)的運行是會對乙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量的高低以及質(zhì)量的優(yōu)劣產(chǎn)生直接性的影響的。特別是近幾年，我國乙烯工業(yè)在不斷飛速的發(fā)展，直至2015年為止，我國乙烯總產(chǎn)量就達到了2700萬噸之多，我國也逐漸成為了乙烯生產(chǎn)基地。因此，對于影響生產(chǎn)乙烯的設(shè)備，即碳二加氫反應(yīng)器的運行的影響因素的探究與分析是非常有意義的，因為這些因素能夠?qū)ρb置的穩(wěn)定運行產(chǎn)生積極或消極影響，進而能夠決定乙烯的質(zhì)量和產(chǎn)量，對其具體的操作和管理都有著較大的作用。

一、影響碳二加氫反應(yīng)器運行的相關(guān)因素

（一）反應(yīng)溫度的影響

正如我們所知，從一定程度上講，催化劑的性能是會受到碳二加氫反應(yīng)器入口的溫度的影響的，要想使乙炔加氫除炔反應(yīng)進行，就必須要使催化劑達到初始反應(yīng)溫度。

以某家石化公司舉例，這家公司的乙炔裝置碳二加氫反應(yīng)器在不同時期的反應(yīng)溫度具體情況如下：第1床入口溫度初期為52℃，末期為82℃，預(yù)計出口溫度初期為70℃，末期為102℃。第2床 入口溫度為52℃，末期為82℃，預(yù)計出口溫度初期為70℃，末期 為103.℃。第3床入口溫度為60℃，末期為82℃，預(yù)計出口溫度 為66℃，末尾為89℃。使用催化劑的時間越長，催化劑的活性就會隨之而降低一些。那么為了能夠避免催化劑的性能受到催化劑活性的影響而降低，就需要將相應(yīng)的操作溫度增高，進而彌補以上的缺陷，只有這樣，才能夠保證這臺碳二加氫反應(yīng)器生產(chǎn)的乙烯產(chǎn)品能夠符合相關(guān)的生產(chǎn)要求和指標(biāo)，并且也能夠穩(wěn)定設(shè)置催化劑的時間與效果。除此之外，催化劑的選擇性也是會隨著溫度的升高而降低的，這就會在一定的程度上對其副反應(yīng)起到相應(yīng)的促進作用。在加氫過程中，乙炔的選擇性是非常希望能夠只產(chǎn)生乙烯的，這樣既能夠快速的脫除乙炔，還可以增加乙烯的量，但是其他的副反應(yīng)是會導(dǎo)致乙烯缺失的，綠油一般都是在高溫當(dāng)中生成的，綠油作為一種聚合物，它分子鏈的增長是非常容易吸附于催化劑的表面上的，這也是會對催化劑的性能產(chǎn)生一定的影響的。無論是乙烯還是乙炔，它們的加氫反應(yīng)都屬于高溫放熱型反應(yīng)，都是會影響催化劑的性能的。所以，就要盡量在一定的工藝條件下，對入口溫度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，將溫度控制在最佳狀態(tài)，延長乙烯的增量時間以及催化劑的運行時間，降低綠油的生成速率。

（二）空速的影響

要想穩(wěn)定地去操作碳二加氫反應(yīng)器，就必須要保持空速是穩(wěn)定的狀態(tài)，只有在穩(wěn)定的空速狀態(tài)下，催化劑的床層溫度才會使分布的相對均勻的，空速的升高是會降低反應(yīng)的深度的，因此升高空速之后，在這個過程中，碳二加氫反應(yīng)器出口的炔烴是會出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象的。而較低的空速是會加長反應(yīng)時間的，因此，提高反應(yīng)深度和降低空速都是對轉(zhuǎn)化反應(yīng)有利的。那么要想保證空速穩(wěn)定應(yīng)該怎么做呢？就是要在實際操作中對碳二加氫反應(yīng)器的入口流量進行控制。

碳二加氫反應(yīng)的流程如下：從脫乙烷塔回流罐頂所分離出來的混合碳二餾分在FIC-405的控制下，經(jīng)過乙炔轉(zhuǎn)化器EA-437A/B同DC-401出料換熱后，與FFIC-407按一定的比例配入氫氣進入乙炔轉(zhuǎn)換器預(yù)熱器EA- 438，用低壓蒸汽加熱后，在TIC-401控制下進入DC-401一段床層上部。從一段床層下部出來后，在FFIC-408控制下按照一定的比例配入氫氣，進入段間冷卻器EA-443A/B，用循環(huán)水冷卻后在TIC-402/403控制下進入段間綠油罐FA-430A/B，脫出綠油，然后通過第二段催化劑床層，進料35～93 ℃，出料47～127 ℃。

（三）碳四和一氧化碳的影響

一氧化碳在乙炔的加氫反應(yīng)當(dāng)中有著非常關(guān)鍵性的作用，烴類對于鈀系催化劑所產(chǎn)生的吸附能力大小是不同的，由小到大的順序依次為：①烷烴、②單烯烴、③二烯烴、④一氧化碳、⑤炔烴。乙炔是會吸附在催化劑活性中心區(qū)域進而實現(xiàn)加氫反應(yīng)的，與此同時，催化劑活性中心是會受到活性較強的一氧化碳影響而排除乙烯的，所以，在乙炔加氫的反應(yīng)當(dāng)中，乙烯發(fā)生的加氫反應(yīng)是不會出現(xiàn)的，更是不會損失乙烯的。但是如果一氧化碳的濃度較高，催化劑的活性也是會受到影響的，如果有很多的一氧化碳吸附在催化劑的表面，那加氫催化劑的活性必定是會受到影響的，一氧化碳的突然增多一定是會降低催化劑的活性的，這就會導(dǎo)致反應(yīng)器加氫不合格。那么如何解決這樣的問題呢？那就要逐漸調(diào)高各段進口溫度來提升催化劑的活性。另外，在前脫丙烷前流程中，經(jīng)高、低壓 脫丙烷塔會分離之后，加氫反應(yīng)器當(dāng)中會存在一部分碳四，在加氫反應(yīng)的過程中，碳四物料是會生成丁烯和丁烷并釋放出大量的熱量的，如果不能將丁烯和丁烷放出的熱量及時帶走，就一定會增高碳二加氫反應(yīng)器的床層溫度，進而增高反應(yīng)器的溫度。因此，在日常的操作當(dāng)中，要嚴(yán)格的控制高壓脫丙烷塔頂?shù)奶妓牡暮俊?/p>

二、結(jié)束語

總而言之，對碳二加氫反應(yīng)器運行質(zhì)量好壞產(chǎn)生直接影響的就是乙烯產(chǎn)品的純度，因為傳統(tǒng)的碳二加氫反應(yīng)器自身是非常敏感、復(fù)雜而又不容易被控制的，所以就會在無形當(dāng)中加大操作難度，抬高產(chǎn)品成本。經(jīng)過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，因素是有很多的，主要集中在反應(yīng)溫度、空速影響、一氧化碳含量以及碳四幾個方面。故而要想總結(jié)出有效的解決辦法，得出操作經(jīng)驗，就應(yīng)該在實際反應(yīng)過程中關(guān)注催化劑等的變化，根據(jù)催化劑的活性變動以及裝置原料來對碳二加氫反應(yīng)器的影響因素加以分析，進而促進碳二加氫反應(yīng)器穩(wěn)定正常的運行，為整個企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

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