重整装置反应器壁超温原因分析及处理措施

作者： 喻朝善

（克拉玛依职业技术学院 石油化工系，新疆 独山子 833600）
Over-temperature reactor wall Restructuring analysis and reatment measures
Yu ChaoShan
(Petrochemical Industry Department ,Karamay Vocational & Technical College ,Dushanzi 833600 ,China)
Abstract：The main Restructuring of the core reactor is carried out in four.the normal operation of a reactor are closely related to the stability and product quality. Therefore it is necessary to guarantee the smooth operation of a reactor. Through to Restructuring of reactor wall Over-temperature scientific reasons, objective analysis to find out the cause of the malfunction.Maintenance of the correct formulation of the program, take the time to deal with measures to reduce the losses to below minimum, after a steady start operationbasically eliminate the hazards.
Key words： Restructuring reactor Over-temperature reasons measures
摘要：重整装置的核心反应主要是在四个反应器中进行，每一个反应器的正常运行都与产品质量的稳定密切相关。因此，必须要保证每一个反应器操作的平稳。通过对重整装置反应器壁超温原因进行科学、客观的分析，找出故障原因，制订正确的检修方案，及时的采取了处理措施，把损失降到了最低，开工后实现了平稳操作，从根本上消除了事故隐患。
关键词：重整 反应器壁 超温 原因 措施
中国石油独山子石化分公司重整芳烃车间重整装置为引进比利时雪夫隆炼油厂的二手设备，原投产于1970年，设计生产能力为40万吨/年。引进后由独山子石化公司设计院设计为32万吨/年。

2000年装置进行了45万吨/年配套项目的部分改造现加工能力为40万吨/年。装置核心部分——重整反应系统为共四炉四反，反应器壁超温会造成催化剂结焦失活，影响产品质量。严重时会造成器壁破裂，引发事故。因此必须准确、迅速的制订检修方案，在故障处理后保证平稳操作。2005年8月车间对重整装置第二反应器R202壁超温故障的原因分析以及处理为今后的工作积累了经验，也为今后反应器的使用提出了新的要求。
1.重整装置概况
1.1重整反应基本原理
重整装置以蒸馏车间的低辛烷值直馏汽油为原料（属于燃料类型为80—170℃或180℃，化工型装置为70—140℃），经重整催化剂的作用（催化剂装填为CB-6、CB-7两段混装），并在氢气保护和一定的反应条件下，发生芳构化反应和其它反应，使原来含少量芳烃的原料分子结构的重排，而成为富含芳烃和异构烷烃的生成物。这种产物经进一步加工处理，可获得高纯度的芳烃或高辛烷值的汽油，副产品有氢气、液态烃、瓦斯、拔头油等。
1.2重整第二反应器R202的剖面图及主要参数指标：
重整反应器为轴向冷壁式反应器，催化剂装填在反应区——中心管，其结构如图1，主要技术特性参数见表1。
图1 反应器R202的剖面图
表1 反应器相关技术特性参数：
1.3重整反应系统工艺流程(原则流程)：
预加氢来的精制油经重整原料泵P-201A/B升压后与重整循环机C-201来的氢气混合,然后进入原料换热器E-201管程与重整反应产物换热到420℃左右，依次经过F-201，R-201，F-202，R-202，F-203，R-203，F-204，R-204完成重整反应。重整反应系统工艺流程如图2所示。
F-201、F-202、F-203、F-204——重整第一、第二、第三、第四加热炉
R-201、R-202、R-203、R-204——重整第一、第二、第三、第四反应器
图2 重整反应系统工艺流程
1.4重整装置主要技术特点
（1）重整采用PRT-C、PRT-D铂铼催化剂，共四炉四反；
（2）重整加热炉为四合一加热炉，对流室设废热锅炉回收系统用于自产蒸汽；
（3）为缩短重整催化剂烧焦时间，再生采用两段高压烧焦；
（4）为防止硫对重整催化剂的污染设立了脱硫保护床；
（5）设立了分子筛干燥循环气系统；
（6）没有预分馏系统。
2.反应器壁超温故障特征及原因分析
2.1 反应器壁超温故障特征
2005年8月26日车间工作人员在对装置进行例行检查中发现，第二反应器壁在大约2米高处温度异常。经过测定发现最高点竟然达到350多度（我车间重整装置为轴向冷壁式反应器，外壁最高温度不允许超过332度）。由于当时情况不明，为保证正常生产，车间技术人员决定先进行观察，根据故障的进一步发展情况随时准备停工同时分析原因，制订检修方案。
2.2 反应器壁超温原因分析
2.2.1初步诊断
初步诊断基于控制目标：保证反应深度，控制合适的转化率。重整反应器反应温度可加权平均进口温度和加权平均床层温度。提高反应温度对反应速度和化学平衡有利，但过高的温度会使加氢裂化反应加剧，催化剂的积炭速度加快，液收下降，另外还要受设备材质及催化剂的热稳定性的限制，对于生产高辛烷值汽油，反应温度一般为490℃——510℃，通常反应温度每上升3℃，重整产物研究法的辛烷值可提高1个单位。根据故障的特点我们初步判断是由于反应器壁保温层损坏使反应器壁超温。
2.2.2反应器反应温度调整
在未做出停工的决定之前，为保证操作的平稳防止操作大幅度波动，车间对第二反应器反应温度适当的降低，同时适当提高第一、第三、第四反应器的反应温度，保证正常生产。通过近一周的的监测、观察，车间决定停工检修。在9月4日晚遭遇全厂大停电，车间随即决定不再开工，于是开始着手处理第二反应器壁超温故障。
2.2.3通过检修分析
在停工后打开第二反应器发现器壁并没有损坏，但在第二反应器的扇形筒内发现大量堆积的细小的催化剂粉末，因加入反应器的催化剂是圆柱长条型催化剂，正常情况下是不可能出现催化剂粉末堆积的现象。现场观察认为第二反应器扇形筒内催化剂粉尘只能来自第一反应器，果断决定对第一反应器进行检修。在打开第一反应器检查后印证了先前的推测：在第一反应器内催化剂塌陷比较严重，盖板下有大量的空隙存在，在反应器底部有大量细小的催化剂粉尘。经化验分析，与第二反应器扇形筒内催化剂粉尘完全一样。目前所用的催化剂是圆柱长条形催化剂与以前用的圆球形催化剂塌陷比不同，造成新加催化剂塌陷后磨损加剧摩擦产生细小粉末，在压力的作用下被带到第二反应器扇形筒内，催化剂粉末和油在高温下反应吸收热量，而热量聚集无法散发造成反应器壁超温。
至此，对此次反应器壁超温原因已完全明朗，准确地找出故障原因对接下来正确、快速的处理故障起到了事半功倍的作用。
3. 反应器壁超温故障处理措施
3.1故障处理方案
找到故障原因后，车间技术攻关小组立即进行讨论、计算并迅速制定出了以下处理方案：
（1）为防止第一反应器内催化剂再次进入第二反应器，将第一反应器内催化剂卸出重新过筛，取出体积较小的催化剂；
（2）同时为抑制第一反应器内催化剂进入第二反应器内，第一反应器中心管加高40公分；
（3）为第一反应器内催化剂受高速流动的油气气流冲击造成催化剂的塌陷，将第一反应器顶部盖板加长10公分裙边；
（4）为保证反应的充分、平稳，将第二反应器内催化剂过筛重装，并对第一反应器补充新的催化剂到规定装填数量。
3.2 重整反应岗位操作建议
通过这次出现的故障，我们对重整反应岗位操作有以下建议：
（1）控制合理的反应深度；保证临氢系统、反应器系统、高分系统的正常生产和平稳运行。
（2）加强重点设备和部位的检查，做好交接班制度和数据的原始记录。系统出现波动要及时汇报和处理，确保装置“安、稳、长、满、优”运行。
（3）重整反应岗位注意监控反应器的情况，密切注意床层温降，循环氢纯度，根据原料性质分析调整反应深度，确保重整反应平稳运行和产品的各项指标合格。
（4）密切注意反应系统各项工艺指标，熟悉紧急情况下重整反应系统故障的处理方法，以确保重整大型机组及催化剂的安全。
（5）重整的主要反应都是吸热反应，在反应过程中，催化剂的活性由于积炭而降低，为了维持足够的反应速度，反应温度随着催化剂的活性逐渐下降而逐步提高，因此必须控制反应器内反应温度的平稳。
4.结论
以上措施得到实施后，车间决定开工。在开工后单独对第二反应器进行预硫化至进油升温到正常操作温度后，第二反应器壁温度经检测合格。经过近一周的跟踪监测同样合格，并且在处理后第二反应器的反应温度由原先的495±2℃降为现在的480±2℃，比出现故障前的反应效果更好。由此可以看出第二反应器壁超温的问题得以顺利解决。
参考文献
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作者简介：喻朝善（1969—），男，四川南充人，硕士，讲师，主要从事石油化工教学与科研工作。