加氢裂化装置反应器床层温度联锁可靠性提升改造

毛渝鹏

摘要：加氢裂化装置在高负荷转化率工况下，裂化反应器床层径向温差升高。基于温度作用下，不同活性催化剂配制反应，一定程度上加快了反应气化率，影响液体分布流向，增加了温差变化。基于此，加强加氢裂化装置反应器床层温度联锁构造的改进显得尤为重要。本文就反应器床层温度联锁构成进行分析，阐述改造加氢联锁装置反应器床层温度联锁改造的必要性等，确保提升装置使用性能。

关键词：加氢裂化;反应器;温度联锁;装置

引言：加氢裂化装置在实际使用过程中，在反应器上设置了测试反应器床层温度的仪表，和紧急联锁装置，以期提升加氢裂化装置整体的运行性能。因此，为更好提升加氢裂化装置运行效果，宁夏煤制油公司认为有必要加快改进反应器床层温度联锁结构，减少联锁停车的现象，避免影响加氢裂化装置平稳运行效果，全面提升加氢裂化装置运行的稳定性。

一、反应器层温度联锁构成分析

（一）反应器内部反应分析

相关研究人员发现，实际进行炉前加氢和炉后混油生产时，氢气难以与原料油充分地混合。当混合料进入反应器中时，反应器内部构件可均匀分布床层液体。研究人员通过实践发现，部分煤制油企业的裂化装置反应器内部构件不能实现气、液均匀分配，会产生严重的床层径向温差。主要的反应原理为烷烃加氢裂化反应：

反应公式可表示为：CnH2n+2+H2→CmH2m+2+Cn-mH2（n-m）+2，烷烃的加氢裂化是通过正碳离子反应机理实现的，其中烷烃大分子在加氢裂化催化剂的金属中心，脱氢形成烯烃分子，烯烃分子在催化剂的酸性中心得到氢质子而形成正碳离子，正碳离子进行β位C-C键断裂而生产较小正碳离子和烯烃，如此反复进行断裂反应，并经加氢反应成为烷烃。

（二）温度联锁构思分析

本文中提到的温度联锁装置设计构思是在现有工艺条件基础上，增加床层出口平均温度联锁，从而温度预判功能，相关研究人员，以现有的原料组作为反应器，监测一、二三层催化剂床层出口温度18个测点温度，研究人员在实验中发现，第四床层出口温度未引起明显的飞温情况，因此断定第四床层出口温度不在联锁设置范围内，当温度达到飞温前兆点时，研究人员启动了飞温保护一级联锁装置，发现加热炉温度开始下降;当重新点加热炉主火嘴时，加热炉重新开始升温[1]。另外，相关研究人员是在实际测试中发现，当反应器一、二三层催化剂床层出口温度18个测点温度中有3个达到400℃时，开启飞温保护二级联锁装置，

可实现紧急泄压目标，更好发挥联锁装置的性能。

二、改造加氢联锁装置反应器床层温度联锁改造的必要性

相关研究人员在试验研究中发现，现有的加氢反应器床层温度控制装置，是根据石油炼制裂化装置原理进行设置的，基于石油炼制原料油组成种类较多，反应温度过于集中，在具体运行过程中，大量放热，增加了加氢反应器床层温度控制难度。另外，现有的反应器温度联锁装置，未根据煤制油产品特性，设置相应的保护措施，包括反应器床层飞温预警和保护。温度联锁装置中可在模拟信号作用下，实现预警和报警，加强对报警设定器输出矛盾的控制，有效进行故障排除。然而，反应器床层联锁装置在实际进行报警过程中，内部的继电器频繁发生异常的动作，对已经产生的故障信号未能有效地控制，常常出现联锁信号错误的现象，最终导致温度联锁装置出现停车的现象，严重制约了加强裂化装置实际应用效果[2]。基于此，相关人员认为，有必要加强对加氢裂化装置反应器床层温度联锁结构进行改造，以期全面提升加氢裂化装置运行性能。

三、加氫联锁反应器床层温度联锁改造方案研究

（一）联锁装置改造方案

相关研究人员在现有装置的基础上，进行改造，结合装置实际情况，设置两级防飞温保护联锁装置，以期解决煤制油加氢裂化原料组分集中、集中反应明显、床层温度升高、飞温现象频发的问题。确保在两级防飞温保护联锁装置支持下，实现联锁动作干预，控制反应器飞温现象。研究人员在具体操作过程中，将联锁设置为第一、二、三床层共18个床层出口温度设置两级防飞温保护联锁，在一级联锁中从18个床层提取了5个联锁加热炉燃料气调解阀，在二级联锁设置时从18个床层中提取了3个联锁紧急泄压阀，相关研究人员在具体实验操作中，发现当一级联锁中的5个温度达到375摄氏度时，达到了飞温前兆点，此时，触发一级联锁装置，可有效降低床层温度，具体的操作步骤需要结合实际情况进行分析，确保反应器床层温度降到可控范围内。当二级联锁中3个温度出口的温度达到400摄氏度时，可触发二级联锁，进行飞温控制，具体实践操作中发现，联锁打开紧急泄压阀57200-XV-11902进行0.7MPa/min紧急泄压时，反应床层的温度明显下降。

（二）改造方案实施分析

设计人员在反应器床层入口处采用设置两级防飞温保护联锁的方法，有效控制了温度飞温现象的发生，确保为进料工作开展提供依据。同时，改造人员为飞温预判断提供了科学的依据，并在实际实验过程中，作出相应的调整，保护催化剂，确保满足煤制油空速要求。另外，研究人员根据催化时间、催化活性等特性，科学设定了飞温保护联锁的联锁值，实现了飞温预控制目标。为更好满足煤制油加氢裂化装置运行性能，相关改造人员，在实际方案改造过程中，充分考虑到煤制油加工性能和氢耗能较高的问题，试验发现，在煤制油质量较好前提下，可加工的煤制油产量逐渐提升。

实际改造床层温度联锁过程中，设计人员针对温度联锁报警故障问题进行改进，全面考量温度联锁升级改造的可行性。基于报警设定器长时间运行使用，存在内部线路老化的问题，一定程度上加剧了温度联锁装置故障发生的几率，确保在升级改造中，弥补运行缺陷。研究人员通过更改联锁系统的内部结构，加强对安全信号的处理，并在控制器正常运行情况下，加强对温度联锁逻辑的判断，确保信号传输中，明确进行温度指示[3]。同时，改造人员定时检查温度采集点仪表信息参数数据，加强对联锁动作调节阀、快开阀的控制，确保根据联锁逻辑图，规范试验操作流程。

温度联锁装置研究人员，通过设计发明一种煤制油加氢裂化反应器防止床层飞温的ESD联锁保护系统，对反应器飞温进行预判断和事前控制，全面保护催化剂使用性能，相关设计人员明确了当前首要解决的技术困境，确保在现有的技术的基础上，发明出一种联锁保护系统，并通过构思实例的联锁构成图，提升了温度联锁装置设计的可行性，实现了对飞温的控制，避免人为判断失误，影响最终的判断结果，减少安全隐患，降低安全事故发生的几率。研究人员设计发明的，煤制油加氢裂化反应器防止床层飞温的ESD联锁保护系统，具有实际应用价值，在两级温度联锁保护下，加强对飞温前进行降温控制，防止反应器因飞温损坏催化剂，有效避免了相关设备超温事故，为加氢裂化反应器平稳有序运行，提供良好的运行环境。同时，在防止床层飞温联锁装置保护下，实现床层降温的目标，有效控制床层温度，有效避免催化剂烧结和板结现象的发生，最大程度上提升催化剂活性，提升相关企业经济效益。基于此，创新的性的设计思路，有效提升了现有技术水平，杜绝人为判定飞温进行预孔的不规范性，大大提升了此话及的使用寿命，可具体投入实践应用中。

结论：综上所述，相关煤制油企业加强对加氢裂化装置床层温度联锁升级改造，进一步提升装置运行性能，保证装置运行的有序性、稳定性、高效性。加快改进加强温度联锁结构，可最大程度上减少联锁停车的现象，避免加氢裂化装置遭受经济损失。研究人员通过试验分析发现，加强加氢工艺技术水平，是保证裂化装置正常运行的重要保证，推动相关煤制油企业经济发展。

参考文献：

[1]王驰，于淼谦，李清源.加氢裂化装置反应器床层温度联锁可靠性提升改造[J].自动化博览，2020（07）：84-85.

[2]黄云，张凯.煤焦油加氢装置升级为劣质柴油加氢改质装置的方案研究[J].燃料与化工，2020，51（02）：43-46.

[3]黎臣麟.加氢裂化装置反应器径向温差原因分析与探讨[J].炼油技术与工程，2019，49（12）：6-10.