氢化塔压差大的原因分析与处理

氢化塔压差大的原因分析与处理

王卓见

中国石油化工股份有限公司长岭分公司， 湖南 岳阳 414012

摘 要：针对蒽醌法双氧水装置氢化反应器固定床压降升高的因素进行仔细的分析研究，并提出有效的解决方法，为蒽醌法双氧水装置的长周期运转提供有力依据。

关键词：双氧水生产；反应器固定床压降；影响因素；解决措施

前言

该双氧水装置是10万吨双氧水法制环氧丙烷项目配套工程，装置设计规模为年产浓度50％的双氧水15万吨，为2014年新建装置。双氧水装置采用目前常用的蒽醌法生产工艺，为全酸性环境。如何实现双氧水装置达到安、稳、长、满、优的运行，实现最高的经济效益是我们必须考虑的。有关数据表明，决定双氧水装置开工周期长短的主要因素有设备问题、催化剂的失活、意外生产事故等诸多因素。因此，催化剂的床层压差控制也是确保装置长周期运转的一个重要手段，本文主要讨论的是引起该装置反应器床层压降升高的主要影响因素及相应的解决措施。

1双氧水装置生产过程中，引起氢化反应器压差上升的常见原因有如下几种

（1）氢化塔进料工作液中携带固体微^［1］。氢化液进反应器前都设有过滤器,可使大部分固体微粒除去。过滤器滤袋滤孔1微米 ,尽管如此更细的微粒在通过催化剂床层时,还会聚集成更大的粒子,最终积累在催化剂颗粒之间，使催化剂板结，堵塞床层。

（2）催化剂强度及装填的影响^［2］。当催化剂强度较差, 运转过程中遇水破碎而堵塞床层, 因此对催化剂强度应有严格控制，床层下沉也会造成压差增大,这与装填催化剂的方式紧密相关。反应器内构件 ,特别是液体分配盘设计或安装不当会造成流体分布不均匀,甚至沟流等,使蒽醌过度反应析出在死角处积聚,堵塞床层。

（3）氢化塔内催化剂粉碎或结块的影响。氢化塔进料工作液含水量在0.1g/l左右，长时间生产过程中，钯催化剂载体氧化铝颗粒会逐渐粉碎，所以对工作液含水量应有严格的监测和控制。催化剂床层反应过程中存在过度氢化现象，使原料中氢蒽醌和其他副产物析出，吸附在催化剂上，长时间之后使催化剂结块，因此氢化深度应有严格控制。

（4）原料氢气中含硫和一氧化碳等其他有害物质，反应过程中造成催化剂失活，氢气不能完全反应，使床层压降升高。

2 导致本装置床层压差高的影响原因分析

我公司双氧水装置采用目前常用的蒽醌法生产工艺，为全酸性环境，氢化反应器使用钯催化剂。蒽醌法生产双氧水是以2-乙基蒽醌作为工作载体，以重芳烃、磷酸三辛酯和2-甲基环己烷醋酸酯的混合物作为溶剂，配制成工作液。将工作液与氢气一起通入一装有钯催化剂的氢化塔内，于一定温度和压力下进行氢化反应，得到相应的2-乙基氢蒽醌溶液。通过分析近两年双氧水装置运行状况，从 2019年2月 开始，氢化塔上下固定床压降逐渐上升，至 2019年8月上固定床压差达到 200KPa，下固定床压差达到 150KPa，装置停工检修，上下固定床催化剂整体再生，上固定床催化剂全部取出，筛分之后回装；2019年11月重新开工后，才开始进工作液上固定床压差直接涨到200KPa，下固定床压差80KPa，不能投氢反应，上固定床催化剂取出从新装填，开工后上固定床压差降到130KPa。正常生产到2020年10月上固定床压差达到 200KPa，下固定床压差达到 150KPa，装置停工检修，固定床催化剂整体再生，2020年11开工后上固定床压差降到180KPa下固定床压差80KPa，上固定床再生后压差下降不明显，影响装置长周期运行。

装置标定时在线采集的氢化塔上下塔压差变化数据进行了对比，发现以下问题。

（1）通过两年来上塔催化剂床层压差变化数据对比发现，催化剂再生之后重装，生产时固定床压差上涨速率减慢；但是催化剂只再生，多次之后再生效果变差，压差下降不能达到预期效果；

（2）2019年8月停工检修，上固定床催化剂全部取出后，发现下部催化剂催板结比较严重；催化剂筛分之后，产生大量粉尘；催化剂颜色相比第一次装填，颜色由黑色变成灰白色，催化剂颗粒破碎较多；

（3）2019年11月重新开工后，才开工上固定床压差直接涨到200KPa，检查之后发现催化剂底部丝网更换之后，安装不当导致翻床，催化剂漏到丝网下堵塞液体分布器。

（4）固定床催化剂不管是蒸汽再生，还是筛分之后重装，生产时固定床底部积液情况均没有改善。

3避免催化剂床层压降过快上升而采取的主要措施

3.1 严格控制工作液指标

（1）加强对后处理系统工作液脱水处理，减少工作液中的水被带入反应器中；

（2）加强过氢化塔入口滤器的切换，严格控制过滤器的压差，避免滤袋损坏影响过滤效果，定期对过滤器进行清洗及更换滤袋；

（3）加强对工作液进料的成分分析监控，及时根据化验数据变化调整工作液配置，维持工作液进料的成分不变，减少因工作液组分变化引起的副反应；

3.2 严格控制反应器入口温度

控制反应器入口温度可以减少在床层发生过度氢化，使原料中氢蒽醌和其他副产物析出，吸附在催化剂上，使催化剂结块，随时监测工作液的组成，保证设计要求的有效蒽醌，如果因有效蒽醌含量降低而引起的转化率降低，严禁用提高反应温度的措施来弥补。在保证达到所要求的转化率的前提下尽量降低反应器入口温度。

3.3控制适当的氢化深度

在一定工作液循环量的情况下，如果为了追求双氧水产量，不断提高氢效，使原料中氢蒽醌和其他副产物含量增加，到一定程度之后，工作液中会析出结晶，吸附在催化剂上，堵塞床层，导致压差升高。 所以生产时要控制适当的氢化深度，尽量拉长生产周期，节能降耗。

3.4 提高催化剂的装填效果

（1）催化剂装填质量的好坏直接影响日后的操作，所以要求装填工作一定要认真仔细，确保催化剂装填要均匀，同时要保证催化剂的装填密度。

（2）在装填催化剂的过程中，要尽量防止催化剂破碎，以免正常生产时，因催化剂粉沫堵塞床层，造成催化剂床层压降增大。做好催化剂装填后的干燥工作，尽量除去催化剂中的水分。

（3）在催化剂床的顶部和底部的不锈钢丝网每次重装催化剂时最好更换新的丝网，防止丝网在使用过程中孔径变大和损坏造成漏催化剂堵塞液体分布器造成液体分配盘流体分布不均匀,甚至沟流等。

（4）针对上固定床积液的情况，催化剂装填时，建议催化剂下部的惰性氧化铝装填高度提高到超过人孔^［3］，避免底部因出料管线直径偏小引起的积液，造成氢化液持续氢化导致氢蒽醌析出，将催化剂板结；

3.5 优化工艺控制，平稳操作

加强对操作人员的技能培训及操作平稳率的考核力度，严格按照操作规程的要求进行生产操作，保证反应温度、反应压力等关键参数的平稳控制。

4 结束语

通过以上分析对双氧水装置氢化反应器压差的形成理论有了比较深人的了解, 希望再通过以上几种方法对减缓压差起到积极的作用, 可以延长氢化反应器的运行周期,减少能耗,增加经济效益。

参考文献 ：

［1］吴福军． 加氢反应器压差增大原因及处理对策［J］． 中国新技术新产品，2010.23.011

［2］贾延伟． 影响加氢反应器床层压降升高的原因及措施［J］．化学工程与装备，2010.04.55

［3］张国臣编.过氧化氢生产技术.化学工业出版社. 2012.01

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