连续重整装置的积炭问题(讲课版)[精选].ppt

5，金属器壁积炭问题 重整装置金属器壁积炭，是指在重整反应的条件下，重整装置高温部位的金属器壁产生的积炭，这些设备包括加热炉管、反应器、换热器等，其中反应器壁的积炭最为严重 。 自1985年我国第一套CCR装置投运以来，至2005年底已有21套CCR装置建成并投产，发生反应器壁积炭的重整装置已经有6套，其中反应压力为0.88MPa的装置1套；反应压力为0.35MPa的装置5套。其中，既有引进美国专利技术的装置，也有引进法国专利技术的装置。 1， 反应器壁积炭的工艺特征及危害 1）反应器壁积炭的工艺特征 我国第一套引进的CCR装置，反应压力为0.88MPa，于1985年3月2日投运。装置运转至204天后，第四反应器的催化剂下料管出现堵塞，需要人工敲打第四反应器的催化剂下料管才能维持催化剂的正常循环。此前，第四反应器下部收集料斗的高速吹扫气流量出现不正常的情况，这是装置出现反应器壁积炭的第一个特征。 在0.35Mpa的CCR装置出现反应器壁积炭时也有类似症状，除此以外反应器壁金属积炭还有以下特征： a，催化剂收集料斗的高速吹扫气的流量曲线 明显变化； b，第四反应器下部的催化剂下料管表面温度，部分管线表面温度变低（在0.35Mpa的CCR装置观察不到这一现象）； c，在某一时段催化剂粉尘量异常增多，尤其是细粉增多(见图1)； d，重整各反应器的温降分布出现倒置的现象，如第二反应器的温降高于第一反应器的温降，或第三反应器高于第二反应器; e，1 号提升器内出现炭块，甚至出 现炭包裹催化剂颗粒的炭块； f，待生剂上的炭含量下降； g，芳烃产率或RONC略有下降； h，再生剂中出现“侏儒”球。 2 ）反应器壁积炭的危害 通常由于对反应器壁积炭的危害性认识不足致使装置未能得到及时处理，造成严重的危害和重大损失。 反应器壁积炭造成的危害主要表现在二个方面---催化剂大量损失和反应器、再生器内构件损坏。 以下列举2个实例进行说明。 例1， 某CCR装置的处理能力为 40万吨/年。 1996年7月投产 ，1997年9月因反应器壁积炭而停工。四个反应器内清理出来的炭的数量如下表。 据统计，在装置停工前6个月至清理反应器后再次开工期间，共消耗催化剂30多吨。 反应系统内构件的损坏情况如下表。 例2，某连续重整装置的处理能力为 60万吨/年，以生产高辛烷值汽 油调和组分为目的产品。 该装置2001年10月投产，运转3年零3个月后，于2005年3月因反应器壁积炭而停工检修。 停工清理时从四个反应器内清理出来的催化剂比装剂量少12.5-13吨。从反应器内清理出炭4.57吨。四个反应器中第二反应器积炭最为严重，其次是第一反应器，第三反应器有少量积炭，第四反应器基本上没有明显的积炭。 三，反应器壁积炭的原因： 反应器内部的积炭从表观看可以分为：粉状炭和块状炭。部分的粉状炭和小块的块状炭可以在催化剂循环时被带出反应系统。块状碳又可以分为软炭块、硬炭块和软底炭。 丝状炭的生成机理 通常炭的沉积是一个包含不同生长形式的复杂结构，如果将这些复杂结构进行分类的话，可以分为三大类：无定形炭、石墨炭和丝状炭 。 对于金属器壁暴露在烃类的气氛中，这三种炭的相对生成速率与温度的关系见下图： 丝状炭的特征 1，所有丝状炭的顶部多有一个金属颗粒； 2，丝状炭的直径受顶部金属颗粒大小的控制。在大部分情况下，金属颗粒是比较小的，因此丝状炭的直径通常在500-1000 ?左右； 3，丝状炭的生长速率与温度有关，在铁、镍和钴-乙炔系统中，温度升高320℃，丝状炭的生长速率加快20倍； 4，丝状炭顶部的金属颗粒如果被沉积物全部包裹，丝状炭将会停止生长；生长中的丝状炭，顶部的金属颗粒未被沉积物包裹； 5，顶部金属颗粒的大小与线状丝状炭的生成速率有关，如下图所示，金属颗粒越小，线状丝状炭的生成速率越快； 6，脱离了金属母体的丝状炭仍然具有化学活泼性。 Baker观察到：丝状炭顶部的金属颗粒，在丝状炭生长过程中出现的分裂的现象，如下图所示。 由上述丝状炭的特征可以看到，在金属器壁上产生一定数量的丝状炭后，如果未能及时采取相应的技术措施，积炭将会以较快的速度发展，同时生成的丝状炭又会炭生炭，加快了炭的累积速度，并会产生严重的后果。 因此一旦装置出现积炭迹象，应该尽快的停工处理。 4.0 金属器壁积炭的抑制 金属器壁积炭会导致加工工艺中的管线、阀门、换热器、反应器等发生堵塞或损坏，轻者造成工业装置运转周期缩短，重者造成装置被迫停工或出现安全事故，因此对于抑制金属器壁积炭必须引起重视。 为了抑制金属器壁积炭，人们研究过向金属