影響碳二加氫反應器運行的相關因素分析

馮掣

摘 要：在石油化學工業這個領域當中，乙烯在其中是化工生產當中最重要的原料之一，是占據著極其重要的比例的，除此之外，乙烯在我國國民經濟支柱產業當中也是占據著非常重要的地位的。乙烯可以被運用在各種化工產品的生產過程當中，但是，它的生產裝置耗能也是非常大的，流程也是非常復雜的，它的生產往往具有參數未知性、純滯性以及突發性等幾個特征。本文就將對影響碳二加氫反應器運行的因素展開分析，并對于碳四、空速、反應溫度以及一氧化碳含量等幾種影響因素來提出相應的優化措施，進而達到保證碳二加氫反應器持久穩定運行的目的。

關鍵詞：碳二加氫反應器;乙烯;運行;影響因素

碳二加氫反應器是乙烯生產工藝流程當中極其重要的設備之一，這個設備能否正常而優質的運行是會對乙烯產品的產量的高低以及質量的優劣產生直接性的影響的。特別是近幾年，我國乙烯工業在不斷飛速的發展，直至2015年為止，我國乙烯總產量就達到了2700萬噸之多，我國也逐漸成為了乙烯生產基地。因此，對于影響生產乙烯的設備，即碳二加氫反應器的運行的影響因素的探究與分析是非常有意義的，因為這些因素能夠對裝置的穩定運行產生積極或消極影響，進而能夠決定乙烯的質量和產量，對其具體的操作和管理都有著較大的作用。

一、影響碳二加氫反應器運行的相關因素

（一）反應溫度的影響

正如我們所知，從一定程度上講，催化劑的性能是會受到碳二加氫反應器入口的溫度的影響的，要想使乙炔加氫除炔反應進行，就必須要使催化劑達到初始反應溫度。

以某家石化公司舉例，這家公司的乙炔裝置碳二加氫反應器在不同時期的反應溫度具體情況如下：第1床入口溫度初期為52℃，末期為82℃，預計出口溫度初期為70℃，末期為102℃。第2床 入口溫度為52℃，末期為82℃，預計出口溫度初期為70℃，末期 為103.℃。第3床入口溫度為60℃，末期為82℃，預計出口溫度 為66℃，末尾為89℃。使用催化劑的時間越長，催化劑的活性就會隨之而降低一些。那么為了能夠避免催化劑的性能受到催化劑活性的影響而降低，就需要將相應的操作溫度增高，進而彌補以上的缺陷，只有這樣，才能夠保證這臺碳二加氫反應器生產的乙烯產品能夠符合相關的生產要求和指標，并且也能夠穩定設置催化劑的時間與效果。除此之外，催化劑的選擇性也是會隨著溫度的升高而降低的，這就會在一定的程度上對其副反應起到相應的促進作用。在加氫過程中，乙炔的選擇性是非常希望能夠只產生乙烯的，這樣既能夠快速的脫除乙炔，還可以增加乙烯的量，但是其他的副反應是會導致乙烯缺失的，綠油一般都是在高溫當中生成的，綠油作為一種聚合物，它分子鏈的增長是非常容易吸附于催化劑的表面上的，這也是會對催化劑的性能產生一定的影響的。無論是乙烯還是乙炔，它們的加氫反應都屬于高溫放熱型反應，都是會影響催化劑的性能的。所以，就要盡量在一定的工藝條件下，對入口溫度進行適當的調節，將溫度控制在最佳狀態，延長乙烯的增量時間以及催化劑的運行時間，降低綠油的生成速率。

（二）空速的影響

要想穩定地去操作碳二加氫反應器，就必須要保持空速是穩定的狀態，只有在穩定的空速狀態下，催化劑的床層溫度才會使分布的相對均勻的，空速的升高是會降低反應的深度的，因此升高空速之后，在這個過程中，碳二加氫反應器出口的炔烴是會出現超標現象的。而較低的空速是會加長反應時間的，因此，提高反應深度和降低空速都是對轉化反應有利的。那么要想保證空速穩定應該怎么做呢？就是要在實際操作中對碳二加氫反應器的入口流量進行控制。

碳二加氫反應的流程如下：從脫乙烷塔回流罐頂所分離出來的混合碳二餾分在FIC-405的控制下，經過乙炔轉化器EA-437A/B同DC-401出料換熱后，與FFIC-407按一定的比例配入氫氣進入乙炔轉換器預熱器EA- 438，用低壓蒸汽加熱后，在TIC-401控制下進入DC-401一段床層上部。從一段床層下部出來后，在FFIC-408控制下按照一定的比例配入氫氣，進入段間冷卻器EA-443A/B，用循環水冷卻后在TIC-402/403控制下進入段間綠油罐FA-430A/B，脫出綠油，然后通過第二段催化劑床層，進料35～93 ℃，出料47～127 ℃。

（三）碳四和一氧化碳的影響

一氧化碳在乙炔的加氫反應當中有著非常關鍵性的作用，烴類對于鈀系催化劑所產生的吸附能力大小是不同的，由小到大的順序依次為：①烷烴、②單烯烴、③二烯烴、④一氧化碳、⑤炔烴。乙炔是會吸附在催化劑活性中心區域進而實現加氫反應的，與此同時，催化劑活性中心是會受到活性較強的一氧化碳影響而排除乙烯的，所以，在乙炔加氫的反應當中，乙烯發生的加氫反應是不會出現的，更是不會損失乙烯的。但是如果一氧化碳的濃度較高，催化劑的活性也是會受到影響的，如果有很多的一氧化碳吸附在催化劑的表面，那加氫催化劑的活性必定是會受到影響的，一氧化碳的突然增多一定是會降低催化劑的活性的，這就會導致反應器加氫不合格。那么如何解決這樣的問題呢？那就要逐漸調高各段進口溫度來提升催化劑的活性。另外，在前脫丙烷前流程中，經高、低壓 脫丙烷塔會分離之后，加氫反應器當中會存在一部分碳四，在加氫反應的過程中，碳四物料是會生成丁烯和丁烷并釋放出大量的熱量的，如果不能將丁烯和丁烷放出的熱量及時帶走，就一定會增高碳二加氫反應器的床層溫度，進而增高反應器的溫度。因此，在日常的操作當中，要嚴格的控制高壓脫丙烷塔頂的碳四的含量。

二、結束語

總而言之，對碳二加氫反應器運行質量好壞產生直接影響的就是乙烯產品的純度，因為傳統的碳二加氫反應器自身是非常敏感、復雜而又不容易被控制的，所以就會在無形當中加大操作難度，抬高產品成本。經過相關研究發現，因素是有很多的，主要集中在反應溫度、空速影響、一氧化碳含量以及碳四幾個方面。故而要想總結出有效的解決辦法，得出操作經驗，就應該在實際反應過程中關注催化劑等的變化，根據催化劑的活性變動以及裝置原料來對碳二加氫反應器的影響因素加以分析，進而促進碳二加氫反應器穩定正常的運行，為整個企業創造更高的經濟效益。

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