反应器压差升高原因分析及处理措施

反应器压差升高原因分析及处理措施

曹智勇

摘要：本文结合蜡油加氢装置第一运行周期2012年度的生产运行现状和操作特点，分析了装置反应器压差升高的原因，并针对原因分析，提出了解决问题的办法和措施，为装置的长周期运行提供帮助。

关键词：蜡油加氢催化剂床层压降

一、前言

260万t/a蜡油加氢处理装置以Ⅱ、Ⅲ常减压装置轻、重蜡油以及焦化蜡油为原料，生产加氢蜡油、石脑油、精制柴油等产品，为公司催化裂化装置提供优质原料增产高品值汽油，提高公司经济效益。从第一生产周期运行情况来看，精制蜡油的脱硫、脱氮率较高、残炭含量低，但是反应器压差上升过快的问题一直是困扰装置长周期运行的主要问题。2010年10月和2012年10月因反应器压差达到工艺卡片规定最大值而进行催化剂撇头；2013年9月床层压差达到1.2MPa，装置被迫降量生产，处理量只能维持240t/h，远低于设计值310t/h。反应器压差上升不仅降低了装置的处理能力，增加了装置的能耗，而且还缩短了生产周期，造成人力、物力的浪费。

二、反应器压差上升快的原因分析

图1 2012年蜡加床层压降变化曲线图

从蜡油加氢装置2012年度的生产运行情况看，整个反应器床层最高点温度未超410℃（设计末期温度426℃），各床层径向温差稳定＜6℃，未出现突然升高的现象，生产过程较平稳，但反应器压差上升的趋势很快的（如图1），究其原因分析，导致的影响因素较多，结合生产实际状况我认为主要影响因素包括原料性质的变化，催化剂结焦，催化剂床层局部塌陷和操作异常波动等方面，具体

原因分析如下。

2.1 原料性质对床层压降的影响

原料性质是影响床层压降上升的主要原因。由于原料中的杂质如重金属，沥青质，污染物等汇集在催化剂床层上部及床层空隙，当达到一定数量后，就会在催化剂上部形成一层高密度的滤饼或床层催化剂的孔隙率下降，堵塞流体流道，造成床层压降上升，所以对已装填完催化剂的床层来讲，空隙率已定，原料油中的杂质含量就很关键。

混合原料中的氮含量、残炭含量、重金属含量随焦化蜡油量的增加而上升，原料性质随之变差。焦化蜡油掺炼量较大时，原料过滤器压差上升快，切换频繁，不得不开副线。焦化蜡油中的焦粉等杂质直接进入反应器。短时间内对反应器床层压差产生了不良的影响。反应器一床层压差随焦化蜡油掺炼比例的增加而快速上升。

图2 2012年原料量及焦蜡掺炼比

从图2的数据可以看出2012年1-4月焦化蜡油掺炼比较低，平均在0.3

以下。从表1的数据可以看出1-4月混合原料的性质在2012年全年中处于较好的水平，从图3中可以看出，1-4月反应器一床层压差较为稳定，一直处于0.05MPa 左右。自5月开始逐步提高焦化蜡油的掺炼比率，原料的性质随之变差，反应床层压差开始上升。反应器一床层压差由0.05MPa（250t/h进料）开始上升，至9月份备料结束以后，一床层压差上升至0.37 MPa（260t/h进料）。10月份焦化蜡油掺炼比例有所下降，但混合进料性质未明显改善，10月9日处理量降至最低180t/h，但是一床层压差仍然达到了0.47MPa，装置停工，进行催化剂撇头工作。

图3 2012年反应器一床层压差变化

其中FIC1014A为反应总进料量，PDI1204A为反应器一床层压差

单位

限定

值1月2月3月4月5月6月7月8月9月

10

月

11

月

12

月

氮含量mg/kg

≯

2000

1718 1450 1487 1590 1732 2010 2381 2058 1976 1828 1609 1651 残炭%(m/m) ≯1 0.56 0.59 0.56 0.62 0.65 0.60 0.55 0.59 0.77 0.76 0.87 0.73 铁mg/kg

≯

1.5

1.2 1.1 0.9 0.93 0.76 0.9 0.87 0.81 0.79 0.88 0.78 0.8

镍mg/kg

≯2 2 1.5 1.35 1.2 1.32 1.18 1.29 1.28 1.22 1.2 1.14 1.46 钒mg/kg

钙mg/kg 1.6 3.2 1.2 1.3 1.3 1.1 1.25 1.86 1.2 1.2 1.1 1.1 表1 2012年各月混合原料平均氮含量、残炭、重金属含量分析

2.2 原料过滤器的运行对床层压降的影响

原料中的污染物需要在原料进入反应器前脱掉，在蜡油加氢装置实际生产过

程中，原料过滤器是一台关键的设备，从当前实际而言，应用于加氢装置的过滤

器，要求将原料携带的＞25μm的杂质除去，脱除率一般要求达到98％，以保证

进入反应器的原料尽可能的洁净。

本装置设计选用了国产的自动反冲洗过滤器，投用后，进行了颗粒分析，

＞25μm颗粒的脱除率为52.17％，但由于原料性质差过滤器差压大，长期开副

线运行，使得部分原料没有经过原料过滤器而进入原料缓冲罐，使得带入反应器

的杂质量大大增加，影响很大。

2.3 催化剂装填对床层压降的影响

催化剂装填过程中形成的床层空隙率也是决定决定床层压力降大小的一个关键因素，包括装填方式和催化剂本身特性。

从装填方式的角度分析，对于相同容积的反应器，催化剂采用密相装填时，相对于布袋装填方式，床层空隙率要下降5-7个单位，在实际生产中，床层压力降相应增加。催化剂本身物性，如粒径的不同在床层形成的空隙率也就不同，如果催化剂装填不良和催化剂强度差，粉尘多，装置投产后催化剂粉碎而引起床层压降急剧上升，往往表现在床层中部和底部堵塞，由于现在催化剂生产厂提供的催化剂具有足够的强度，所以因催化剂强度差而引起的床层压降上升实际生产中是很少见的；但由于支撑瓷球强度不够，在实际生产中破碎，细粉很可能会堵塞床层空隙，造成床层压降上升。

2.4 内构件的影响

反应器中的内构件对床层压降产生不良影响主要有以下几种情况：

一，对物料均匀分配作用的内构件，如入口扩散器，冷氢箱等，如果该部分内构件分配效果不佳，引起床层偏流或者沟流，极易在床层产生热点，使物料在死角处积聚生焦，堵塞床层，造成床层压降升高。

二，对催化剂床层支撑作用的内构件，如果该部分内构件存在强度不够，安装质量问题造成各隔栅之间填充物脱落使隔栅间隙增大，隔栅和其他内构件的膨胀量相差较大，造成床层塌陷，出现上层催化剂落入下层入口冷氢箱或者床层的现象，影响物流均匀分配和流动，造成床层压降升高。

三，出口收集器，如果催化剂或者瓷球强度不够，在生产中出现粉碎，会使得大量粉末集中在出口收集器的丝网上，从而缩小出口收集器的流通面积，造成床层压降升高。

2.5 操作参数变化的影响

在实际生产中，反应操作参数的变化对床层压力降也有一定的影响，如进料量，循环氢纯度，循环量，循环比，原料带水等。比如，2013年5月~10月的时间里，装置处理量达246t/h，总体积空速达1.36/h，主剂体积空速值达到1.63/h，远高于国内同类蜡加装置的主剂体积空速值（0.9/h）。过高的空速将积累在第一床层的粉尘向下带入第二床层，因第二床层装填的催化剂堆积密度远高于第一床