加氫裂化裝置反應器床層溫度聯鎖可靠性提升改造

毛渝鵬

摘要：加氫裂化裝置在高負荷轉化率工況下，裂化反應器床層徑向溫差升高。基于溫度作用下，不同活性催化劑配制反應，一定程度上加快了反應氣化率，影響液體分布流向，增加了溫差變化。基于此，加強加氫裂化裝置反應器床層溫度聯鎖構造的改進顯得尤為重要。本文就反應器床層溫度聯鎖構成進行分析，闡述改造加氫聯鎖裝置反應器床層溫度聯鎖改造的必要性等，確保提升裝置使用性能。

關鍵詞：加氫裂化;反應器;溫度聯鎖;裝置

引言：加氫裂化裝置在實際使用過程中，在反應器上設置了測試反應器床層溫度的儀表，和緊急聯鎖裝置，以期提升加氫裂化裝置整體的運行性能。因此，為更好提升加氫裂化裝置運行效果，寧夏煤制油公司認為有必要加快改進反應器床層溫度聯鎖結構，減少聯鎖停車的現象，避免影響加氫裂化裝置平穩運行效果，全面提升加氫裂化裝置運行的穩定性。

一、反應器層溫度聯鎖構成分析

（一）反應器內部反應分析

相關研究人員發現，實際進行爐前加氫和爐后混油生產時，氫氣難以與原料油充分地混合。當混合料進入反應器中時，反應器內部構件可均勻分布床層液體。研究人員通過實踐發現，部分煤制油企業的裂化裝置反應器內部構件不能實現氣、液均勻分配，會產生嚴重的床層徑向溫差。主要的反應原理為烷烴加氫裂化反應：

反應公式可表示為：CnH2n+2+H2→CmH2m+2+Cn-mH2（n-m）+2，烷烴的加氫裂化是通過正碳離子反應機理實現的，其中烷烴大分子在加氫裂化催化劑的金屬中心，脫氫形成烯烴分子，烯烴分子在催化劑的酸性中心得到氫質子而形成正碳離子，正碳離子進行β位C-C鍵斷裂而生產較小正碳離子和烯烴，如此反復進行斷裂反應，并經加氫反應成為烷烴。

（二）溫度聯鎖構思分析

本文中提到的溫度聯鎖裝置設計構思是在現有工藝條件基礎上，增加床層出口平均溫度聯鎖，從而溫度預判功能，相關研究人員，以現有的原料組作為反應器，監測一、二三層催化劑床層出口溫度18個測點溫度，研究人員在實驗中發現，第四床層出口溫度未引起明顯的飛溫情況，因此斷定第四床層出口溫度不在聯鎖設置范圍內，當溫度達到飛溫前兆點時，研究人員啟動了飛溫保護一級聯鎖裝置，發現加熱爐溫度開始下降;當重新點加熱爐主火嘴時，加熱爐重新開始升溫[1]。另外，相關研究人員是在實際測試中發現，當反應器一、二三層催化劑床層出口溫度18個測點溫度中有3個達到400℃時，開啟飛溫保護二級聯鎖裝置，

可實現緊急泄壓目標，更好發揮聯鎖裝置的性能。

二、改造加氫聯鎖裝置反應器床層溫度聯鎖改造的必要性

相關研究人員在試驗研究中發現，現有的加氫反應器床層溫度控制裝置，是根據石油煉制裂化裝置原理進行設置的，基于石油煉制原料油組成種類較多，反應溫度過于集中，在具體運行過程中，大量放熱，增加了加氫反應器床層溫度控制難度。另外，現有的反應器溫度聯鎖裝置，未根據煤制油產品特性，設置相應的保護措施，包括反應器床層飛溫預警和保護。溫度聯鎖裝置中可在模擬信號作用下，實現預警和報警，加強對報警設定器輸出矛盾的控制，有效進行故障排除。然而，反應器床層聯鎖裝置在實際進行報警過程中，內部的繼電器頻繁發生異常的動作，對已經產生的故障信號未能有效地控制，常常出現聯鎖信號錯誤的現象，最終導致溫度聯鎖裝置出現停車的現象，嚴重制約了加強裂化裝置實際應用效果[2]。基于此，相關人員認為，有必要加強對加氫裂化裝置反應器床層溫度聯鎖結構進行改造，以期全面提升加氫裂化裝置運行性能。

三、加氫聯鎖反應器床層溫度聯鎖改造方案研究

（一）聯鎖裝置改造方案

相關研究人員在現有裝置的基礎上，進行改造，結合裝置實際情況，設置兩級防飛溫保護聯鎖裝置，以期解決煤制油加氫裂化原料組分集中、集中反應明顯、床層溫度升高、飛溫現象頻發的問題。確保在兩級防飛溫保護聯鎖裝置支持下，實現聯鎖動作干預，控制反應器飛溫現象。研究人員在具體操作過程中，將聯鎖設置為第一、二、三床層共18個床層出口溫度設置兩級防飛溫保護聯鎖，在一級聯鎖中從18個床層提取了5個聯鎖加熱爐燃料氣調解閥，在二級聯鎖設置時從18個床層中提取了3個聯鎖緊急泄壓閥，相關研究人員在具體實驗操作中，發現當一級聯鎖中的5個溫度達到375攝氏度時，達到了飛溫前兆點，此時，觸發一級聯鎖裝置，可有效降低床層溫度，具體的操作步驟需要結合實際情況進行分析，確保反應器床層溫度降到可控范圍內。當二級聯鎖中3個溫度出口的溫度達到400攝氏度時，可觸發二級聯鎖，進行飛溫控制，具體實踐操作中發現，聯鎖打開緊急泄壓閥57200-XV-11902進行0.7MPa/min緊急泄壓時，反應床層的溫度明顯下降。

（二）改造方案實施分析

設計人員在反應器床層入口處采用設置兩級防飛溫保護聯鎖的方法，有效控制了溫度飛溫現象的發生，確保為進料工作開展提供依據。同時，改造人員為飛溫預判斷提供了科學的依據，并在實際實驗過程中，作出相應的調整，保護催化劑，確保滿足煤制油空速要求。另外，研究人員根據催化時間、催化活性等特性，科學設定了飛溫保護聯鎖的聯鎖值，實現了飛溫預控制目標。為更好滿足煤制油加氫裂化裝置運行性能，相關改造人員，在實際方案改造過程中，充分考慮到煤制油加工性能和氫耗能較高的問題，試驗發現，在煤制油質量較好前提下，可加工的煤制油產量逐漸提升。

實際改造床層溫度聯鎖過程中，設計人員針對溫度聯鎖報警故障問題進行改進，全面考量溫度聯鎖升級改造的可行性。基于報警設定器長時間運行使用，存在內部線路老化的問題，一定程度上加劇了溫度聯鎖裝置故障發生的幾率，確保在升級改造中，彌補運行缺陷。研究人員通過更改聯鎖系統的內部結構，加強對安全信號的處理，并在控制器正常運行情況下，加強對溫度聯鎖邏輯的判斷，確保信號傳輸中，明確進行溫度指示[3]。同時，改造人員定時檢查溫度采集點儀表信息參數數據，加強對聯鎖動作調節閥、快開閥的控制，確保根據聯鎖邏輯圖，規范試驗操作流程。

溫度聯鎖裝置研究人員，通過設計發明一種煤制油加氫裂化反應器防止床層飛溫的ESD聯鎖保護系統，對反應器飛溫進行預判斷和事前控制，全面保護催化劑使用性能，相關設計人員明確了當前首要解決的技術困境，確保在現有的技術的基礎上，發明出一種聯鎖保護系統，并通過構思實例的聯鎖構成圖，提升了溫度聯鎖裝置設計的可行性，實現了對飛溫的控制，避免人為判斷失誤，影響最終的判斷結果，減少安全隱患，降低安全事故發生的幾率。研究人員設計發明的，煤制油加氫裂化反應器防止床層飛溫的ESD聯鎖保護系統，具有實際應用價值，在兩級溫度聯鎖保護下，加強對飛溫前進行降溫控制，防止反應器因飛溫損壞催化劑，有效避免了相關設備超溫事故，為加氫裂化反應器平穩有序運行，提供良好的運行環境。同時，在防止床層飛溫聯鎖裝置保護下，實現床層降溫的目標，有效控制床層溫度，有效避免催化劑燒結和板結現象的發生，最大程度上提升催化劑活性，提升相關企業經濟效益。基于此，創新的性的設計思路，有效提升了現有技術水平，杜絕人為判定飛溫進行預孔的不規范性，大大提升了此話及的使用壽命，可具體投入實踐應用中。

結論：綜上所述，相關煤制油企業加強對加氫裂化裝置床層溫度聯鎖升級改造，進一步提升裝置運行性能，保證裝置運行的有序性、穩定性、高效性。加快改進加強溫度聯鎖結構，可最大程度上減少聯鎖停車的現象，避免加氫裂化裝置遭受經濟損失。研究人員通過試驗分析發現，加強加氫工藝技術水平，是保證裂化裝置正常運行的重要保證，推動相關煤制油企業經濟發展。

參考文獻：

[1]王馳，于淼謙，李清源.加氫裂化裝置反應器床層溫度聯鎖可靠性提升改造[J].自動化博覽，2020（07）：84-85.

[2]黃云，張凱.煤焦油加氫裝置升級為劣質柴油加氫改質裝置的方案研究[J].燃料與化工，2020，51（02）：43-46.

[3]黎臣麟.加氫裂化裝置反應器徑向溫差原因分析與探討[J].煉油技術與工程，2019，49（12）：6-10.