CN103484153A - 一种利用反应压力抑制加氢裂化飞温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用反应压力抑制加氢裂化飞温的方法；在发生反应器床层飞温前，利用关键参数反应压力的下降，及时联锁停反应进料加热炉主瓦斯，从源头降低进反应器物料的温度，实现对反应器温度控制的提前刹车，以避免反应床层引起更严重的飞温、泄压的联锁，反应压力低值设定在正常反应压力的80-88％之间；本方法在反应压力接近临界点时，直接联锁停反应炉，实现对反应器进料的降温，以抑制反应器床层可能出现的飞温。

Description

一种利用反应压力抑制加氢裂化飞温的方法

技术领域

本发明涉及一种利用反应压力抑制加氢裂化飞温的方法，通过对加氢裂化反应器温度联锁逻辑的优化，保证在操作不平稳状态下能及时、自动地抑制反应器发生飞温，以实现装置的安全、平稳和受控。

背景技术

油品加氢裂化装置的一般流程是，高压进料泵1将油品从低压系统升压，后与循环氢气混合，经反应流出物/反应进料换热器6（通常称为高压换热器）提温后，再经反应加热炉4加热到反应要求的温度后进入加氢精制和裂化反应器5，反应流出物通过高压换热器6预热进料后进分离器3，未反应完氢气经循环氢气压缩机2加压循环，油品自压入分馏系统9，分离器3上设置有紧急泄压阀7，循环氢气压缩机出口连接有氢气补入线10，加热炉4由燃烧瓦斯阀8控制进料进反应器的温度。如图1。有些装置工艺流程略有差别，如反应加热炉只加热循环氢气，由高温循环氢气再与换热后油品混合进反应器。两种流程没有本质区别，操作基本一致。

油品加氢裂化装置为了实现对重组分的裂化反应，常常在较高氢气压力下，先将油品加氢精制后，再将油品加氢裂化。加氢裂化反应，是利用反应器后部（或后置反应器内）装填的分子筛催化剂，用以将比柴油更重的组分裂化成较轻组分。在加氢裂化条件下，一个烷烃分子裂化出的一个小分子烷烃和小分子烯烃，烯烃立即加氢反应成烷烃并放出大量的热，这部分热量远大于大的烷烃分子裂化所吸收的热量。因此，加氢裂化反应表现为强放热反应。如果反应床层的温度控制偏高没有引起重视，那较高的温度加速加氢裂化反应从而放出更多热量，使床层温度进一步升高，进一步升高的温度再次促进加氢裂化反应，造成床层温度再次升高，最终温度曲线沿指数级上扬，这种温度失控称为“加氢裂化装置的飞温”。当装置开工期进料量较小而催化剂活性较高时，如果升温较快，或裂化反应器温度控制高于正常状态时，非常容易发生温度失控，即飞温事故。

目前抑制加氢裂化飞温的联锁是，床层温度高于给定值触发高速泄压，即将高压系统按2.1MPa/min的速度将反应压力泄去，同时联锁停反应进料及反应加热炉等。将反应压力卸净，少了氢气作反应物，当然可以抑制飞温。但这时整个装置也全停工了。对于飞温后装置的开工，还首先需要引入高纯氮气进行降温到安全温度方能引入氢气。另一方面，泄压对反应器母材、内构件、催化剂等损害很大，如造成母材脱焊和氢致开裂等，造成催化剂热崩破碎等，因此泄压是不得已的最后措施。如果在装置发生飞温前，采取一些合理的措施，就可以抑制飞温，避免停工事故和伤害装置设备。泄压都是加氢裂化工艺应对飞温所采取的最后措施，在采取这种下下策之前，仍有大有可为的途径。本发明旨在飞温发生之前，根据操作上各参数的变化，通过优化装置联锁，达到抑制飞温和避免装置停工的目的。

经统计，加氢裂化装置的飞温事故，近80％是发生在新催化剂的首次开工阶段，主要原因有：开工阶段催化剂活性高，一般人不认为如此低的反应温度会飞温，因此升温速度较快；另一方面，开工阶段处理量低，处理量低意味着空速低，油品在催化剂上停留时间长，反应时间长。在加氢裂化反应越发剧烈的过程中，反应温度逐步上升，因为开工期的温度（约300℃）远低于正常值（约400℃），更是远低于联锁设定值（约450℃），因此操作人员对温度并不敏感，并不认为如此低温下有飞温可能。即使一般管理人员，对包括催化剂的起始反应温度把握也不是很准，而高温触发的联锁此时并不起作用。但当温度上升到足以引起重视的高度时，因为温度是按指数级曲线上升的，此时通过操作调节为时已晚，因此飞温在开工期常常发生且难避免。

另约20％的飞温事故是由于操作不当，比如加氢裂化反应已开始，反应器温度开始升高，通过高压换热器传热给反应器进料，造成温度叠加，引起反应器温度进一步上升，最终引起飞温。

这里对现有的加氢裂化装置各联锁原理作个简单说明见图3：

a.反应温度高，即反应器温度达到设定的极限温度后联锁停反应炉，进行装置泄压；

b.反应进料中断，当反应进料中断而反应炉依然燃烧的话，反应器入口温度会因为冷物料的缺失而急剧上升，引起飞温。

c.反应炉瓦斯压力低，为避免瓦斯中断熄火又突然来料造成闪爆事故，设计当瓦斯压力低于装置设计值（如7kpa）自动关闭反应炉瓦斯切断阀。

d.反应炉长明灯压力低，一般加热炉均如此设计。有较强生命力的长明灯如果压力低，那与长明灯有相同物料来源的反应炉瓦斯更有熄灭的危险，因此绝大部分有加热炉的装置常将长明灯瓦斯压力低（如50kpa）加入瓦斯联锁停炉中。

e.循环氢压缩机停，当循环氢压缩机停机后，反应炉内物料停止流动，加热炉有干烧的危险，并且反应器内热量无法携带，有飞温的前兆，因此要求停炉并泄压。

加氢裂化飞温前，除了床层温度有所上升外，另一个显著变化就是反应压力的下降。原因很简单，加氢裂化反应是消耗氢气的，当反应剧烈时，消耗氢气量甚至大于补充氢气量，造成反应压力下降。对于依靠循环氢气将大量反应热带走的加氢裂化装置来说，反应压力的下降，意味着循环氢气携带热量的能力下降！因此反应压力下降，是过度反应的前兆。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用反应压力抑制加氢裂化飞温的方法，根据各加氢裂化装置飞温的共同特性，利用反应压力低到反应压力临界点前，触发反应炉停炉，以排除人工控制行为，最终实现对加氢裂化装置飞温的抑制和避免。

本发明所述的利用反应压力抑制加氢裂化飞温的方法，是根据加氢裂化反应机理及反应趋势，在发生反应器床层飞温前，利用关键参数反应压力的下降，及时联锁停反应进料加热炉主瓦斯，从源头降低进反应器物料的温度，实现对反应器温度控制的提前刹车，避免反应床层引起更严重的飞温、泄压的联锁，反应压力低值设定在正常反应压力的80-88％之间。

通过图2将某装置飞温前反应压力与反应炉出口温度变化趋势进行对照，可以看出，超越正常状态后，反应流出物通过高压换热器，可使反应炉入口温度快速升高，因此反应炉出口温度也快速上升，引起加氢裂化反应进一步加剧，从而引起反应压力开始下降。中间一次降温过程的确把温度压了下来，但过了反应压力的临界点后，因反应压力低造成循环氢流量减少，从而造成循环氢携带热量减少，反应器热量携带不充分，降温失效，反应炉出口温度继续上涨，引起反应压力更快地下降。一段时间后反应温度达到设定的极限温度，触发装置泄压。泄压开始后，反应炉联锁熄火，炉出口温度开始下降。

在图2中，正常状态前，反应压力保持全压下控制平稳，反应炉出口温度根据开工生产需要正常提温。当加氢裂化反应开始发生后，使反应流出物温度升高，并通过高压换热器给循环氢和进料油品加热，从而使反应炉入口温度升高。在炉温正常情况下，使反应炉出口温度快速上升。紧接着，较高的反应器进料温度，必然促进加氢裂化反应加速，耗氢量大增，造成反应压力开始下降，反应热携带开始显得不足。在降温过程中，虽然反应炉出口温度得到控制并下降，但反应压力超过了临界点，即反应压力很低了，通过循环氢压缩机的循环，已不能将反应热充分携带，反应温度继续升高，反应压力继续下降，并通过高压换热器传热，使反应炉出口温度进一步反弹。最终在反应温度达到泄压的联锁值触发泄压，反应被迫快速泄压。并通过联锁反应炉而使反应炉出口温度下降。如果改进加氢裂化装置的反应炉联锁逻辑，让反应压力快达到临界点前，及时联锁停反应炉，反应温度就可以抑制，飞温事故就可以避免。

反应压力临界点的值到底定在多少，这取决于装置具体情况。加氢裂化装置催化剂中分子筛含量越高，越有飞温的可能，所以建议值应高于此值。此压力定得越高，越有利于防止飞温，但另一方面，当高压系统受氢气供应限制时，反应压力也会下降，触发反应炉停炉的几率也越大。因此，建议反应压力低值定在全压的80-88％，催化剂分子筛含量越高，设定值需要越高。

本发明利用反应压力低到反应压力临界点前，触发反应炉停炉，以排除人工控制行为，最终实现了对加氢裂化装置飞温的抑制和避免。

附图说明

图1：一般加氢裂化装置工艺流程

图2：某加氢裂化装置飞温前后反应压力与反应炉出口温度变化趋势

图3：一般油品加氢裂化装置引起反应炉停炉的联锁逻辑

图4：将反应压力引入反应炉停炉后的联锁逻辑

具体实施方式

在加氢裂化装置工艺联锁逻辑中，打开引起反应炉熄火停炉的逻辑图（如图3，具体装置略有区别），将反应压力低（正常反应压力的80-88％）追加到反应炉停炉联锁中（如图4）。根据工厂生产情况，决定是否对新逻辑进行调试校验。还要根据现场情况，选择仪表可靠的反应压力测点和变送器作为联锁的触发仪表。如果现场允许，可以设置三块反应压力取压点，采取三取二表决的方式，可以更好的避免单块表失灵造成联锁误动作，提高准确性。

实施例1

本实施例参考的某中油型加氢裂化装置，裂化催化剂主要是不易飞温的无定型，掺少许分子筛，反应压力临界点是反应全压值的80.16％，即正常的反应压力是14.5Mpa，反应压力临界点是11.623Mpa。

实施例2

某加氢裂化装置反应压力为15.7Mpa，反应压力临界点是反应全压值的80.16％，那么其临界点应是12.585Mpa。

Claims (1)

1.一种利用反应压力抑制加氢裂化飞温的方法，其特征是：在发生反应器床层飞温前，利用关键参数反应压力的下降，及时联锁停反应进料加热炉主瓦斯，从源头降低进反应器物料的温度，实现对反应器温度控制的提前刹车，以避免反应床层引起更严重的飞温、泄压的联锁，反应压力低值设定在正常反应压力的80-88％之间。

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