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      長(zhǎng)慶石化制氫裝置制氫轉(zhuǎn)化催化劑在線還原分析

      2015-03-23 02:10:39徐江峰中石油長(zhǎng)慶石化公司陜西咸陽712000
      化工管理 2015年30期
      關(guān)鍵詞:積碳爐管制氫

      徐江峰(中石油長(zhǎng)慶石化公司,陜西咸陽 712000)

      長(zhǎng)慶石化制氫裝置制氫轉(zhuǎn)化催化劑在線還原分析

      徐江峰(中石油長(zhǎng)慶石化公司,陜西咸陽 712000)

      2008年1月的一次異常操作,影響了裝置的正常運(yùn)行,切斷了進(jìn)料,利用水蒸氣進(jìn)行對(duì)轉(zhuǎn)化催化劑的保護(hù),歷時(shí)一小時(shí),造成了轉(zhuǎn)化催化劑的部分鈍化。制氫裝置技術(shù)人員創(chuàng)造性的提出和設(shè)計(jì)在線還原。在保證裝置正常運(yùn)行的情況下,使鈍化的催化劑恢復(fù)和提高了活性,解決了紅管問題,提高了天然氣的轉(zhuǎn)化率,排除了安全隱患,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),保證了后續(xù)裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

      轉(zhuǎn)化催化劑;紅管;在線還原

      1 第一章進(jìn)行在線還原的原因及理論分析

      1.1 轉(zhuǎn)化催化劑在線還原過程概況

      我廠制氫裝置于2006年12月投產(chǎn)運(yùn)行,設(shè)計(jì)產(chǎn)能4× 104Nm3/h。其中,天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑選用的是齊魯設(shè)計(jì)研究院開發(fā)的Z417/418轉(zhuǎn)化催化劑。

      在2008年1月,由于操作問題,切斷轉(zhuǎn)化進(jìn)料75分鐘,只加大蒸汽量,用于保護(hù)轉(zhuǎn)化催化劑使其鈍化?;謴?fù)生產(chǎn)后,由于加氫裝置耗氫量的增加,加工量由6500Nm3/h提高到8000Nm3/ h。此時(shí),在操作參數(shù)不變的情況下,爐管出現(xiàn)“紅管”現(xiàn)象。為了在保證裝置正常運(yùn)行的情況下解決這一問題,制氫裝置技術(shù)人員創(chuàng)造性的提出在線還原方案。共耗時(shí)120小時(shí),成功在線還原轉(zhuǎn)化催化劑。

      1.2 轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)行在線還原的原因分析

      由于進(jìn)料中斷,為了防止?fàn)t管溫度過高,使轉(zhuǎn)化催化劑高溫?zé)Y(jié)。因此,在此種情況下,需要加大蒸汽流量以保護(hù)轉(zhuǎn)化催化劑。但是,鎳催化劑長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫蒸汽中,會(huì)鈍化。鈍化后的轉(zhuǎn)化催化劑不具有其原有的催化特性,活性降低,副反應(yīng)增加。由于反應(yīng)多是放熱反應(yīng),而且原來的主反應(yīng)減少,吸熱量也大幅減少,造成爐管溫度迅速上升,而出現(xiàn)“紅管”現(xiàn)象。

      2 第二章進(jìn)行在線還原的目的

      2.1 制氫裝置正常運(yùn)行概況

      自裝置開工投產(chǎn)以來,操作參數(shù)為:轉(zhuǎn)化爐控制轉(zhuǎn)化入口溫度510℃,出口溫度750℃。制氫裝置一直運(yùn)行正常。但是,轉(zhuǎn)化爐管個(gè)別爐管存在熱帶,爐管熱帶段顏色偏亮,即有“紅管”現(xiàn)象出現(xiàn)。因此,各班組定期定點(diǎn)測(cè)定爐管的溫度,特別是爐膛定向下3米處,易出現(xiàn)紅管的地方。對(duì)于我公司的頂燒爐而言,火嘴噴射火焰外焰部一般在2-3米處,這部分是供熱的集中區(qū),也是烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)的集中區(qū),各種反應(yīng)均快速發(fā)生,也是積碳最容易發(fā)生的區(qū)域,所以頂燒爐易發(fā)生積碳的部位通常在2-4米處。當(dāng)出現(xiàn)非正常停車、催化劑突然中毒等突發(fā)狀況出現(xiàn)時(shí),最容易造成催化劑床層發(fā)生大量積碳。床層積碳以后,積碳部位烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)減慢,吸熱量減少,反映在爐管上就是外壁溫度升高。局部積碳,外壁局部溫度偏高,局部發(fā)紅,看上去出現(xiàn)花斑。積碳部位逐步增大后,轉(zhuǎn)化爐內(nèi)一段催化劑上積碳,反映在轉(zhuǎn)化爐外壁就形成了熱帶。

      2.2 轉(zhuǎn)化催化劑在線還原前裝置概況

      2008年1月,由于操作異常,停進(jìn)料一個(gè)多小時(shí),因而,對(duì)轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)行了蒸汽鈍化。再次開工后,隨著加工量的增大,“紅管”現(xiàn)象變得嚴(yán)重。對(duì)爐管溫度的測(cè)量也顯示,爐管處于高溫狀態(tài),高出正常狀態(tài)下60℃左右,嚴(yán)重影響了操作和裝置的安全運(yùn)行。長(zhǎng)時(shí)間的蒸汽保護(hù),使天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑喪失了部分活性,反應(yīng)減慢,爐管溫度升高。

      2.3 轉(zhuǎn)化催化劑在線還原的目的

      根據(jù)我公司的具體情況,確定重整氫作為主要還原介質(zhì),加氫裂化飽和干氣作為輔助還原介質(zhì)。對(duì)轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)行在線還原,使轉(zhuǎn)化催化劑恢復(fù)部分活性。提高原料氣中的氫氣含量,在轉(zhuǎn)化爐中形成還原氛圍,促進(jìn)下反應(yīng)逆反應(yīng)的進(jìn)行,恢復(fù)催化劑活性:

      Ni+H2O(蒸汽)=NiO+H2

      由于上述反應(yīng)的逆反應(yīng)為微放熱反應(yīng),因而應(yīng)注意觀察爐管的顏色變化,當(dāng)爐管顏色發(fā)生變化,最后趨于均勻一致時(shí),溫度下降到合適的狀態(tài),最終達(dá)到恢復(fù)催化劑的活性。

      3 第三章在線還原的效果及對(duì)比

      3.1 經(jīng)過轉(zhuǎn)換催化劑的在線還原后,轉(zhuǎn)化爐出口氣中的甲烷含量較以前有了明顯的變化。

      經(jīng)過在線還原后,轉(zhuǎn)化爐出口氣中的甲烷含量均值為7.01,較之以前,下降了0.85。提高了天然氣的轉(zhuǎn)化率,節(jié)約了成本,達(dá)到了預(yù)期效果。

      3.2 在線還原后,對(duì)轉(zhuǎn)化爐管壁溫度進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)數(shù)據(jù)如下圖示:

      通過對(duì)爐管溫度的測(cè)量,可以發(fā)現(xiàn),爐管溫度較以前下降了60℃,解決了紅管問題,排除了安全隱患。達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

      4 第四章結(jié)語

      通過此次轉(zhuǎn)化催化劑還原的處理經(jīng)過,對(duì)于轉(zhuǎn)換催化劑的輕度鈍化有了新的解決思路。此次在線還原解決了一些長(zhǎng)期存在的問問題,如紅管等,提高收率,達(dá)到了預(yù)期目的。

      4.1 通過對(duì)R3701的實(shí)時(shí)檢測(cè),調(diào)整重整氫和加氫飽和干氣的配比,在為轉(zhuǎn)化催化劑提供了有效的還原氣氛的同時(shí),防止了加氫催化劑的反硫化。

      4.2 轉(zhuǎn)化爐管平均壁溫下降了約達(dá)80℃,達(dá)到了正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)爐管的溫度,有效的解決了紅管問題,排除了安全隱患。

      4.3 恢復(fù)和提高了轉(zhuǎn)化催化劑的活性,提高了天然氣的利用率,節(jié)約了成本。

      [1]《工業(yè)催化》1999年,《JT-1G型加氫催化劑在焦化干氣制氫中的應(yīng)用》,黃埠生.

      [2]《工業(yè)催化》2002年第10-3期,《國(guó)內(nèi)外蒸汽轉(zhuǎn)化制氫催化劑及工藝進(jìn)展》.王衛(wèi).

      [3]《大氮肥》2006年第29卷《制氫裝置轉(zhuǎn)化催化劑應(yīng)用情況分析》高傳禮.

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