加氢学习笔记

反应系统：1、导致催化剂结焦的因素：（1）催化剂干燥阶段：干燥介质含烃，或发生串油、串气等事故，导致催化剂结焦；（2）催化剂硫化阶段：硫化油选择不当，烯烃等易结焦介质含量高，升温注硫速度过快，床层发生超温；（3）硫化结束后未进行初活稳定，直接进原料油，因催化剂初期活性太高，导致催化剂快速结焦；（4）正常生产过程中，发生超温、飞温现象，循环氢纯度偏低、氢油比偏低、氢分压低、空速低等异常操作，导致催化剂结焦。

（5）装置原料中硫、氮、残炭、烯烃、稠环芳烃等杂质含量超标，易导致催化剂结焦；（6）装置发生异常停电、停机及进料中断等事故，床层温度来不及降低，导致催化剂快速结焦；（7）原料保护不当，导致原料氧化、胶质沥青质增加，在反应过程中结焦增加。

2、催化剂需要再生的情况：（1）经过长期运转，催化剂表面积碳越来越多，出现了即使满负荷操作时，在催化剂的允许提温范围内，提温对提高催化剂的反应活性已无明显影响，产品质量难以达到要求；（2）床层压降已达到设计极限；（3）反应温升很小、耗氢量很少；3、催化剂的再生：以含氧气体在适当的条件下，烧去催化剂表面的积碳和硫化物，使催化剂的活性恢复。

有器内再生和器外再生两种。

4、再生催化剂性能的评定标准：实验室：活性金属含量、助剂含量、催化剂上炭、硫等杂质含量、催化剂比表面积、孔容、孔径、颗粒大小分布以及压碎强度、堆比等物化表征参数生产运行：床层压降、初始反应温度、脱硫率、脱氮率5、原料油的区别：催柴（LCO）---直馏柴油(SRD)：密度大，硫、氮、芳烃等含量高，十六烷值低焦柴(DCGO)---催柴：密度低、链烷烃较多、芳烃含量少、十六烷值较高，但硫、氮、胶质含量很高，安定性差6、原料油的处理：（1）保护：a.惰性气体保护：氮气或瓦斯气，氧含量≤5μL/L b.内浮顶储罐保护（2）脱水：沉降和脱出（3）过滤：20～25μm7、原料油缓冲罐的操作要点：（1）控制好原料油缓冲罐的液面：装置外来原料油进料控制阀控制（2）控制好原料油缓冲罐的压力：由分程控制来调节燃料气的补入或排放来平衡（3）加强原料油缓冲罐的脱水：原料油含水低于300μg/g---原料带水的处理：加强装置区内的原料缓冲罐脱水，通知罐区脱水，如原料继续带水，则降反应器入口温度，装置改闭路循环，待原料合格后，重新进料8、反应系统的压力控制：核心是冷高分的压力控制，将冷高分的压力控制回路与新氢压缩机的压力控制回路组成一个控制系统，在保证装置操作压力稳定的同时保证新氢压缩机各级压缩比恒定。

控制反应系统的压力，实际是控制氢气在系统中的“补”和“排”，“补”是补新氢，新氢压缩机出口或级间都设有返回入口或低一级的返回线，如果冷高分压力低于控制值，则通过降低压缩机出口或级间返回量来增大反应系统新氢补入量，提高系统压力，反之则减少补入量，保证冷高分的压力稳定在控制点；“排”是排废氢，如果冷高分压力高于控制值，则通过增大排废氢量来降低系统压力，反之则减少排废氢量，另外，为维持一定的氢分压，循环氢纯度一般控制在75%～80%以上，氢纯度低时，就要排放一部分废氢，多补充新氢。

9、反应系统压降：压降增加的原因主要有高压空冷管束铵盐结晶、反应加热炉炉管结焦、高压换热器结垢、反应器压差上升。

（此外，在正常生产中，由于新氢纯度下降或反应剧烈，造成循环氢流量增大，也会导致反应系统压降。

）（1）反应器压降：①影响因素：反应器顶部结垢、催化剂结焦、床层局部塌陷顶部结垢：a.上游装置来的原料不稳定，原料罐没有隔绝空气等原因，导致在炉管内更高温区快速结焦形成炭粉等颗粒沉积在床层顶部；b.原料中含铁，进入反应器快速与硫化氢反应生成硫化亚铁，沉积在催化剂表面形成硬壳；c.原料中含硅纳钙等杂质及无机盐、油泥、铁锈等机械杂质，沉积在催化剂表面堵塞催化剂孔道，并使催化剂颗粒粘结形成结盖；原料油或氢气带氯气产生腐蚀，铁带入反应器，氯离子和高温的作用促使原料中的某些化合物在炉管表面缩合结焦，炭粉颗粒进入反应器，沉积在催化剂顶部。

催化剂结焦与原料油种类、催化剂性能、反应苛刻度、工艺条件等有关，原料油特别是二次加工油所含有的生焦母体，在高温或在硫化铁的促进下迅速发生聚合或缩合反应而生成焦炭，沉积在催化剂的表面堵塞床层。

床层塌陷的原因：a.进料中含有大量明水，带入反应器，由于水的汽化凝结使催化剂颗粒粉碎；b.催化剂装填效果不好，床层疏密不均匀，长期运转后，床层逐渐压紧，空隙率下降，局部塌陷；c.挤条性催化剂的长度均匀性不好，经过多次升降压或循环氢急开急停受压断裂成短条，引起床层空隙率的变化而塌陷；d.催化剂压碎强度差，多次开停或事故处理后破裂，催化剂床层下部支撑物装填不合理，造成催化剂迁移，甚至进入冷氢箱造成塌陷；e.催化剂支撑盘出现问题，如筛网破裂出现漏洞，支撑梁断裂等。

②防止反应器压降过快上升的措施：a.装催化剂时要尽量降低粉尘含量，采用科学的级配装填，合理装填各种不同大小、活性的催化剂、保护剂；b.提高原料油的纯净度，防止污染物进入床层；c.采用分级装填技术，增加床层空隙率，提高床层容垢能力；（保护剂）d.应用抗垢剂：抗垢剂能增加硫化铁颗粒间的吸引力，促使他们聚集形成球体，从而破坏连续的沉积层再现床层空隙---适用于压降明显上升，但还需维持到预定的检修期时采用；e.生产过程中要保持平稳操作，避免大幅度波动，减少温度、压力的变化，同时尽量保持催化剂床层温度分布合理。

③反应器差压测量：a.设置床层差压测量指示，选用多台高静压智能型差压变送器，b.在反应器出、入口设置高精度压力表，用于现场监视反应器的压力降变化。

④撇头处理：（2）高压换热器、空冷管束铵盐结晶及预防：注水：防止硫氢化胺堵塞反应产物空冷器，注水要严格控制氧含量，注水缓冲罐一般用氮气隔离空气，注入水质量要求：氯离子≤5ppm,氧含量≤50bbm,氨含量≤100ppm,硫化氢≤100ppm 注水量为进料量的5%以上。

（3）反应加热炉炉管结焦：①现象：炉管过热，炉管表面测温指示局部过高；炉管变为暗红，严重时变为粉红色；炉入口压力上升，炉出口温度下降；炉膛温度上升，火焰稍长。

②处理措施：降低炉温和处理量；如未改观则进行正常停炉烧焦处理。

10、反应系统温度的控制：反应器入口温度、平均床层温度、反应器温升、床层径向温差（1）反应器入口温度：一般控制在220℃～330℃①影响因素：a.反应原料/生成油换热器换热效率、循环氢量等的波动；b.原料油温度和性质的变化：如原料带水、进料量的波动，导致反应放热量大幅度变化，通过原料/生成油换热器，反过来影响加热炉出口温度；c.加热炉的燃烧、运行、控制情况，燃料气组分、压力变化或带油，燃料气流控或压控阀失灵，调节阀PID参数设定不当，空气预热器风机停运，加热炉炉管结焦，炉管传热效率下降等。

②入口温度波动的处理：a.加强原料油罐的脱水，控制好界位；b.加强瓦斯缓冲罐的排凝，投用蒸汽加热器；c.了解瓦斯组分变化的原因，改自动操作为手动控制精心调节，操作平稳后再改为自动操作；了解瓦斯压力较大幅度变化的原因，将自动操作改为手动操作。

d.保证原料油流量稳定，若是进料控制阀失灵引起，可用副线操作，若泵有故障，应切换至备用泵运行；e.如果循环氢流量中断，首先要紧急降低反应温度至280℃以下，如果非仪表引起而是压缩机停机引起故障，按停机事故处理程序紧急处理；如果循环氢流量减少，则适当降低进料量维持生产，再检查流量下降的原因，决定是否停车处理；f.如果属于PID未调整好，首先要小幅度调整PID稳定操作，根据加热炉温度控制存在较大滞后的特点，需要给定相对较长的微分时间，一般要达到2.5～3min；对于仪表故障联系仪表部门处理，根据情况可改副线操作；g.如果风机因故障停运，打开快开风门，保证加热炉正常燃烧，了解风机停运的原因，然后联系钳工、电气部门，修复后投用；h.对于炉管和加热炉本身存在的问题，平时要经常观察加热炉的压降和炉膛温度、对流室出口温度、炉管壁温度、炉管分支出口温度等关键参数，如果加热炉出现超负荷情况，要降低负荷会降低反应温度，情况严重的要停工检修；i.加强与生产部门的联系，确保原料油温度和性质的稳定，在出现变化时，要根据原料性质变化事先预调，确保装置的稳定和产品质量的合格。

(2)反应器平均床层温度：①影响因素：催化剂活性、反应器入口温度、原料油性质、循环氢量、冷氢量②操作：反应床层温度与床层注冷氢量组成串级控制，主要是调节反应器入口温度和注入冷氢。

注入冷氢的目的是降低其下一床层的入口温度，使催化剂床层温度分布更加合理、更有效的利用催化剂，实现装置长周期运行；同时，冷氢的设置也可防止催化剂床层温度失控，为装置安全提供保障。

在正常操作中应尽量保持床层冷氢阀小于一定的开度以备急用，当床层温度急升时，首先加大冷氢量，再降低炉温。

③影响冷氢量大小的因素：床层温升的变化、循环氢总流量的变化、反应进料加热炉出口温度的变化。

（3）反应器温升：①影响因素：原料油中烯烃、硫、氮含量变化，循环氢流量变化，原料带水，反应器入口温度波动，反应器偏流或换热器走短路，急冷氢流量的波动②控制：注入冷氢，控制在30～80℃左右。

③飞温处理：床层任一点超过正常值30℃或任意温度达到425℃，即谓飞温。

原因：循环氢流量减少，使带热不足，则会导致全部床层超温；进料突然减少或中断使系统冷料少而打破原平衡引发超温；冷氢量突然减少或中断；反应加热炉出口温度超高；催化剂初期活性高；原料性质发生变化；仪表故障导致误动作或失控造成超温。

处理：床层飞温时，应降低反应加热炉出口温度，遏制反应器入口温度增长势头；增大反应器床层冷氢量，防止温升过高；当温升是否严重，手动启动0.7MPa/min紧急泄压，按紧急停工处理。

此外，反应器发生床层飞温后，耗氢大幅增加，系统压力波动；床层温度呈指数级数上升；因反应出口温度急剧上升，通过进出物料换热后，反馈到反应加热炉，导致炉出口温度大幅上升；循环氢纯度急剧下降，循环氢排量急剧上升；如飞温时间长，将出现反应裂解加剧，反过来出现压力上升甚至超压；因催化剂快速结焦，将出现床层压降快速上升，短期内产品脱除率上升后逐渐下降；如控制不及时，将导致温度难以控制，最后只能熄灭加热炉，停止进料来处理。

（4）床层径向温差：一般控制在7℃以下原因：催化剂床层入口分配器设计不好，催化剂装填不均匀，催化剂床层塌陷，床层支撑结构损坏；反应器入口分配不均积垢，床层顶部结盖，催化剂经过长期运转，装置紧急停工后重新投运，有大的工艺条件变动（如进料量、循环气量等大幅变化）等情况下，催化剂床层也有可能出现径向温差。

径向温差的大小反应了反应物流在催化剂床层分布的均匀程度，影响比轴向温升更甚。

11、反应进料量的调节：注意事项：①必须严格遵守先降温后降量和先提量后升温的原则；②降低进料量时，不能低于进料泵的最小流量，以防低流量联锁动作；③如果原料性质改变，应根据反应深度调整炉出口温度和床层温度分布；④如果反应器床层压差上升过快，应适当降低进料量和优化原料，并调整反应温度。