石化企业碳二加氢等温反应器催化剂更换策略

石化企业碳二加氢等温反应器催化剂更换策略

李永山

大庆石化公司化工一厂

摘要：本文主要针对碳二加氢等温反应器在乙烯装置中的实际应用情况及催化剂更换进行了探讨，等温反应器在实际应用过程中表现出了活性高、选择性强、运行周期长等一些优势，但是催化剂在实际应用过程中为了充分保证其性能必须要及时进行再生或更换。本文对催化剂更换环节提出了一些优化措施。

关键词：等温反应器 活性高 选择性强 运行周期长 催化剂更换

引言

乙烯的生产过程非常复杂，在乙烯的生产过程中碳二加氢是一个非常重要的工艺流程，在当前的乙烯生产中，催化加氢广泛应用在裂解产物中含有的一些炔烃脱除过程中。这一过程中通常情况下应用的反应器主要是等温反应器以及绝热反应器两种类型，通过实践生产可知，等温反应器能够实现对反应温度的有效控制，在较低的反应温度条件下能够实现激发催化剂的活性，也能让催化剂的选择性进一步提升，运行的周期也逐渐延长。

一、设备碳二加氢工艺概述

大庆石化公司裂解车间E1装置目前针对裂解气进行分离处理的过程中主要应用的是后加氢工艺流程，在整个碳二加氢系统中主要使用了2台等温反应器以及3台绝热反应器，生产中中采取的是其中1台等温反应器与其他两台绝热反应器进行串联使用。等温反应器在实际的应用过程中主要是以管式反应器的方式存在，在其管内部放置着催化剂，在整个生产过程中主要是依靠在反应器壳程内部的汽化丁烷来带走大量的反应热，以此来实现反应器的恒温运行状态，并进一步实现提高催化剂的在反应过程中的选择性。在反应过程中碳二组分从反应器顶部进入，通过管内与催化剂充分接触发生反应，并通过与壳程的丁烷不断换热，实现保持合理的反应温度，整个过程遵循自上而下的顺序，最终物料会在等温反应器中顺利将其中70%的炔烃脱除出来，剩下的部分炔烃会利用后续的绝热反应器来实现脱除。在整个生产过程中通过冷剂罐来实现多余反应热的控制，并通过冷凝作用保证整个反应过程的反应床处于恒温状态下[1]。

等温反应器催化剂如在生产过程中的具体表现已不良好，在生产过程中不仅不能发挥出较高的活性，而且催化剂的选择性也比较差。为了提升乙烯产品质量必须要尽快进行催化剂更换。

二、催化剂更换策略

目前裂解车间E1装置使用的催化剂为LY-C2-02，该催化剂是装填在等温反应器管束内部，整体的装填量相对比较大；该性催化剂具有较好的活性，而且选择性也较强，也能够表现出更好的抗毒性能[2]。

（一）拆卸催化剂

卸除催化剂前，首先必须保证反应器已经完成整个烧焦置换工作（N2置换合格，N2含量大于99.5%）；其次就是经测爆合格后打开反应器人孔，进行自然通风。经测氧、测爆合格后开始拆卸反应器内件，将拆出的零部件做好标记并妥善保管，并对整个作业现场进行严格清理，准备好盛装催化剂所需的各种器具；最后要将催化剂更换整个作业过程中所需要的防护设施、筛网、漏斗、压差测试仪、精密压力表、软管（提前做好尺寸标记，3420mm/3430mm处用彩色笔做好标记，以便测量瓷球装填高度）、小盖子（美纹纸贴在小盖中心处，将小盖编号）、吸尘器等相关的设备准备妥当。

具体实施卸料作业的过程中，首先要在整个反应器顶部搭设起遮雨棚，避免在卸料作业过程中，雨水等进入到反应器内部。其次将反应器顶部的弯头拆卸下来，让反应器进行通风。然后作业人员从反应器的顶部进入到反应器内部，将管束上面设置的篦子板进行拆除，拆除篦子板时建议对每块篦子板进行编号，以便后续回装。最后打开反应器下人孔，将瓷球与催化剂卸出，联系仪表人员将床层测温热耦拆下，对反应器底部的栅板进行检查、清理。

（二） 装填催化剂

装填催化剂前，既要充分保证容器内O2含量（21.0vol%），又要保证反应器的内壁上没有水分存在，为后续节省装填时间，催化剂可提前用台秤称好3.6Kg／份，装入塑料袋中。

具体实施装填步骤：1）对设备内部栅板及隔板进行检查，确认正常；2）联系仪表回装床层测温热耦；3）Ф12mm瓷球通过下部侧人孔送至反应器内部，采用铁锹适当的推动使瓷球移到反应器的内侧，当装到一定程度，用人孔已无法再装时，从反应器顶部管口用提前准备好的软管（3420mm/3430mm处标记）继续装填瓷球，瓷球装填高度共计750mm（软管插入管束至3430mm标记处）；4）将下部人孔加正式垫片回装；5）用软管从管口向每根管子装填Ф6瓷球100mm（软管插入管束至3420mm标记处）；6）在底部的惰性瓷球填充完毕后，将事先称好的催化剂通过漏斗和软管缓慢地向各个管子填充，此操作需要控制好催化剂装填速度，装填时倒入催化剂速度快装填高度相对较高，压差相对较低，反之，速度慢装填高度较低，压差较高，已填充催化剂的管子用事先准备好的小盖子盖好，以免重复填充；7）用软管测量每根管子内催化剂层至上部关口的距离，保证各管催化剂的装填高度一致（偏差不超过50 mm）；8）使用压力降测试装置测量所有管子的压差（选用仪表风），并按小盖子编号记录压差数值，然后算出平均值，保证各管压差与平均压差偏差在10％以内。每根管的压差平均在600 mm水柱（此数据为经验值，装填时以实际测量值为准），如果任何一根管子压差偏差达到10％，必须用真空吸力器将催化剂从管子中吸出，并且重新装填；9）当所有填充的管子压差都在10%误差范围以内时，用软管装填带有热电偶的管子，在热电偶周围和其他管子装填催化剂到一定的高度，在这个高度下显示出的该管的压力降在其余管子的误差范围以内即可；10）装填完毕后，按事先做好的编号回装篦子板，封各人孔，引入氮气进行气密、置换、干燥，合格后待再生。

图 碳二加氢等温反应器卸料装填图

结论

    目前大庆石化公司裂解车间E1装置针对裂解气进行分离处理的过程中主要应用的是后加氢工艺流程，但是，在长期的应用过程中炔烃的转化率会不断降低，因此必须要及时进行催化剂更换。装卸料过程中要避免外界雨水进入反应器内部（搭设防雨棚），更要对催化剂更换作业的顺序进行优化，并针对装填过程中各个环节的误差进行严格的控制，这样不仅能提升装填进度，而且能保证装填的质量。更换LY-C2-02催化剂后，由于该催化剂具有较强的活性和选择性，而且抗毒性也比较好，能够进一步提升乙烯产量，可以为石化企业带来更大的经济效益。

参考文献

[1]吴辉,吴喜忠,李承烈.加氢裂化反应器加权平均温度的模型验证与计算[J].炼油设计,1996(01):38-40.

[2]费妮娜.乙酸催化加氢制乙醛催化剂的研究[D].华东理工大学,2014.