论文部分内容阅读
摘 要：在石油化学工业这个领域当中，乙烯在其中是化工生产当中最重要的原料之一，是占据着极其重要的比例的，除此之外，乙烯在我国国民经济支柱产业当中也是占据着非常重要的地位的。乙烯可以被运用在各种化工产品的生产过程当中，但是，它的生产装置耗能也是非常大的，流程也是非常复杂的，它的生产往往具有参数未知性、纯滞性以及突发性等几个特征。本文就将对影响碳二加氢反应器运行的因素展开分析，并对于碳四、空速、反应温度以及一氧化碳含量等几种影响因素来提出相应的优化措施，进而达到保证碳二加氢反应器持久稳定运行的目的。
关键词：碳二加氢反应器;乙烯;运行;影响因素
碳二加氢反应器是乙烯生产工艺流程当中极其重要的设备之一，这个设备能否正常而优质的运行是会对乙烯产品的产量的高低以及质量的优劣产生直接性的影响的。特别是近几年，我国乙烯工业在不断飞速的发展，直至2015年为止，我国乙烯总产量就达到了2700万吨之多，我国也逐渐成为了乙烯生产基地。因此，对于影响生产乙烯的设备，即碳二加氢反应器的运行的影响因素的探究与分析是非常有意义的，因为这些因素能够对装置的稳定运行产生积极或消极影响，进而能够决定乙烯的质量和产量，对其具体的操作和管理都有着较大的作用。
一、影响碳二加氢反应器运行的相关因素
（一）反应温度的影响
正如我们所知，从一定程度上讲，催化剂的性能是会受到碳二加氢反应器入口的温度的影响的，要想使乙炔加氢除炔反应进行，就必须要使催化剂达到初始反应温度。
以某家石化公司举例，这家公司的乙炔装置碳二加氢反应器在不同时期的反应温度具体情况如下：第1床入口温度初期为52℃，末期为82℃，预计出口温度初期为70℃，末期为102℃。第2床 入口温度为52℃，末期为82℃，预计出口温度初期为70℃，末期 为103.℃。第3床入口温度为60℃，末期为82℃，预计出口温度 为66℃，末尾为89℃。使用催化剂的时间越长，催化剂的活性就会随之而降低一些。那么为了能够避免催化剂的性能受到催化剂活性的影响而降低，就需要将相应的操作温度增高，进而弥补以上的缺陷，只有这样，才能够保证这台碳二加氢反应器生产的乙烯产品能够符合相关的生产要求和指标，并且也能够稳定设置催化剂的时间与效果。除此之外，催化剂的选择性也是会随着温度的升高而降低的，这就会在一定的程度上对其副反应起到相应的促进作用。在加氢过程中，乙炔的选择性是非常希望能够只产生乙烯的，这样既能够快速的脱除乙炔，还可以增加乙烯的量，但是其他的副反应是会导致乙烯缺失的，绿油一般都是在高温当中生成的，绿油作为一种聚合物，它分子链的增长是非常容易吸附于催化剂的表面上的，这也是会对催化剂的性能产生一定的影响的。无论是乙烯还是乙炔，它们的加氢反应都属于高温放热型反应，都是会影响催化剂的性能的。所以，就要尽量在一定的工艺条件下，对入口温度进行适当的调节，将温度控制在最佳状态，延长乙烯的增量时间以及催化剂的运行时间，降低绿油的生成速率。
（二）空速的影响
要想稳定地去操作碳二加氢反应器，就必须要保持空速是稳定的状态，只有在稳定的空速状态下，催化剂的床层温度才会使分布的相对均匀的，空速的升高是会降低反应的深度的，因此升高空速之后，在這个过程中，碳二加氢反应器出口的炔烃是会出现超标现象的。而较低的空速是会加长反应时间的，因此，提高反应深度和降低空速都是对转化反应有利的。那么要想保证空速稳定应该怎么做呢？就是要在实际操作中对碳二加氢反应器的入口流量进行控制。
碳二加氢反应的流程如下：从脱乙烷塔回流罐顶所分离出来的混合碳二馏分在FIC-405的控制下，经过乙炔转化器EA-437A/B同DC-401出料换热后，与FFIC-407按一定的比例配入氢气进入乙炔转换器预热器EA- 438，用低压蒸汽加热后，在TIC-401控制下进入DC-401一段床层上部。从一段床层下部出来后，在FFIC-408控制下按照一定的比例配入氢气，进入段间冷却器EA-443A/B，用循环水冷却后在TIC-402/403控制下进入段间绿油罐FA-430A/B，脱出绿油，然后通过第二段催化剂床层，进料35～93 ℃，出料47～127 ℃。
（三）碳四和一氧化碳的影响
一氧化碳在乙炔的加氢反应当中有着非常关键性的作用，烃类对于钯系催化剂所产生的吸附能力大小是不同的，由小到大的顺序依次为：①烷烃、②单烯烃、③二烯烃、④一氧化碳、⑤炔烃。乙炔是会吸附在催化剂活性中心区域进而实现加氢反应的，与此同时，催化剂活性中心是会受到活性较强的一氧化碳影响而排除乙烯的，所以，在乙炔加氢的反应当中，乙烯发生的加氢反应是不会出现的，更是不会损失乙烯的。但是如果一氧化碳的浓度较高，催化剂的活性也是会受到影响的，如果有很多的一氧化碳吸附在催化剂的表面，那加氢催化剂的活性必定是会受到影响的，一氧化碳的突然增多一定是会降低催化剂的活性的，这就会导致反应器加氢不合格。那么如何解决这样的问题呢？那就要逐渐调高各段进口温度来提升催化剂的活性。另外，在前脱丙烷前流程中，经高、低压 脱丙烷塔会分离之后，加氢反应器当中会存在一部分碳四，在加氢反应的过程中，碳四物料是会生成丁烯和丁烷并释放出大量的热量的，如果不能将丁烯和丁烷放出的热量及时带走，就一定会增高碳二加氢反应器的床层温度，进而增高反应器的温度。因此，在日常的操作当中，要严格的控制高压脱丙烷塔顶的碳四的含量。
二、结束语
总而言之，对碳二加氢反应器运行质量好坏产生直接影响的就是乙烯产品的纯度，因为传统的碳二加氢反应器自身是非常敏感、复杂而又不容易被控制的，所以就会在无形当中加大操作难度，抬高产品成本。经过相关研究发现，因素是有很多的，主要集中在反应温度、空速影响、一氧化碳含量以及碳四几个方面。故而要想总结出有效的解决办法，得出操作经验，就应该在实际反应过程中关注催化剂等的变化，根据催化剂的活性变动以及装置原料来对碳二加氢反应器的影响因素加以分析，进而促进碳二加氢反应器稳定正常的运行，为整个企业创造更高的经济效益。
参考文献
[1]董祥明.大庆石化碳二加氢反应器运行影响因素分析[J].江西化工，2014（2）：85-88.
[2]沈基显，刘亮.武汉乙烯装置碳二加氢系统运行状况分析[J].乙烯工业，2015（3）：16-19.
[3]王飞.乙烯装置中碳二加氢反应器的稳态、动态建模与优化[D].华东理工大学，2012.
[4]丁占峰.影响碳二加氢反应器运行的相关因素分析[J].化工管理，2016（2）：29.
关键词：碳二加氢反应器;乙烯;运行;影响因素
碳二加氢反应器是乙烯生产工艺流程当中极其重要的设备之一，这个设备能否正常而优质的运行是会对乙烯产品的产量的高低以及质量的优劣产生直接性的影响的。特别是近几年，我国乙烯工业在不断飞速的发展，直至2015年为止，我国乙烯总产量就达到了2700万吨之多，我国也逐渐成为了乙烯生产基地。因此，对于影响生产乙烯的设备，即碳二加氢反应器的运行的影响因素的探究与分析是非常有意义的，因为这些因素能够对装置的稳定运行产生积极或消极影响，进而能够决定乙烯的质量和产量，对其具体的操作和管理都有着较大的作用。
一、影响碳二加氢反应器运行的相关因素
（一）反应温度的影响
正如我们所知，从一定程度上讲，催化剂的性能是会受到碳二加氢反应器入口的温度的影响的，要想使乙炔加氢除炔反应进行，就必须要使催化剂达到初始反应温度。
以某家石化公司举例，这家公司的乙炔装置碳二加氢反应器在不同时期的反应温度具体情况如下：第1床入口温度初期为52℃，末期为82℃，预计出口温度初期为70℃，末期为102℃。第2床 入口温度为52℃，末期为82℃，预计出口温度初期为70℃，末期 为103.℃。第3床入口温度为60℃，末期为82℃，预计出口温度 为66℃，末尾为89℃。使用催化剂的时间越长，催化剂的活性就会随之而降低一些。那么为了能够避免催化剂的性能受到催化剂活性的影响而降低，就需要将相应的操作温度增高，进而弥补以上的缺陷，只有这样，才能够保证这台碳二加氢反应器生产的乙烯产品能够符合相关的生产要求和指标，并且也能够稳定设置催化剂的时间与效果。除此之外，催化剂的选择性也是会随着温度的升高而降低的，这就会在一定的程度上对其副反应起到相应的促进作用。在加氢过程中，乙炔的选择性是非常希望能够只产生乙烯的，这样既能够快速的脱除乙炔，还可以增加乙烯的量，但是其他的副反应是会导致乙烯缺失的，绿油一般都是在高温当中生成的，绿油作为一种聚合物，它分子链的增长是非常容易吸附于催化剂的表面上的，这也是会对催化剂的性能产生一定的影响的。无论是乙烯还是乙炔，它们的加氢反应都属于高温放热型反应，都是会影响催化剂的性能的。所以，就要尽量在一定的工艺条件下，对入口温度进行适当的调节，将温度控制在最佳状态，延长乙烯的增量时间以及催化剂的运行时间，降低绿油的生成速率。
（二）空速的影响
要想稳定地去操作碳二加氢反应器，就必须要保持空速是稳定的状态，只有在稳定的空速状态下，催化剂的床层温度才会使分布的相对均匀的，空速的升高是会降低反应的深度的，因此升高空速之后，在這个过程中，碳二加氢反应器出口的炔烃是会出现超标现象的。而较低的空速是会加长反应时间的，因此，提高反应深度和降低空速都是对转化反应有利的。那么要想保证空速稳定应该怎么做呢？就是要在实际操作中对碳二加氢反应器的入口流量进行控制。
碳二加氢反应的流程如下：从脱乙烷塔回流罐顶所分离出来的混合碳二馏分在FIC-405的控制下，经过乙炔转化器EA-437A/B同DC-401出料换热后，与FFIC-407按一定的比例配入氢气进入乙炔转换器预热器EA- 438，用低压蒸汽加热后，在TIC-401控制下进入DC-401一段床层上部。从一段床层下部出来后，在FFIC-408控制下按照一定的比例配入氢气，进入段间冷却器EA-443A/B，用循环水冷却后在TIC-402/403控制下进入段间绿油罐FA-430A/B，脱出绿油，然后通过第二段催化剂床层，进料35～93 ℃，出料47～127 ℃。
（三）碳四和一氧化碳的影响
一氧化碳在乙炔的加氢反应当中有着非常关键性的作用，烃类对于钯系催化剂所产生的吸附能力大小是不同的，由小到大的顺序依次为：①烷烃、②单烯烃、③二烯烃、④一氧化碳、⑤炔烃。乙炔是会吸附在催化剂活性中心区域进而实现加氢反应的，与此同时，催化剂活性中心是会受到活性较强的一氧化碳影响而排除乙烯的，所以，在乙炔加氢的反应当中，乙烯发生的加氢反应是不会出现的，更是不会损失乙烯的。但是如果一氧化碳的浓度较高，催化剂的活性也是会受到影响的，如果有很多的一氧化碳吸附在催化剂的表面，那加氢催化剂的活性必定是会受到影响的，一氧化碳的突然增多一定是会降低催化剂的活性的，这就会导致反应器加氢不合格。那么如何解决这样的问题呢？那就要逐渐调高各段进口温度来提升催化剂的活性。另外，在前脱丙烷前流程中，经高、低压 脱丙烷塔会分离之后，加氢反应器当中会存在一部分碳四，在加氢反应的过程中，碳四物料是会生成丁烯和丁烷并释放出大量的热量的，如果不能将丁烯和丁烷放出的热量及时带走，就一定会增高碳二加氢反应器的床层温度，进而增高反应器的温度。因此，在日常的操作当中，要严格的控制高压脱丙烷塔顶的碳四的含量。
二、结束语
总而言之，对碳二加氢反应器运行质量好坏产生直接影响的就是乙烯产品的纯度，因为传统的碳二加氢反应器自身是非常敏感、复杂而又不容易被控制的，所以就会在无形当中加大操作难度，抬高产品成本。经过相关研究发现，因素是有很多的，主要集中在反应温度、空速影响、一氧化碳含量以及碳四几个方面。故而要想总结出有效的解决办法，得出操作经验，就应该在实际反应过程中关注催化剂等的变化，根据催化剂的活性变动以及装置原料来对碳二加氢反应器的影响因素加以分析，进而促进碳二加氢反应器稳定正常的运行，为整个企业创造更高的经济效益。
参考文献
[1]董祥明.大庆石化碳二加氢反应器运行影响因素分析[J].江西化工，2014（2）：85-88.
[2]沈基显，刘亮.武汉乙烯装置碳二加氢系统运行状况分析[J].乙烯工业，2015（3）：16-19.
[3]王飞.乙烯装置中碳二加氢反应器的稳态、动态建模与优化[D].华东理工大学，2012.
[4]丁占峰.影响碳二加氢反应器运行的相关因素分析[J].化工管理，2016（2）：29.