苯加氢工艺中催化剂再生罐加热装置技术改造

吕 洋，王宏力

(1.平顶山市神马万里化工股份有限公司，河南 平顶山 467000；2.河南省化工研究所有限责任公司，河南 郑州 450052)

平顶山市神马万里化工股份有限公司环己烯生产装置，以苯和氢气为主要原料，采用苯催化加氢工艺制备环己烯，经精馏分离后得到的环己烯产品供给下游水合反应生产环己醇。在环己醇工业化生产过程中，苯加氢制备环己烯是重要的反应工序，对环己醇的产能、质量影响很大，苯加氢装置主要包括加氢反应器、精馏分离塔、加氢催化剂再生系统等。在加氢催化剂再生系统中，加氢催化剂再生的热处理过程中，原催化剂再生罐的加热方式采用内部盘管加热设计，在使用过程中加氢催化剂酸性物质对加热盘管产生化学腐蚀和冲刷，造成管路泄漏和盘管固定件松动，导致加氢催化剂泄漏，造成损失和环境污染，严重影响环己烯生产装置的稳定运行。采用合理、经济的设计理念，制定可行的技改方案，解决苯加氢催化剂再生罐加热设施出现的问题，已是企业急需开展的技改工程。

1 存在问题

环己烯装置中加氢催化剂再生罐(A-D502N)原设计采用内部盘管加热，再生罐中心设置搅拌器，加热盘管呈圆周缠绕状分布，紧贴再生罐内壁安装固定。由于罐内加氢催化剂具有化学腐蚀性，加之特殊的加热方式和安装位置，对盘管材质要求特别苛刻。目前同行业生产企业都选用价格昂贵的哈氏合金管材，设备投资很大；如果出现盘管泄漏情况，必须将加氢催化剂再生罐内部的催化剂完全清除，并进行符合维修条件的工艺处理后，才能拆除设备封头，然后维修人员进入再生罐内部进行维修补漏；同时，外泄的酸性加氢催化剂浆液，不但造成了催化剂损失和环境污染，而且还会导致催化剂再生系统停车，使苯加氢反应系统生产负荷下降，影响环己烯装置的产能和整套环己醇装置的稳定运行，造成重大经济损失。

2 技改方案

依据加氢催化剂再生罐加热装置原始设计的基础参数，将催化剂再生罐内盘管加热改为外部伴管加热。根据催化剂再生罐有效容积数值，结合再生工艺操作参数和控制温度范围，得出所需外部伴管加热的管路长度；通过再生罐罐体外壳焊接固定加热管路方式，对苯加氢催化剂再生罐加热装置进行整体技术改造。该设计方案将原罐内盘管直接加热模式变为罐外盘管间接加热模式。加热管道选用普通不锈钢管替代哈氏合金管，大幅降低设备成本；扩展了加氢催化剂再生罐的有效容积空间；减少罐内的物料流动死角，提高搅拌器的工作效率，增加催化剂与处理溶剂的混合均匀度；避免了催化剂酸性对加热管的化学腐蚀，以及催化剂的固体颗粒对管路造成的冲刷损伤，从根本上解决了加热装置的泄漏问题。维护检修时，仅需在再生罐罐体外部操作，省时省力；无需清空催化剂再生罐物料，不会出现催化剂损失和环境污染的情况。

3 技改前后加热装置对比

3.1 技改前设备情况

苯催化加氢制备环己烯工艺过程，主要包括加氢反应器、精馏分离塔、加氢催化剂再生系统。由于苯催化加氢生产环己烯工艺过程的连续性要求，因此，在加氢催化剂再生系统中，加氢催化剂再生的热处理过程也必须是连续的，其中加氢催化剂再生罐(A-D502N)是储存加氢反应系统中排出的催化剂浆液进行再生恢复活性的容器，需要连续不间断地运行以保证苯催化加氢过程的正常进行。技改前加热装置图如图1(a)所示。原加氢催化剂再生罐紧贴内壁设置有多层固定加热盘管，盘管内部通入蒸汽，由蒸汽大小来调节再生罐的温度。苯加氢催化剂属于浆状催化剂，其中的固体物易形成沉积，催化剂再生罐内设置有搅拌器，使加氢催化剂处于连续流动状态。由于加氢催化剂料浆具有腐蚀性和流动的冲刷作用，加热盘管在正常工况下的长期化学腐蚀和冲刷磨损下，经常发生盘管泄漏的现象，造成加氢催化剂损失和环保污染；此时需要将加氢催化剂再生系统停车，排空再生罐内加氢催化剂料浆，并通入蒸汽进行清洗后，才能打开设备封头，检修人员进入设备内，进行漏点维修和更换构件，操作过程费时费力，严重影响环己烯生产系统的稳定运行。

图1 技改前后装置图

3.2 改造后设备情况

改造后加热控温装置图如图1(b)所示。改造后的加热装置取消了再生罐内部盘管，在再生罐罐体外壁焊贴伴热盘管。伴热管内通入蒸汽，维持原有电机设备和搅拌不变；加热盘管与加氢催化剂料浆不直接接触，避免了加氢催化剂料浆对加热盘管的化学腐蚀和冲刷磨损，从根本上杜绝加氢催化剂泄漏事故的发生。同时，焊贴伴热盘管的设计，将原来昂贵的哈氏合金管材降为普通不锈钢管材，并且大大简化了维护检修的作业流程，有效降低了设备的投资和运营成本。

4 技改效果

4.1 催化剂再生系统运行效果

改造后，取得较好效果：①避免了加热装置出现化学腐蚀出现泄漏，大大简化了维检作业过程。②再生罐外伴管加热的形式，以普通不锈钢管材替代原哈氏合金管材，大幅降低了加热装置的维检成本。③取消内部加热盘管后，有效扩展了加氢催化剂再生罐的容积，减少罐内的物料流动死角，增加搅拌器的工作效率，提高了催化剂与处理溶剂的混合均匀度。④无需再生罐进行催化剂排料即可进行维护检修操作，保证了苯加氢反应系统生产负荷稳定。⑤环己烯加氢催化剂再生系统稳定运行周期增加到2年以上。

4.2 经济效益分析

公司200 t/d环己烯生产装置每年因加氢催化剂再生罐加热装置泄漏引起的加氢反应系统降负荷、检修、更换备件、拆装在2次以上；且需要将再生罐内的催化剂退料至催化剂专用临时储罐内。正常情况下每次加氢催化剂转运过程流失量约3 kg，目前加氢催化剂13万元/kg，每年造成的经济效益损失78万元；每次加氢反应系统降负荷至70%，时间约16 h，环己烯市场价格1万元/t，经济损失为80万元；每次检修前的工艺驱除物料处理，需要消耗低压蒸汽3 t/h，处理时间为3 h，低压蒸汽130元/t，每年造成的经济效益损失2 340元；用普通不锈钢管材替代哈氏合金管材，设备投入节约20万元，该项目技改经济效益总和178万元。

5 结束语

环己烯生产装置苯加氢催化剂再生罐加热装置的原始设计，延用了从旭化成引进时的内盘管加热方式，随着消化吸收再创新国产化技术改造的不断推进，对苯加氢催化剂再生罐加热装置的创新性改造也已完成，通过几年来苯加氢催化剂再生系统的稳定运行工况表明，本次技改项目达到了设计要求，取得了显著的经济和社会效益，为国内环己烯生产企业提供了成功的经验。