一种铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统及方法与流程

本发明涉及化工催化再生领域，具体涉及一种铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统及方法。

背景技术：

1、铁钼系加氢催化剂是煤化工、天然气化工领域原料气加氢精脱硫工序的核心催化材料，主要用于将原料气中的cos、cs2、噻吩等有机硫加氢转化为易脱除的硫化氢，同时饱和原料气中的不饱和烃类，有效保护后续甲醇合成、甲烷化等工艺催化剂免受硫中毒与积炭污染，保障装置长效稳定运行。

2、在工业长期连续运行过程中，受原料气中焦油、苯系物、重质烃类等杂质影响，催化剂表面及微孔孔道易发生烃类裂解、缩合副反应，逐步生成积炭并持续沉积，进而导致催化剂活性位点被覆盖、孔道堵塞、比表面积大幅下降，最终出现加氢脱硫转化率降低、反应器床层压差升高、装置生产负荷受限等问题，引发催化剂活性失活。若直接更换失活催化剂，不仅采购成本高昂，还会产生危废处理压力，同时频繁停车更换会严重影响装置连续化生产效率，增加企业生产成本。

3、目前工业上针对积炭失活的铁钼加氢催化剂，主流采用压缩空气氧化烧炭方式进行原位再生，该技术通过高温下氧气与积炭发生氧化反应，实现积炭脱除以恢复催化剂活性。但现有传统烧炭再生工艺及设备存在诸多技术缺陷：其一，气体供气系统缺乏精准配氧结构，氧浓度调节精度差，易造成局部氧含量过高，引发床层局部飞温，导致催化剂烧结、活性相流失，彻底损毁催化剂；其二，温度监测覆盖不全，无法实时精准把控催化剂床层全域温度，控温滞后性强；其三，烧炭尾气中含有so2、co等有毒有害气体，直接排放会造成环境污染，同时存在安全隐患；其四，装置自动化程度低，依赖人工操作调控，操作误差大，安全风险高。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的问题，为此，本发明提供一种铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统及方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统，包括氮气供气单元、压缩空气供气单元、气体混合器、预热器、加氢反应器、温度监测组件、尾气净化单元以及plc自动控制单元，所述氮气供气单元与压缩空气供气单元的出气端均连通气体混合器的进气口，所述气体混合器的出气口通过管道依次连接预热器、加氢反应器和尾气净化单元，形成密闭再生管路系统，所述温度监测组件布设于加氢反应器内部的催化剂床层中，所述plc自动控制单元与温度监测组件、氮气供气单元、压缩空气供气单元及预热器电气联锁，所述plc自动控制单元内置防飞温控制模块，所述防飞温控制模块根据温度监测组件反馈的温度数据，且具备一级预警机制和二级保护机制。

3、上述的铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统，所述氮气供气单元包括氮气储罐、稳压阀以及氮气流量调节阀，所述稳压阀与氮气流量调节阀依次串接在氮气储罐的出气管道上，所述压缩空气供气单元包括空气压缩机、干燥过滤器以及氧浓度调节阀，所述干燥过滤器与氧浓度调节阀依次串接在空气压缩机的出气管道上。

4、上述的铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统，所述气体混合器内部内置有分流搅拌叶片。

5、上述的铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统，所述温度监测组件包括多组轴向分布式温度传感器，所述多组温度传感器沿加氢反应器催化剂床层的上段、中段及下段均匀布设，且各段分别布设至少三组温度传感器。

6、上述的铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统，所述plc自动控制单元的防飞温控制模块包括一级预警机制和二级保护机制，所述一级预警机制是当温度监测组件监测到的床层最高温度达到或超过430℃或床层升温速率达到或超过15℃/h或床层各段温差达到或超过20℃时，自动触发声光报警，降低氧浓度调节阀开度并增大氮气流量调节阀开度，等待预设响应时间后根据温度回落情况判断是否解除预警，所述二级保护机制是当温度监测组件监测到的床层最高温度达到或超过460℃或床层升温速率达到或超过20℃/h时，自动执行紧急切断，关闭氧浓度调节阀及所述预热器电源，全开所述氮气流量调节阀进行氮气强制吹扫，并触发紧急声光报警。

7、上述的铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统，所述尾气净化单元依次由脱硫吸收塔、活性炭吸附器及烟气冷却器串联组成，所述脱硫吸收塔内部装填有碱液吸收介质。

8、上述的铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制系统，所述密闭再生管路系统运行时维持微正压0.02~0.05mpa，烧炭作业时催化剂床层温度控制范围为300~450℃，混合气体氧浓度调控范围为0.5%～5%。

9、一种铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制方法，包括以下步骤：

10、步骤1、向密闭再生管路系统通入高纯氮气，置换系统内可燃气体，使可燃气体浓度降至安全阈值以下；

11、步骤2、在氮气保护气氛下，启动所述预热器，按设定升温速率将加氢反应器内的催化剂床层均匀预热至烧炭起始温度；

12、步骤3、通过气体混合器将氮气与压缩空气按比例混合，以初始低氧浓度通入所述加氢反应器，并依据烧炭进程逐步提升混合气体氧浓度，在可控温度及氧浓度条件下对催化剂进行氧化烧炭；

13、步骤4、在烧炭过程中， plc自动控制单元通过所述温度监测组件实时读取催化剂床层各测点温度，计算床层最高温度、升温速率及各段温差，并依据内置的所述一级预警机制和所述二级保护机制对氧浓度、氮气流量及加热功率进行自动调节，防止床层局部飞温；

14、步骤5、实时监测所述加氢反应器出口尾气中的co及co2浓度，当co及co2浓度持续低于预设阈值且保持设定时长时，判定积炭烧除完成；

15、步骤6、切断压缩空气并关闭所述预热器，保持氮气持续吹扫，按设定降温速率将床层温度降至不高于50℃，并对烧炭全程产生的尾气经尾气净化单元处理后达标排放。

16、上述的铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制方法，所述步骤4中防飞温控制的具体逻辑是：

17、当满足一级预警条件时，所述plc自动控制单元发出声光报警，将氧浓度调节阀开度降低20%，将氮气流量调节阀开度增加15%，等待预设响应时间后判断床层温度是否回落至安全范围，若已回落则恢复正常运行，若未回落则触发所述二级保护机制；

18、当满足二级保护条件时，所述plc自动控制单元执行紧急切断，关闭所述氧浓度调节阀，关闭所述预热器电源，全开所述氮气流量调节阀，发出紧急声光报警提示人工介入，并以氮气强制吹扫降温直至床层最高温度降至100℃以下，随后安全停机。

19、上述的铁钼加氢催化剂烧炭再生的防飞温控制方法，所述步骤5中预设阈值为50ppm，所述设定时长为60min，所述步骤6中设定降温速率不大于30℃/h。

20、本发明的有益效果是

21、1.采用精准配氧结构与分布式温度监测，配合plc自动联锁控制，实现烧炭过程温度、氧浓度精准调控，有效抑制床层局部飞温问题，避免催化剂烧结、活性相流失，催化剂再生后活性恢复率≥85%；2.装置实现原位再生，无需拆卸卸剂，大幅缩短再生周期，降低施工成本，再生费用较更换新催化剂降低60%以上，有效降低企业生产成本；3.配套密闭式尾气净化单元，可高效处理烧炭尾气中的有毒有害气体，无气体泄漏污染，符合环保生产要求，消除安全操作隐患；4.装置自动化程度高，减少人工操作误差，提升烧炭再生工艺稳定性与安全性，适配工业连续化生产需求。