中外能源
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ＳＩＮＯ－ＧＬＯＢＡＬＥＮＥＲＧＹ２００７年第１２卷
固定床反应器催化剂装填方案的优化
潘洋
（中国石油大连石化公司，辽宁大连１１６０３１）
摘要
脱砷反应器压降升高会严重影响压缩机的安全运行，同时也制约了装置的加工量。分析认为，压降升高的主要原因是床层空隙率减小，而空隙率减小的主要原因是床层杂质增多，堵塞了颗粒间的空隙。阐述了级配剂和除垢篮在抑制压降升高方面的作用，提出级配剂加除垢篮的组合装填方案，有效解决了固定床反应器的压降问题，使撇头周期达到９个月，并对装填方案的进一步优化提出建议。
关键词
固定床压降级配剂除垢篮
１前言
固定床是指众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层。固定床反应器的压降问题一直是影响装置生产能力的重要问题，压降升高会影响装置加工量，严重的会导致装置停工、催化剂粉化和设备损坏。连续重整预处理部分的脱砷反应器（Ｒ－１０１）就是一个固定床反应器。该反应器的压降升高会导致预加氢循环氢压缩机（Ｋ－１０１）出口压力升高，严重影响压缩机的安全运行。这也制约了装置的加工每次撇头不量，要想彻底解决，只能停工撇头处理。
但浪费人力物力，还大大影响了石脑油的加工量和汽油产量。因此，有效解决脱砷反应器压降问题，延长撇头周期是公司领导和专业技术人员关心的重要问题。
因次；ｕ１可取为实际填充床颗粒中空隙间的流速，它与空床流速（表观流速）ｕ的关系为：
ｕ＝εｕ１
将式（１）和式（３）代入式（２）中得：
（３）
Δｐ＝λ（１－ε）ａρｕ２
３
ε（４）
式中：λ′＝λＬｅ；ρ为流体的密度；Ｌ为床层的实际
ｐ为单位床层高度的压降［１］。高度；Δ
由此可以看出，影响床层压降的变量有３类：流体密度ρ操作变量ｕ、（也有人认为与流体黏度μ有关）以及床层特性ε、ａ和Ｌ。操作变量是指装置的加工量，它对压降的变化影响很明显。通常我们希望装置能够满负荷运行，因此它是不变的。对于一套确定的装置来说，ρ、ａ、Ｌ变化不大，对压降的变化影响也很小。影响大，同时自身变化也大的是空隙率ε。例如，若维持进料量不变，ε从０．５降为
２固定床反应器压降升高的原理
化工原理学中讨论流体通过固定床压降的方法是将床层中的不规则通道简化成长度为Ｌｅ的一组平行细管，并规定：①细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积；②细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积。假设细管的直径为ｄｅ，则：
０．４，由式（４）不难算出，单位床层压降增加２．８倍。通过计算和实际经验相结合，不难看出固定床压降升高的主要原因就是床层空隙率减小。空隙率减小的主要原因是床层杂质不断增多，堵塞了颗粒间的空隙。要想解决这一问题，一方面要控制杂质的生
ｄｅ＝
４ε
（１）
式中：ａ为颗粒的比表面积；ε为床层的空隙率。
根据范宁公式：
ｐ＝Ｌｅｕ１２
ｈｆ＝Δ
ｅ（２）
作者简介：潘洋，工程师，２００２年毕业于大连理工大学化工学院精细化工专业，主要从事重整工艺管理工作。
式中：ｕ１为流体在细管内的流速；λ为摩擦系数，无
Ｅ－ｍａｉｌ：ｐａｎｙａｎｇ＿ｄｌ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ
第６期
潘洋．固定床反应器催化剂装填方案的优化
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成；另一方面要改变床层的颗粒分布和装填方式，增加床层的空隙率。怎样通过优化装填方案使床层具有较大的空隙率，提高床层的容垢能力，是本文要讨论的内容。
种是ＡＲＴ系列级配催化剂，另一种是ＦＺＣ系列加氢保护剂。从实际效果来看，两种剂在抑制压降升高上都有效果。２００３年撇头周期缩短，平均每４个月就撇头一次。从２００３年７月份的撇头情况来看，除垢篮中的杂质很少，瓷球和脱砷剂床层中的粉尘量很大，这说明杂质颗粒减小，除垢篮不能满足过滤杂质的需要。当时分析可能是装置运转一段时间，系统管线和加热炉炉管管壁积炭，硫腐蚀减弱，系统内Ｆｅ杂质减少。同时，在预加氢提降量的过程中，系统内的炭粉被带到反应器顶部，引起压降升高。２００３年１１月，首次采用级配剂的装填方式。当时采用的ＡＲＴ系列级配催化剂共有ＧＳＫ－１９、ＧＳＫ－
３装填方案的优化
一个好的装填方案一定要使床层有较大的空隙率。乱堆的非球形颗粒床层空隙率往往大于球形颗粒，所以固定床催化剂通常采用形状与球形相差较大的三叶草形。在催化剂上方采用除垢篮或级配剂，目的是阻止系统杂质进入催化剂床层，引起压降增大。
３．１除垢篮装填方案
除垢篮最初应用于加氢装置，后来由于它在容垢方面的显著作用而被应用到其他装置。除垢篮一般均匀地布置在床层上表面，篮周充填适量的大颗粒瓷球。它的主要作用就是过滤掉原料中的杂质，防止杂质进入催化剂床层。
连续重整脱砷反应器设计有６１个除垢篮，尺寸为! １３０ｍｍ×５００ｍｍ，底部格栅间隙为１ｍｍ，侧面格栅间隙为３ｍｍ。连续重整装置自２００１年开工后的两年时间里一直使用除垢篮，撇头周期最长为８个月。脱砷反应器规格为! ２０００ｍｍ×５５００ｍｍ（切线高度），６１个除垢篮的截面积占反应器截面积的由于除垢篮是中空的，空隙率最小，物料进２７．７７％。
入反应器后先进入除垢篮。这样，原料中的杂质就被除垢篮过滤掉了。随着除垢篮底部格栅被堵死，物料会从除垢篮侧面的格栅流出，直到除垢篮被杂质装满。这种装填方法在开工初期非常有效，当时除垢篮中的杂质主要是Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４和ＦｅＳ，杂质形态是片状和块状。随着操作条件和原料性质的改变，杂质形态也发生了改变。进入２００３年以后，撇头周期缩短，除垢篮逐渐失去作用。于是在２００３年
９、ＧＳＫ－６Ａ、ＡＲＴ－５６５４种，床层总高１０６０ｍｍ，装填比例为１∶２∶１．５∶１。这种装填方式取得了很好的效果，撇头周期１６个月。２００５年３月份装置停检，脱砷反应器再次撇头。表１是２００３年和２００５年两次撇头的样品分析结果。
表１两次撇头样品化验结果
定性结果无定性炭
２００３年的杂质组成，
％（质量分数）
８．１３８０．６４微量
２００５年的杂质组成，
％（质量分数）
９１．１９７．２０微量
Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＳ
Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ
化验分析结果印证了之前的判断。开工初期新管线硫腐蚀剧烈，运转一段时间后管壁逐渐形成了
ＦｅＳ保护膜，炉管逐渐结焦，杂质组成由Ｆｅ的腐蚀物逐渐转变为无定性炭粉。事实证明级配剂对于过滤无定性炭粉这样的杂质是非常有效的，后来采用的ＦＺＣ系列加氢保护剂也取得了不错的效果。
３．３除垢篮加级配剂组合装填方案
从２００５年６月份开始，连续重整脱砷反应器最初采用的型号是一直使用ＦＺＣ系列加氢保护剂。
１１月份，连续重整装置采用了一种新的抑制脱砷反应器压降的方法，这就是级配剂。
ＦＺＣ－１００、ＦＺＣ－１０２Ｂ、ＦＺＣ－１０３Ａ３种，床层总高９８０ｍｍ，装填比例为１∶２．４∶２．３５。第一周期使用７个月，效果不错；第二周期仍然采用这种装填方案，只运行了不到２个月。从撇头情况来看，第一周期保护剂床层共筛出１１５ｋｇ粉尘，而第二周期保护剂床层只筛出５３ｋｇ粉尘，并且主要集中在上层的ＦＺＣ－
３．２级配剂装填方案
级配剂又叫保护剂，它能够增加床层的空隙率，改善杂质的分布，有效避免因在催化剂顶部形成滤饼而引起的压降升高。保护剂在装填时省去了催化剂顶部的瓷球，不同粒度的保护剂按照一定比例直接置于主催化剂顶部。
连续重整装置共使用过两种牌号的级配剂，一
１００中。这说明在第二周期很可能有某些大颗粒的杂质在ＦＺＣ－１００床层迅速聚集，造成该床层空隙率迅速减小。小颗粒的杂质也逐渐在该层积聚，最终
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形成滤饼，影响了杂质的径向分布。这使我们想起１００、ＦＺＣ－１０３Ａ、ＦＺＣ－１０３，床层总高１２２０ｍｍ，装填比例为３∶６∶２。３０个除垢篮均匀埋入第二段级配剂
２００３年之前使用的除垢篮，它对于过滤大颗粒杂质非常有效。２００６年３月首次采用了除垢篮加级配剂组合装填的方案，并对ＦＺＣ系列保护剂进行了优化。图１是此次级配剂加除垢篮组合装填示意图。
６０ｍｍ
ＦＺＣ－１００
３４０ｍｍ
１００ｍｍ１２２０ｍｍ５４０ｍｍ
ＦＺＣ－１０３
２２０ｍｍ
ＦＺＣ－１０３Ａ中１００ｍｍ，然后继续装填ＦＺＣ－１００的级配剂，使除垢篮高于床层表面５０～６０ｍｍ。这样，大颗粒杂质先进入除垢篮中过滤，剩余杂质再按照粒径从大到小的顺序在级配剂床层纵向分布，避免过早形成滤饼层而引起压降迅速增高。
前两周期使用的ＦＺＣ－１０２Ｂ在颗粒直径上与此次用粒径３．６ｍｍＦＺＣ－１０３Ａ相近，没有形成级配。
的ＦＺＣ－１０３替换了５．２ｍｍ的ＦＺＣ－１０２Ｂ，置于级配剂底部，其目的是使保护剂在粒径上能有一个过渡，以保证不同粒度杂质的纵向分布。级配剂到主剂的外形尺寸大小变化为：１８ｍｍ—５ｍｍ—３．６ｍｍ—
ＦＺＣ－１０３Ａ
图１组合装填示意图
此次采用的３种ＦＺＣ系列保护剂型号是ＦＺＣ－１．６ｍｍ。表２列出了ＦＺＣ系列保护剂的各项参数。
表２ＦＺＣ系列保护剂物化性质
项目形状颗粒直径／ｍｍ总孔容／（ｃｍ・ｇ）
３
－１
ＦＺＣ－１００七孔球
ＦＺＣ－１０２Ｂ拉西环
ＦＺＣ－１０３Ａ拉西环
ＦＺＣ－１０３拉西环
１５～１８０．１５～０．３２．０～３．０１～３００．７５～０．８５≥２００Ｎ／粒
４．９～５．２０．６０～０．８０２．０～２．４２６０～３３０００．４４～０．５０≥２Ｎ／ｍｍ４．０～６．０１．０～１．５
２
４．５～５．２０．５～０．６５２．２～２．４１５０～２２００．４８～０．５８≥３Ｎ／ｍｍ６～８１．５～２．５
２
３．３～３．６０．５０～０．６５１．０～１．２１５０～２２００．４８～０．５８≥３Ｎ／ｍｍ２
６～８１．５～２．５
颗粒内孔直径／ｍｍ比表面积／（ｍ２・ｇ－１）堆积密度／（ｇ・ｍＬ－１）
压碎强度
ＭｏＯ３，％（质量分数）ＮｉＯ，％（质量分数）
４组合装填方案使用效果
我们将组合装填的Ｒ－１０１投用情况与纯级配剂投用情况做了一下对比，图２是２００６年两次投用Ｒ－１０１后的压降变化情况。
４００
３５０３００２５０２００１５０１００５０
９０８５８０７５７０６５６０５５
１０１１１２１３５０
明改造后床层对各种粒度杂质的容垢能力增强了。采用优化后的装填方案，Ｒ－１０１运行了９个月。
从撇头情况来看，１２月１２日脱砷反应器撇头。
大部分除垢篮已经装满，最少的也装了近２／３的杂质。除垢篮中的杂质形态是片状，很像前几次撇出的铁的腐蚀物。级配剂中的杂质以粉末状为主。经
处理量／（ｔ・ｈ－１）
压降／ｋＰａ
称重，除垢篮中的杂质共有６９．５ｋｇ，级配剂中的杂质５４．８ｋｇ，从上至下３种级配剂中杂质含量分别为
２８．８ｋｇ、１９．２ｋｇ、６．８ｋｇ。上一周期级配剂中杂质含量为５３ｋｇ。脱砷剂中杂质含量明显减少，上部５００ｍｍ床层的粉尘量为６．２５ｋｇ，而上一周期为１１．２５ｋｇ。通过以上数据可以得出以下结论：
１２３４５６
８
时间／ｄ
７９
图２装填方案改造前后效果对比
改
造前Ｒ－
１０１压降；改造前预加氢进料量；
改
造后Ｒ－１０１压降；改造后预加氢进料量
①除垢篮作用明显。只占保护剂床层空间４．８％的除垢篮容纳了杂质总量的５４．５％。
②与未装除垢篮相比，级配剂中杂质分布更加合理。杂质没有在ＦＺＣ－１００集中，而是纵向分布。
通过曲线可以清楚地看出，改造后压降随处理量变化平稳。当处理量稳定在８０ｔ／ｈ后，压降便不再上升，改造前即使降低处理量，压降仍然走高，这说
③脱砷剂中粉尘量明显降低。这表明通过更
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换小粒径的保护剂，粉尘大多被保护剂所吸附，抑制了杂质向下扩散。
填比例３∶５．５∶３∶３．５。这次装填方案调整后的使用效果还需要进一步观察。
④两次撇头级配剂中杂质含量基本相同。这说明，５４．８ｋｇ基本上是这种工况下，这种级配剂装填量的最大容垢量。
６结论
①固定床反应器催化剂装填方案的确定需要结合系统杂质形态，如果系统杂质是大粒径则采用除垢篮比较有效，如果系统杂质是小粒径则采用级配剂。
５装填方案的进一步优化
结合数次撇头经验，提出以下建议：
①将除垢篮的高度增加１００ｍｍ，以提高床层的容垢能力。
②组合装填方案能够有效地过滤各种粒径的杂质，有效缓解固定床反应器压降的升高。
②增加级配剂ＦＺＣ－１００的装填高度，将装填比例改为５∶５∶３。
③级配剂在粒径上需要有过渡才能保证级配效果，不同粒径级配剂的装填量要根据杂质组成和形态决定。当系统内大颗粒杂质较多时，应该增加大粒径保护剂的高度；而当系统内小颗粒杂质较多时，应该增加小粒径保护剂的高度。参考文献：
［１］陈敏恒等．化工原理．北京：化学工业出版社，１９９９
③增加更小粒度的保护剂，避免杂质进入主催化剂床层。
第三点建议已经在本周期实施。具体方案是在保护剂和主剂之间增加第四层粒径为２．５ｍｍ的该保护剂不但可以ＤＮ－２００保护剂，高度为３５０ｍｍ。
使部分穿过保护剂床层的细粉在此得到合理分布，而且还有脱砷功能。级配剂到主剂的外形尺寸大小变化为：１８ｍｍ—５ｍｍ—３．６ｍｍ—２．５ｍｍ—１．６ｍｍ，装
（编辑陈珏）
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＣａｔａｌｙｓｔＬｏａｄｉｎｇｆｏｒＦｉｘｅｄＢｅｄＲｅａｃｔｏｒｓ
ＰａｎＹａｎｇ
（ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＤａｌｉａｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ，ＬｉａｏｎｉｎｇＤａｌｉａｎ１１６０３１）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｆｕｒｔｈｅｒｄｒｏｐｉｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎａｄｅａｒｓｅｎｉｃａｔｉｏｎｒｅａｃｔｏｒｃｏｕｌｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙｉｍｐａｃｔｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒａｎｄｗｏｕｌｄａｌｓｏａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｕｎｉｔ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｃａｕｓｅｓｆｏｒｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐ，ｐｏｉｎｔｉｎｇｏｕｔｔｈａｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｅｄｖｏｉｄａｇｅ，ｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｉｍｐｕｒｉ－ｔｉｅｓ，ｉｓｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇｆａｃｔｏｒ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｒｏｌｅｓｏｆｇｒａｄｅｄｒｅａｇｅｎｔｓａｎｄｄｅｓｃａｌ－ｉｎｇｂａｓｋｅｔｓｉｎｅａｓｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓａｃａｔａｌｙｓｔｌｏａｄｉｎｇｐｌａｎｃｏｍｂｉｎｉｎｇｇｒａｄｅｄｒｅａｇｅｎｔｓａｎｄｄｅｓｃａｌｉｎｇｂａｓｋｅｔｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｐｒｏｂｌｅｍｉｎｆｉｘｅｄｂｅｄｒｅａｃｔｏｒｓ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｓｋｉｍｍｉｎｇｐｅｒｉｏｄｔｏｎｉｎｅｍｏｎｔｈｓ．Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅａｌｓｏｐｕｔｓｆｏｒｔｈｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｌｏａｄｉｎｇｐｌａｎ．
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固定床反应器催化剂装填方案的优化
潘洋
（中国石油大连石化公司，辽宁大连１１６０３１）
摘要
脱砷反应器压降升高会严重影响压缩机的安全运行，同时也制约了装置的加工量。分析认为，压降升高的主要原因是床层空隙率减小，而空隙率减小的主要原因是床层杂质增多，堵塞了颗粒间的空隙。阐述了级配剂和除垢篮在抑制压降升高方面的作用，提出级配剂加除垢篮的组合装填方案，有效解决了固定床反应器的压降问题，使撇头周期达到９个月，并对装填方案的进一步优化提出建议。
关键词
固定床压降级配剂除垢篮
１前言
固定床是指众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层。固定床反应器的压降问题一直是影响装置生产能力的重要问题，压降升高会影响装置加工量，严重的会导致装置停工、催化剂粉化和设备损坏。连续重整预处理部分的脱砷反应器（Ｒ－１０１）就是一个固定床反应器。该反应器的压降升高会导致预加氢循环氢压缩机（Ｋ－１０１）出口压力升高，严重影响压缩机的安全运行。这也制约了装置的加工每次撇头不量，要想彻底解决，只能停工撇头处理。
但浪费人力物力，还大大影响了石脑油的加工量和汽油产量。因此，有效解决脱砷反应器压降问题，延长撇头周期是公司领导和专业技术人员关心的重要问题。
因次；ｕ１可取为实际填充床颗粒中空隙间的流速，它与空床流速（表观流速）ｕ的关系为：
ｕ＝εｕ１
将式（１）和式（３）代入式（２）中得：
（３）
Δｐ＝λ（１－ε）ａρｕ２
３
ε（４）
式中：λ′＝λＬｅ；ρ为流体的密度；Ｌ为床层的实际
ｐ为单位床层高度的压降［１］。高度；Δ
由此可以看出，影响床层压降的变量有３类：流体密度ρ操作变量ｕ、（也有人认为与流体黏度μ有关）以及床层特性ε、ａ和Ｌ。操作变量是指装置的加工量，它对压降的变化影响很明显。通常我们希望装置能够满负荷运行，因此它是不变的。对于一套确定的装置来说，ρ、ａ、Ｌ变化不大，对压降的变化影响也很小。影响大，同时自身变化也大的是空隙率ε。例如，若维持进料量不变，ε从０．５降为
２固定床反应器压降升高的原理
化工原理学中讨论流体通过固定床压降的方法是将床层中的不规则通道简化成长度为Ｌｅ的一组平行细管，并规定：①细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积；②细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积。假设细管的直径为ｄｅ，则：
０．４，由式（４）不难算出，单位床层压降增加２．８倍。通过计算和实际经验相结合，不难看出固定床压降升高的主要原因就是床层空隙率减小。空隙率减小的主要原因是床层杂质不断增多，堵塞了颗粒间的空隙。要想解决这一问题，一方面要控制杂质的生
ｄｅ＝
４ε
（１）
式中：ａ为颗粒的比表面积；ε为床层的空隙率。
根据范宁公式：
ｐ＝Ｌｅｕ１２
ｈｆ＝Δ
ｅ（２）
作者简介：潘洋，工程师，２００２年毕业于大连理工大学化工学院精细化工专业，主要从事重整工艺管理工作。
式中：ｕ１为流体在细管内的流速；λ为摩擦系数，无
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成；另一方面要改变床层的颗粒分布和装填方式，增加床层的空隙率。怎样通过优化装填方案使床层具有较大的空隙率，提高床层的容垢能力，是本文要讨论的内容。
种是ＡＲＴ系列级配催化剂，另一种是ＦＺＣ系列加氢保护剂。从实际效果来看，两种剂在抑制压降升高上都有效果。２００３年撇头周期缩短，平均每４个月就撇头一次。从２００３年７月份的撇头情况来看，除垢篮中的杂质很少，瓷球和脱砷剂床层中的粉尘量很大，这说明杂质颗粒减小，除垢篮不能满足过滤杂质的需要。当时分析可能是装置运转一段时间，系统管线和加热炉炉管管壁积炭，硫腐蚀减弱，系统内Ｆｅ杂质减少。同时，在预加氢提降量的过程中，系统内的炭粉被带到反应器顶部，引起压降升高。２００３年１１月，首次采用级配剂的装填方式。当时采用的ＡＲＴ系列级配催化剂共有ＧＳＫ－１９、ＧＳＫ－
３装填方案的优化
一个好的装填方案一定要使床层有较大的空隙率。乱堆的非球形颗粒床层空隙率往往大于球形颗粒，所以固定床催化剂通常采用形状与球形相差较大的三叶草形。在催化剂上方采用除垢篮或级配剂，目的是阻止系统杂质进入催化剂床层，引起压降增大。
３．１除垢篮装填方案
除垢篮最初应用于加氢装置，后来由于它在容垢方面的显著作用而被应用到其他装置。除垢篮一般均匀地布置在床层上表面，篮周充填适量的大颗粒瓷球。它的主要作用就是过滤掉原料中的杂质，防止杂质进入催化剂床层。
连续重整脱砷反应器设计有６１个除垢篮，尺寸为! １３０ｍｍ×５００ｍｍ，底部格栅间隙为１ｍｍ，侧面格栅间隙为３ｍｍ。连续重整装置自２００１年开工后的两年时间里一直使用除垢篮，撇头周期最长为８个月。脱砷反应器规格为! ２０００ｍｍ×５５００ｍｍ（切线高度），６１个除垢篮的截面积占反应器截面积的由于除垢篮是中空的，空隙率最小，物料进２７．７７％。
入反应器后先进入除垢篮。这样，原料中的杂质就被除垢篮过滤掉了。随着除垢篮底部格栅被堵死，物料会从除垢篮侧面的格栅流出，直到除垢篮被杂质装满。这种装填方法在开工初期非常有效，当时除垢篮中的杂质主要是Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４和ＦｅＳ，杂质形态是片状和块状。随着操作条件和原料性质的改变，杂质形态也发生了改变。进入２００３年以后，撇头周期缩短，除垢篮逐渐失去作用。于是在２００３年
９、ＧＳＫ－６Ａ、ＡＲＴ－５６５４种，床层总高１０６０ｍｍ，装填比例为１∶２∶１．５∶１。这种装填方式取得了很好的效果，撇头周期１６个月。２００５年３月份装置停检，脱砷反应器再次撇头。表１是２００３年和２００５年两次撇头的样品分析结果。
表１两次撇头样品化验结果
定性结果无定性炭
２００３年的杂质组成，
％（质量分数）
８．１３８０．６４微量
２００５年的杂质组成，
％（质量分数）
９１．１９７．２０微量
Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＳ
Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ
化验分析结果印证了之前的判断。开工初期新管线硫腐蚀剧烈，运转一段时间后管壁逐渐形成了
ＦｅＳ保护膜，炉管逐渐结焦，杂质组成由Ｆｅ的腐蚀物逐渐转变为无定性炭粉。事实证明级配剂对于过滤无定性炭粉这样的杂质是非常有效的，后来采用的ＦＺＣ系列加氢保护剂也取得了不错的效果。
３．３除垢篮加级配剂组合装填方案
从２００５年６月份开始，连续重整脱砷反应器最初采用的型号是一直使用ＦＺＣ系列加氢保护剂。
１１月份，连续重整装置采用了一种新的抑制脱砷反应器压降的方法，这就是级配剂。
ＦＺＣ－１００、ＦＺＣ－１０２Ｂ、ＦＺＣ－１０３Ａ３种，床层总高９８０ｍｍ，装填比例为１∶２．４∶２．３５。第一周期使用７个月，效果不错；第二周期仍然采用这种装填方案，只运行了不到２个月。从撇头情况来看，第一周期保护剂床层共筛出１１５ｋｇ粉尘，而第二周期保护剂床层只筛出５３ｋｇ粉尘，并且主要集中在上层的ＦＺＣ－
３．２级配剂装填方案
级配剂又叫保护剂，它能够增加床层的空隙率，改善杂质的分布，有效避免因在催化剂顶部形成滤饼而引起的压降升高。保护剂在装填时省去了催化剂顶部的瓷球，不同粒度的保护剂按照一定比例直接置于主催化剂顶部。
连续重整装置共使用过两种牌号的级配剂，一
１００中。这说明在第二周期很可能有某些大颗粒的杂质在ＦＺＣ－１００床层迅速聚集，造成该床层空隙率迅速减小。小颗粒的杂质也逐渐在该层积聚，最终
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ＳＩＮＯ－ＧＬＯＢＡＬＥＮＥＲＧＹ２００７年第１２卷
形成滤饼，影响了杂质的径向分布。这使我们想起１００、ＦＺＣ－１０３Ａ、ＦＺＣ－１０３，床层总高１２２０ｍｍ，装填比例为３∶６∶２。３０个除垢篮均匀埋入第二段级配剂
２００３年之前使用的除垢篮，它对于过滤大颗粒杂质非常有效。２００６年３月首次采用了除垢篮加级配剂组合装填的方案，并对ＦＺＣ系列保护剂进行了优化。图１是此次级配剂加除垢篮组合装填示意图。
６０ｍｍ
ＦＺＣ－１００
３４０ｍｍ
１００ｍｍ１２２０ｍｍ５４０ｍｍ
ＦＺＣ－１０３
２２０ｍｍ
ＦＺＣ－１０３Ａ中１００ｍｍ，然后继续装填ＦＺＣ－１００的级配剂，使除垢篮高于床层表面５０～６０ｍｍ。这样，大颗粒杂质先进入除垢篮中过滤，剩余杂质再按照粒径从大到小的顺序在级配剂床层纵向分布，避免过早形成滤饼层而引起压降迅速增高。
前两周期使用的ＦＺＣ－１０２Ｂ在颗粒直径上与此次用粒径３．６ｍｍＦＺＣ－１０３Ａ相近，没有形成级配。
的ＦＺＣ－１０３替换了５．２ｍｍ的ＦＺＣ－１０２Ｂ，置于级配剂底部，其目的是使保护剂在粒径上能有一个过渡，以保证不同粒度杂质的纵向分布。级配剂到主剂的外形尺寸大小变化为：１８ｍｍ—５ｍｍ—３．６ｍｍ—
ＦＺＣ－１０３Ａ
图１组合装填示意图
此次采用的３种ＦＺＣ系列保护剂型号是ＦＺＣ－１．６ｍｍ。表２列出了ＦＺＣ系列保护剂的各项参数。
表２ＦＺＣ系列保护剂物化性质
项目形状颗粒直径／ｍｍ总孔容／（ｃｍ・ｇ）
３
－１
ＦＺＣ－１００七孔球
ＦＺＣ－１０２Ｂ拉西环
ＦＺＣ－１０３Ａ拉西环
ＦＺＣ－１０３拉西环
１５～１８０．１５～０．３２．０～３．０１～３００．７５～０．８５≥２００Ｎ／粒
４．９～５．２０．６０～０．８０２．０～２．４２６０～３３０００．４４～０．５０≥２Ｎ／ｍｍ４．０～６．０１．０～１．５
２
４．５～５．２０．５～０．６５２．２～２．４１５０～２２００．４８～０．５８≥３Ｎ／ｍｍ６～８１．５～２．５
２
３．３～３．６０．５０～０．６５１．０～１．２１５０～２２００．４８～０．５８≥３Ｎ／ｍｍ２
６～８１．５～２．５
颗粒内孔直径／ｍｍ比表面积／（ｍ２・ｇ－１）堆积密度／（ｇ・ｍＬ－１）
压碎强度
ＭｏＯ３，％（质量分数）ＮｉＯ，％（质量分数）
４组合装填方案使用效果
我们将组合装填的Ｒ－１０１投用情况与纯级配剂投用情况做了一下对比，图２是２００６年两次投用Ｒ－１０１后的压降变化情况。
４００
３５０３００２５０２００１５０１００５０
９０８５８０７５７０６５６０５５
１０１１１２１３５０
明改造后床层对各种粒度杂质的容垢能力增强了。采用优化后的装填方案，Ｒ－１０１运行了９个月。
从撇头情况来看，１２月１２日脱砷反应器撇头。
大部分除垢篮已经装满，最少的也装了近２／３的杂质。除垢篮中的杂质形态是片状，很像前几次撇出的铁的腐蚀物。级配剂中的杂质以粉末状为主。经
处理量／（ｔ・ｈ－１）
压降／ｋＰａ
称重，除垢篮中的杂质共有６９．５ｋｇ，级配剂中的杂质５４．８ｋｇ，从上至下３种级配剂中杂质含量分别为
２８．８ｋｇ、１９．２ｋｇ、６．８ｋｇ。上一周期级配剂中杂质含量为５３ｋｇ。脱砷剂中杂质含量明显减少，上部５００ｍｍ床层的粉尘量为６．２５ｋｇ，而上一周期为１１．２５ｋｇ。通过以上数据可以得出以下结论：
１２３４５６
８
时间／ｄ
７９
图２装填方案改造前后效果对比
改
造前Ｒ－
１０１压降；改造前预加氢进料量；
改
造后Ｒ－１０１压降；改造后预加氢进料量
①除垢篮作用明显。只占保护剂床层空间４．８％的除垢篮容纳了杂质总量的５４．５％。
②与未装除垢篮相比，级配剂中杂质分布更加合理。杂质没有在ＦＺＣ－１００集中，而是纵向分布。
通过曲线可以清楚地看出，改造后压降随处理量变化平稳。当处理量稳定在８０ｔ／ｈ后，压降便不再上升，改造前即使降低处理量，压降仍然走高，这说
③脱砷剂中粉尘量明显降低。这表明通过更
第６期
潘洋．固定床反应器催化剂装填方案的优化
・７９・
换小粒径的保护剂，粉尘大多被保护剂所吸附，抑制了杂质向下扩散。
填比例３∶５．５∶３∶３．５。这次装填方案调整后的使用效果还需要进一步观察。
④两次撇头级配剂中杂质含量基本相同。这说明，５４．８ｋｇ基本上是这种工况下，这种级配剂装填量的最大容垢量。
６结论
①固定床反应器催化剂装填方案的确定需要结合系统杂质形态，如果系统杂质是大粒径则采用除垢篮比较有效，如果系统杂质是小粒径则采用级配剂。
５装填方案的进一步优化
结合数次撇头经验，提出以下建议：
①将除垢篮的高度增加１００ｍｍ，以提高床层的容垢能力。
②组合装填方案能够有效地过滤各种粒径的杂质，有效缓解固定床反应器压降的升高。
②增加级配剂ＦＺＣ－１００的装填高度，将装填比例改为５∶５∶３。
③级配剂在粒径上需要有过渡才能保证级配效果，不同粒径级配剂的装填量要根据杂质组成和形态决定。当系统内大颗粒杂质较多时，应该增加大粒径保护剂的高度；而当系统内小颗粒杂质较多时，应该增加小粒径保护剂的高度。参考文献：
［１］陈敏恒等．化工原理．北京：化学工业出版社，１９９９
③增加更小粒度的保护剂，避免杂质进入主催化剂床层。
第三点建议已经在本周期实施。具体方案是在保护剂和主剂之间增加第四层粒径为２．５ｍｍ的该保护剂不但可以ＤＮ－２００保护剂，高度为３５０ｍｍ。
使部分穿过保护剂床层的细粉在此得到合理分布，而且还有脱砷功能。级配剂到主剂的外形尺寸大小变化为：１８ｍｍ—５ｍｍ—３．６ｍｍ—２．５ｍｍ—１．６ｍｍ，装
（编辑陈珏）
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＣａｔａｌｙｓｔＬｏａｄｉｎｇｆｏｒＦｉｘｅｄＢｅｄＲｅａｃｔｏｒｓ
ＰａｎＹａｎｇ
（ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＤａｌｉａｎＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ，ＬｉａｏｎｉｎｇＤａｌｉａｎ１１６０３１）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｆｕｒｔｈｅｒｄｒｏｐｉｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎａｄｅａｒｓｅｎｉｃａｔｉｏｎｒｅａｃｔｏｒｃｏｕｌｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙｉｍｐａｃｔｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒａｎｄｗｏｕｌｄａｌｓｏａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｕｎｉｔ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｃａｕｓｅｓｆｏｒｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐ，ｐｏｉｎｔｉｎｇｏｕｔｔｈａｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｅｄｖｏｉｄａｇｅ，ｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｉｍｐｕｒｉ－ｔｉｅｓ，ｉｓｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇｆａｃｔｏｒ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｒｏｌｅｓｏｆｇｒａｄｅｄｒｅａｇｅｎｔｓａｎｄｄｅｓｃａｌ－ｉｎｇｂａｓｋｅｔｓｉｎｅａｓｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓａｃａｔａｌｙｓｔｌｏａｄｉｎｇｐｌａｎｃｏｍｂｉｎｉｎｇｇｒａｄｅｄｒｅａｇｅｎｔｓａｎｄｄｅｓｃａｌｉｎｇｂａｓｋｅｔｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｐｒｏｂｌｅｍｉｎｆｉｘｅｄｂｅｄｒｅａｃｔｏｒｓ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｓｋｉｍｍｉｎｇｐｅｒｉｏｄｔｏｎｉｎｅｍｏｎｔｈｓ．Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅａｌｓｏｐｕｔｓｆｏｒｔｈｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｌｏａｄｉｎｇｐｌａｎ．
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