CN108261992A - 自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法 - Google Patents

自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，主要解决现有技术中操作工作量大、安全可靠性差的问题。本发明通过采用一种自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，将前加氢反应器进行正常工况和再生工况自动的一键切换，保留原有安全联锁功能，无需人工手动操作，正常工况与再生工况切换时间从60～180秒降低到0.1秒的技术方案较好地解决了上述问题，可用于自动切换乙烯装置前加氢反应器中。

Description

自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法
技术领域
本发明涉及一种自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法。
背景技术
在乙烯装置生产中，裂解气在进入脱甲烷塔之前进行脱除碳二、碳三炔烃和二烯烃的前加氢过程包括：前脱乙烷前加氢、前脱丙烷前加氢、混合相前脱丙烷前加氢等选择性加氢反应工艺过程。现有技术中的CN200910080847.4裂解气压缩段间选择加氢的方法，公开了降低不饱和烃的技术以减少结焦和能耗；CN201310114371.8碳二馏分选择加氢的方法，公开了前脱丙烷塔塔顶馏出物进入绝热床反应器进行选择加氢以脱除炔烃和二烯烃的方法；CN201510500998.6防止高塔造粒生产硝硫基复合肥工艺中硝酸铵燃爆的方法，公开了通过设置超温报警联锁保护系统对反应器进行温度实施监控以提高生产硝硫基复合肥工艺的安全性；CN201510987150.0一种适用于合成气制乙二醇的高温联锁酯化羰化单元，公开了在各关键部分增设紧急切断、紧急打开阀门，连接火炬管线，从而保护羰化反应器，有效杜绝羰化反应器因飞温爆炸，保护生产线和工人的生命安全。
现有技术中，CN200910080847.4和CN201310114371.8仅仅公开了在正常工况时，乙烯装置裂解气选择加氢的方法和相应的技术，CN201510500998.6和CN201510987150.0仅仅公开了在正常工况时，保护反应器和生产线的方法和相应的措施，也仅仅考虑进行正常工况与事故工况的切换。由此，现有技术只考虑正常工况下的保护功能，一旦加氢反应器进入再生工况，需要将加氢反应器从工艺流程中切换出来，转入手动模式，才能完成加氢反应器的再生操作。在加氢反应器再生时，需要将加氢反应器的联锁切至旁路，此时加氢反应器缺少联锁保护，或者需要人为的将部分阀门强制操作到“开”或“关”的位置，操作工作量大，还可能出现人为操作失误的危险情况。由此，现有技术存在操作工作量大、安全可靠性差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中操作工作量大、安全可靠性差的问题，提供一种新的自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，具有操作工作量小、安全可靠性好的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，实现前加氢反应器“正常工况”与“再生工况”二种操作模式在自控仪表的操作站或者辅助操作台上一键切换，在“正常工况”操作模式下，前加氢反应器的联锁保护功能正常运行，一旦前加氢反应器出现超温现象，立即进行切换操作，避免前加氢反应器飞温，从而完全满足保护工艺设备的要求；在“再生工况”操作模式下，该反应器进入再生工况的联锁保护状态，联锁温度的设定值自动改变为再生时的设定值，该反应器的工艺物料停止进料，为了防止再生运行时该反应器误操作进料，工艺物料进出料阀门将通过联锁系统强制关闭，而该反应器入口到出口的再生旁路管线的阀门自动打开，从而保证该反应器再生操作时，工艺流程中的其它前加氢反应器仍然正常投运，其它前加氢反应器的故障停车信号也不影响该反应器的再生操作。
上述技术方案中，优选地，来自界外经过四段压缩的裂解气作为高压脱丙烷塔进料进入高压脱丙烷塔进行物料精馏分离，塔釜分离出物料送出界外，高压脱丙烷塔塔顶物料进入裂解气压缩机第五段增压为前加氢反应器的进料，经过进料换热器换热至加氢反应温度；前加氢反应器旁路阀门关闭，前加氢反应器入口阀门打开，前加氢反应器出口阀门打开，反应器进料经过前加氢反应器进行加氢反应，反应后的物料经过加氢后冷却器移走加氢反应热并送出界外；另一前加氢反应器旁路阀门打开，另一前加氢反应器入口阀门关闭，另一前加氢反应器出口阀门关闭，另一前加氢反应器进行再生操作。
上述技术方案中，优选地，按乙烯装置不同的生产规模，设置2～4台前加氢加氢反应器以达到所述自动切换乙烯装置前加氢反应器的技术要求。
上述技术方案中，乙烯装置前加氢反应器催化剂采用钯Pd镍Ni双活性组分，Pd含量为0.08～0.28％，Ni含量为0.26～0.82％，载体为氧化铝Al2O3，比表面积25～45m2/g；在“正常工况”操作模式下的反应温度为40～80℃，优选范围为45～75℃，更优选范围为50～70℃；反应压力为1.6～2.4MPaG，优选范围为1.7～2.3MPaG，更优选范围为1.8～2.2MPaG；气相空速2400～5200h-1；在“再生工况”操作模式下的再生温度为140～200℃，优选范围为150～190℃，更优选范围为160～180℃；再生压力为0.6～2.0MPaG，优选范围为0.8～1.8MPaG，更优选范围为1.0～1.6MPaG。
采用本发明自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，在“正常工况”与“再生工况”二种操作模式下，实现一键自动切换，既保留原有安全联锁功能，又无需人工手动操作，正常工况与再生工况切换时间从60～180秒降低到0.1秒；由此，减少了操作工作量、提高了安全可靠性，取得了较好的技术效果，取得了较好的技术效果。
附图说明
以设置3台前加氢反应器为例。
图1为自动切换乙烯装置前加氢反应器的工艺流程示意图.
图1中：1高压脱丙烷塔，2裂解气压缩机第五段，3进料换热器，4，6，8前加氢反应器，5，7，9加氢后冷却器，10操作模式一键切换设施，11，14，17反应器旁路阀门，12，15，18反应器入口阀门，13，16，19反应器出口阀门，21高压脱丙烷塔进料，22高压脱丙烷塔塔顶出料，23高压脱丙烷塔塔釜出料，24，25，26前加氢反应器进料，27前加氢反应器出料。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
一种自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，以设置3台前加氢反应器为例。如图1所示，当前加氢反应器4和前加氢反应器6正常运行以及前加氢反应器8再生操作时，来自界外经过四段压缩的裂解气作为高压脱丙烷塔进料21进入高压脱丙烷塔1进行物料精馏分离，塔顶分离出物料22，塔釜分离出物料23送出界外。高压脱丙烷塔1塔顶物料22进入裂解气压缩机第五段2增压为前加氢反应器4进料24，物料24经过进料换热器3换热至加氢反应温度。前加氢反应器4旁路阀门11关闭，前加氢反应器4入口阀门12打开，前加氢反应器4出口阀门13打开，反应器进料24经过前加氢反应器4进行加氢反应，部分乙炔加氢为乙烯，部分丙炔加氢为丙烯，部分丙二烯也加氢为丙烯。反应后的物料25经过加氢后冷却器5移走加氢反应热，作为反应器进料25进入前加氢反应器6。前加氢反应器6旁路阀门14关闭，前加氢反应器6入口阀门15打开，前加氢反应器6出口阀门16打开，反应器进料25经过前加氢反应器6进行加氢反应，剩余乙炔加氢为乙烯，剩余丙炔加氢为丙烯，剩余丙二烯也加氢为丙烯，反应后的物料26经过加氢后冷却器7移走加氢反应热。前加氢反应器8旁路阀门17打开，前加氢反应器8入口阀门18关闭，前加氢反应器8出口阀门19关闭，前加氢反应器8进行再生操作，反应后的物料26通过反应器旁路阀门17作为前加氢反应器出料27送出界外。
当前加氢反应器4和前加氢反应器8正常运行以及前加氢反应器6再生操作时，前加氢反应器4旁路阀门11关闭，前加氢反应器4入口阀门12打开，前加氢反应器4出口阀门13打开，前加氢反应器6旁路阀门14打开，前加氢反应器6入口阀门15关闭，前加氢反应器6出口阀门16关闭，前加氢反应器8旁路阀门17关闭，前加氢反应器8入口阀门18打开，前加氢反应器8出口阀门19打开。
当前加氢反应器6和前加氢反应器8正常运行以及前加氢反应器4再生操作时，前加氢反应器4旁路阀门11打开，前加氢反应器4入口阀门12关闭，前加氢反应器4出口阀门13关闭，前加氢反应器6旁路阀门14关闭，前加氢反应器6入口阀门15打开，前加氢反应器6出口阀门16打开，前加氢反应器8旁路阀门17关闭，前加氢反应器8入口阀门18打开，前加氢反应器8出口阀门19打开。
通过本发明的操作模式一键切换设施10，可以实现(1)前加氢反应器4前加氢反应器6正常运行，前加氢反应器8再生操作和(2)前加氢反应器4前加氢反应器8正常运行，前加氢反应器6再生操作以及(3)前加氢反应器6前加氢反应器8正常运行，前加氢反应器4再生操作，上述(1)、(2)、(3)之间一键切换的过程。
采用本发明自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，生产规模为11.5万吨/年乙烯装置，设置2台前加氢反应器：前加氢反应器4正常运行，前加氢反应器6再生操作。
来自界外经过四段压缩的裂解气作为高压脱丙烷塔进料21进入高压脱丙烷塔1进行物料精馏分离，塔顶分离出物料22，塔釜分离出物料23送出界外。高压脱丙烷塔1塔顶物料22进入裂解气压缩机第五段2增压为前加氢反应器4进料24，物料24经过进料换热器3换热至加氢反应温度。前加氢反应器4旁路阀门11关闭，前加氢反应器4入口阀门12打开，前加氢反应器4出口阀门13打开，反应器进料24经过前加氢反应器4进行加氢反应，乙炔加氢为乙烯，丙炔加氢为丙烯，丙二烯也加氢为丙烯。反应后的物料25经过加氢后冷却器5移走加氢反应热。前加氢反应器6旁路阀门14打开，前加氢反应器6入口阀门15关闭，前加氢反应器6出口阀门16关闭，前加氢反应器6进行再生操作，反应后的物料25通过反应器旁路阀门14作为前加氢反应器出料27送出界外。
前加氢反应器4入口物料组成，如表1：
表1前加氢反应器4入口物料组成一览表
工艺操作参数如下：催化剂Pd含量为0.14％，Ni含量为0.38％，载体为氧化铝Al2O3，比表面积40m2/g；在“正常工况”操作模式下的反应温度为48℃，反应压力为1.9MPaG，气相空速3200h-1；在“再生工况”操作模式下的再生温度为170℃，再生压力为1.2MPaG。通过本发明的操作模式一键切换设施10，可以实现(1)前加氢反应器4正常运行，前加氢反应器6再生操作和(2)前加氢反应器6正常运行，前加氢反应器4再生操作之间一键切换的过程。
由此，采用本发明自动切换的方法，“正常工况”与“再生工况”二种模式相互切换过程中，切换过程花费时间0.1秒，操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的物料经过后续分离精制，得到乙烯含量≥99.95mol％，乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品；丙烯含量≥99.6mol％，丙炔含量≤5×10-6mol，丙二烯含量≤5×10-6mol的聚合级丙烯产品。
【实施例2】
同【实施例1】，仅仅生产规模改为100万吨/年，设置3台前加氢反应器：2台正常运行，1台再生操作。采用本发明自动切换的方法，“正常工况”与“再生工况”二种模式相互切换过程中，切换过程花费时间0.1秒，操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的物料经过后续分离精制，得到乙烯含量≥99.95mol％，乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品；丙烯含量≥99.6mol％，丙炔含量≤5×10-6mol，丙二烯含量≤5×10-6mol的聚合级丙烯产品。
【实施例3】
同【实施例1】，仅仅生产规模改为150万吨/年，设置4台前加氢反应器：3台正常运行，1台再生操作。采用本发明自动切换的方法，“正常工况”与“再生工况”二种模式相互切换过程中，切换过程花费时间0.1秒，操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的物料经过后续分离精制，得到乙烯含量≥99.95mol％，乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品；丙烯含量≥99.6mol％，丙炔含量≤5×10-6mol，丙二烯含量≤5×10-6mol的聚合级丙烯产品。
【实施例4】
同【实施例1】，仅仅前加氢反应器4入口物料组成改变，如表2：
表2前加氢反应器4入口物料组成一览表
组分名称 Mol％ 组分名称 Mol％
甲烷氢 38.33 丙炔 0.18
一氧化碳 0.07 丙二烯 0.17
乙炔 0.66 丙烯 14.39
乙烯 39.04 丙烷 0.35
乙烷 6.69 碳四馏分 0.12
采用本发明自动切换的方法，“正常工况”与“再生工况”二种模式相互切换过程中，切换过程花费时间0.1秒，操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的物料经过后续分离精制，得到乙烯含量≥99.95mol％，乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品；丙烯含量≥99.6mol％，丙炔含量≤5×10-6mol，丙二烯含量≤5×10-6mol的聚合级丙烯产品。
【实施例5】
同【实施例1】，仅仅工艺操作参数改变，工艺操作参数如下：催化剂Pd含量为0.08％，Ni含量为0.82％，载体为氧化铝Al2O3，比表面积25m2/g；在“正常工况”操作模式下的反应温度为40℃，反应压力为1.6MPaG，气相空速2400h-1；在“再生工况”操作模式下的再生温度为140℃，再生压力为0.6MPaG。
由此，采用本发明自动切换的方法，“正常工况”与“再生工况”二种模式相互切换过程中，切换过程花费时间0.1秒，操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的物料经过后续分离精制，得到乙烯含量≥99.95mol％，乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品；丙烯含量≥99.6mol％，丙炔含量≤5×10-6mol，丙二烯含量≤5×10-6mol的聚合级丙烯产品。
【实施例6】
同【实施例1】，仅仅工艺操作参数改变，工艺操作参数如下：催化剂Pd含量为0.28％，Ni含量为0.26％，载体为氧化铝Al2O3，比表面积45m2/g；在“正常工况”操作模式下的反应温度为80℃，反应压力为2.4MPaG，气相空速5200h-1；在“再生工况”操作模式下的再生温度为200℃，再生压力为2.0MPaG。
由此，采用本发明自动切换的方法，“正常工况”与“再生工况”二种模式相互切换过程中，切换过程花费时间0.1秒，操作工作量小、安全可靠性好。加氢后的物料经过后续分离精制，得到乙烯含量≥99.95mol％，乙炔含量≤2×10-6mol的聚合级乙烯产品；丙烯含量≥99.6mol％，丙炔含量≤5×10-6mol，丙二烯含量≤5×10-6mol的聚合级丙烯产品。
【对比例1】
现有技术生产规模为11.5～150万吨/年乙烯装置，“正常工况”与“再生工况”二种模式相互切换过程中，采用人工手动操作，切换过程花费时间60～180秒，操作工作量大、安全可靠性差。

Claims (8)

1.一种自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，实现前加氢反应器“正常工况”与“再生工况”二种操作模式在自控仪表的操作站或者辅助操作台上一键切换，在“正常工况”操作模式下，前加氢反应器的联锁保护功能正常运行，一旦前加氢反应器出现超温现象，立即进行切换操作，避免前加氢反应器飞温，从而完全满足保护工艺设备的要求；在“再生工况”操作模式下，该反应器进入再生工况的联锁保护状态，联锁温度的设定值自动改变为再生时的设定值，该反应器的工艺物料停止进料，为了防止再生运行时该反应器误操作进料，工艺物料进出料阀门将通过联锁系统强制关闭，而该反应器入口到出口的再生旁路管线的阀门自动打开，从而保证该反应器再生操作时，工艺流程中的其它前加氢反应器仍然正常投运，其它前加氢反应器的故障停车信号也不影响该反应器的再生操作。
2.根据权利要求1所述自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，其特征在于来自界外经过四段压缩的裂解气作为高压脱丙烷塔进料进入高压脱丙烷塔进行物料精馏分离，塔釜分离出物料送出界外，高压脱丙烷塔塔顶物料进入裂解气压缩机第五段增压为前加氢反应器的进料，经过进料换热器换热至加氢反应温度；前加氢反应器旁路阀门关闭，前加氢反应器入口阀门打开，前加氢反应器出口阀门打开，反应器进料经过前加氢反应器进行加氢反应，反应后的物料经过加氢后冷却器移走加氢反应热并送出界外；另一前加氢反应器旁路阀门打开，另一前加氢反应器入口阀门关闭，另一前加氢反应器出口阀门关闭，另一前加氢反应器进行再生操作。
3.根据权利要求1所述自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，其特征在于前加氢反应器催化剂采用钯Pd镍Ni双活性组分，Pd质量含量为0.08～0.28％，Ni质量含量为0.26～0.82％，载体为氧化铝Al2O3，比表面积25～45m2/g。
4.根据权利要求1所述自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，其特征在于在“正常工况”操作模式下的反应温度为40～80℃；反应压力为1.6～2.4MPaG；气相空速2400～5200h-1。
5.根据权利要求4所述自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，其特征在于在“正常工况”操作模式下的反应温度为50～70℃；反应压力为1.8～2.2MPaG。
6.根据权利要求1所述自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，其特征在于在“再生工况”操作模式下的再生温度为140～200℃，再生压力为0.6～2.0MPaG。
7.根据权利要求6所述自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，其特征在于在“再生工况”操作模式下的再生温度为160～180℃；再生压力为1.0～1.6MPaG。
8.根据权利要求1所述自动切换乙烯装置前加氢反应器的方法，其特征在于按乙烯装置不同的生产规模，设置2～4台前加氢加氢反应器。
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