乙烯裂解炉的几种节能措施
裂解炉是乙烯装置的能耗大户，其能耗占装置总能耗的50%-60%。降低裂解炉的能耗是降低乙烯生产成本的重要途径之一。随着能源价格的不断上涨，国内外相关部门均加强了裂解炉节能措施的研究。裂解炉的能耗在很大程度上取决于裂解炉系统本身的设计和操作水平，近年来，裂解炉技术向高温、短停留时间、大型化和长运转周期方向发展。通过改善裂解选择性、提高裂解炉热效率、改善高温裂解气热量回收、延长运转周期和实施新型节能技术等措施，可使裂解炉能耗显著下降。
1 改善裂解选择性
对相同的裂解原料而言，在相同工艺设计的装置中，乙烯收率提高1%，则乙烯生产能耗大约相应降低1%。因此，改善裂解选择性，提高乙烯收率是决定乙烯装置能耗的最基本因素。通过裂解选择性的改善，不仅达到节能的效果，而且相应减少裂解原料消耗，在降低生产成本方面起到十分明显的作用。
（1）采用新型裂解炉。新型裂解炉均采用高温-短停留时间与低烃分压的设计。20世纪70年代，大多数裂解炉的停留时间在0.4s左右，相应石脑油裂解温度控制在800-810℃，轻柴油裂解温度控制在780-790℃。近年来，新型裂解炉的停留时间缩短到0。2s左右，并且出现低于0.1s 的毫秒裂解技术，相应石脑油裂解温度提高到840℃以上，毫秒炉达890℃；轻柴油裂解温度提高到820℃以上，毫秒炉达870℃。由于停留时间大幅度缩短，毫秒炉裂解产品的乙烯收率大幅度提高。对丁烷和馏分油而言，与0.3-0.4s停留时间的裂解过程相比，毫秒炉裂解过程可使乙烯收率提高10%-15%。
（2）选择优质的裂解原料。在相同工艺技术水平的前提下，乙烯收率主要取决于裂解原料的性质，不同裂解原料，其综合能耗相差较大。裂解原料的选择在很大程度上决定乙烯生产的能耗水平。通过适当调整裂解原料配置结构，优化炼油加工方案，增加优质乙烯原料如正构烷烃含量高的石脑油等供应，改善原料结构和整体品质，在提高乙烯收率的同时，达到节能降耗的目标。
（3）优化工艺操作条件。通过优化裂解炉工艺操作条件，不仅能使原料消耗大幅度降低，也能够使乙烯生产能耗明显下降。不同的裂解原料对应于不同的炉型具有不同的最佳土艺操作条件。对于一定性质的裂解原料与特定的炉型来说，在满足目标运转周期和产品收率的前提下，都有其最适宜的裂解温度、进料量与汽烃比。如果裂解原料性质与原设计差别不大，裂解炉最优化的工艺操作条件可以参照设计值。反之，则需要利用SPYR软件或裂解试验装置对原料重新评价，以确定最佳的工艺操作条件。
2 延长裂解炉运行周期
（1）优化原料结构与工艺条件。裂解原料组成与性质是影响裂解炉运行周期的重要因素。一般含氢量高、低芳烃含量的原料具有良好的裂解性能，是裂解炉长周期运行的必要条件。对不饱和烃含量较高的原料进行加氢处理，是提高油品质量的有效途径。当裂解原料一定时，工艺条件是影响裂解炉运行周期的主要因素。低烃分压、短停留时间和低裂解温度有利于延长裂解炉运行周期。但考虑到
烯烃收率与蒸汽消耗，需要对裂解深度与汽烃比控制加以优化。
（2）采用在线烧焦。裂解炉在线烧焦是在炉管蒸汽-空气烧焦结束后，继续对废热锅炉实施烧焦。与传统的烧焦方式相比，在线烧焦具有明显的优势。一是裂解炉没有升降温过程，可以延长炉管的使用寿命，并可节省裂解炉升降温过程中燃料与稀释蒸汽的消耗；二是由于在线烧焦，裂解炉离线时间短，可以提高开工率，并可增加乙烯与超高压蒸汽的产量。目前BASF在线烧焦程序已在国内外乙烯裂解炉上成功应用了多年，事实证明，采用在线烧焦可大大减少废热锅炉的机械清焦次数，有效地降低乙烯装置的能耗。
（3）采用结焦抑制剂。在裂解原料或稀释蒸汽中加入结焦抑制剂，可以起到钝化炉管表面，延长炉管结焦周期的作用。近年来，结焦抑制剂技术取得了较大进展。据报道，Phillips公司开发的CCA-500结焦抑制剂可使炉管运转周期延长2-8倍。扬子石化股份公司65万吨/年乙烯装置2台乙烷炉使用江阴天源化工结焦抑制剂N-360后，运行周期由原来45 d延长至120 d以上。
（4）采用新型炉管。陶瓷炉管技术是在炉管内壁生成一种纳米结构的尖晶石表面，抑制焦的形成。这种材料可在较高的裂解温度下操作且无催化作用的特点，因此不会形成催化结焦的结焦物。Stone &Webster公司对陶瓷裂解炉管进行了试验测试，使用乙烷作裂解原料时，炉管不结焦，并且乙烷的转化率较高。法国石油研究院(IFP)和加拿大Nova化学公司开发了高温陶瓷裂解炉管。据称，采用这种炉管，乙烷裂解的转化率为90%，而普通裂解炉的转化率仅65%-70%，并且还可有效地控制裂解结焦的生成，使裂解炉的运行周期大幅延长。
3 提高裂解炉热效率
（1）降低排烟温度。在其他条件不变的前提下，裂解炉热效率与排烟温度直接相关。1975年前裂解炉设计排烟温度为190-240℃，相应热效率为87%-90%。20世纪70年代末期，裂解炉排烟温度降至120-140℃，相应热效率提高到92%-93%。近年来，新设计的裂解炉进一步将排烟温度降至100-120℃，相应热效率提高到93%-94%。但是，如果排烟温度低于烟气中酸性气体露点温度，将出现对流段炉管腐蚀的问题。因此，在降低排烟温度的同时，必须考虑烟气中酸性气体露点温度，此温度取决于燃料中的硫含量。为防止对流段发生腐蚀，需提高对流段炉管材质等级，或者需要对燃料的含硫量严格限制。通常，降低排烟温度主要措施有改进对流段设计，包括增大传热面积、增加对流段管束、缩短对流段炉管与炉墙距离等；其次定期吹扫对流段炉管表面积灰；另外降低过剩空气系数也很重要。
（2）控制过剩空气系数。为保证燃料完全燃烧，需保持一定的过剩空气。过剩空气量与理论空气量之比称为过剩空气系数。增大过剩空气可以保证燃料的完全燃烧，但在相同排烟温度下，排烟热损失加大，裂解炉热效率相应降低。因此，在保证燃料完全燃烧的前提下，降低过剩空气系数也是提高裂解炉热效率的措施之一。一般情况下，燃料气烧嘴的过剩空气系数为10%，油烧嘴的过剩空气系数为20%，油气联合烧嘴的过剩空气系数为15%，实际操作往往偏高。通常，当过剩空气系数下降10%时，裂解炉热效率可相应提高2%。为保证裂解炉在合适的过剩空气系数下运转，可采取如下措施。
（a）改进烧嘴性能。采用新型烧嘴，可将燃料气过剩空气系数降至6%-8%，油烧嘴的过剩空气系数可降至12%-15%，并可大幅降低烟气中NOx含量。
（b）保证炉体的密闭性。提高炉体的施工与检修质量，加强裂解炉维护与管理，保证炉体的密闭性，减少烧嘴的看火孔、侧壁窥视孔、炉顶保温与辐射段炉管进出的间隙以及对流段炉管出入与保温的缝隙等部位空气漏人，从而最大可能地提高热效率。
（c）确保烟气氧分析仪指示准确。一般裂解炉都设置了烟气氧分析仪，用于自气氧含量。但如果平时不注重维护，氧分析仪经常会出现指示不准的问题。只有确保烟气氧分析仪指示准确的前提下，通过调整炉膛负压与烧嘴风门开度，才能够将过剩空气系数控制在合理的范围。
（3）加强绝热保温。一般裂解炉设计中，炉墙外壁温度应控制在70℃以下。在此情况下，根据环境温度和风力的不同，炉体热损失为总供热负荷的2.5%-4.0%。近年来，为减少炉体热损失，对保温材料及保温设计进行了改进，如选用优质的保温材料，增加保温层厚度。目前，炉壁除使用A12O3-SiO2-CaO三部分构成的硅铝系列高温耐火砖外，还开发了可塑性耐火材料衬里和陶纤衬里，可使炉体热损失大约下降25%。另外，在辐射室炉墙内表面喷涂一层陶瓷衬里，可起到进一步提高辐射传热，降低炉外壁温度的效果。
4 改善高温裂解气热量回收
当裂解炉全部以石脑油为裂解原料时，由对流段和废热锅炉回收余热产生的超高压蒸汽大致可以平衡乙烯装置所需动力和加热用蒸汽。显然，改善裂解炉对流段和高温裂解气热量回收，对降低乙烯生产能耗有显著的影响。
（1）取消蒸汽过热炉。20世纪70年代初期的乙烯装置设计，均设有蒸汽过热炉，集中过热各台裂解炉回收的超高压蒸汽。此后，新装置的设计均取消了蒸汽过热炉，回收的超高压蒸汽在裂解炉对流段进行过热。由此，不仅节省了蒸汽过热炉的投资，同时也降低了燃料的消耗量，并且充分利用了烟气的余热，使裂解炉热效率明显提高，有助于降低乙烯能耗。
（2）改进废热锅炉。更换新型废热锅炉以降低废热锅炉出口温度相应可以增加高压蒸汽的副产量。但是，废热锅炉出口温度受裂解气露点温度的限制。不论废热锅炉初期出口温度如何，其出口温度随运转周期延长终将超过裂解气露点，然后再趋于平衡。随着出口温度的上升，副产蒸汽量随之减少。增大废热锅炉炉管直径可使废热锅炉初期出口温度降低，而不致影响废热锅炉清焦周期。采用线性废热锅炉，可以在相对短的时间内快速冷却裂解气，缩短裂解气在废热锅炉内的停留时间，不仅可以改善裂解选择性，对热量回收也是很有利的。
（3）控制超高压蒸汽汽包排污量。为保证超高压蒸汽汽包内水质，汽包设有连续排污与间断排污。一般汽包排污量控制在锅炉给水进水量的2%-3%。但超高压系统的阀门经过长时间冲刷后，如果得不到及时地维修与更换，内漏情况一般比较严重，易造成超高压蒸汽包排污量超标，一方面造成锅炉给水用量的浪费，另一方面造成产汽量下降，能耗增加。因此，必须定期检查超高压系统的阀门内漏情况，内漏严重的阀门应予以更换。另外，还可以通过合理控制排污阀开度，将汽包排污量控制在设计值附近。
5 实施新型节能技术
（1）风机变频技术。由于裂解炉为负压操作，通常在炉顶设1台风机抽风，并由烟道挡板控制炉膛负压，风机由电机驱动，电机功率随着裂解炉产能增大而增大。一般6万吨/年裂解炉电机功率
为132 kW，10万吨/年裂解炉电机功率为160kW。由于这种大功率电机启动电流很大，很容易发生过载。因此，一般需要采用6 kV高压电机。目前国内外很多裂解装置采用变频电机替代普通电机，并取消了烟道挡板，由电机转速直接来控制炉膛负压。变频电机不仅启动电流低，而且正常运转时比普通电机节电30%-40%，并且可以采用380V低压电机。
（2）燃烧空气预热技术。利用乙烯装置废热源来预热燃烧空气可以减少燃料用量，减少的燃料用量大致相当于预热空气的热负荷。因此，预热炉用空气是提高炉效率，降低乙烯能耗的有效措施之一。空气预热最常用的方式是利用烟道气排烟余热进行空气预热，最近也有利用低压蒸汽、中压蒸汽凝液或急冷水等介质来预热空气。目前国内很多乙烯装置如大庆、独山子、兰州等石化公司采用了中国航天十一所裂解炉燃烧空气预热专利技术，节能效果显著。
（3）炉管强化传热技术。开发裂解炉管的强化传热技术具有重要的意义。首先，可以使炉管的传热得到加强，从而提高传热效率，节省燃料消耗；其次，强化传热后裂解炉管内的动状态得到改善，从而使裂解过程目的产物的选择性有所提高；另外，由于传热改善，炉管的管壁温度有所降低，有利于延长裂解炉运转周期。如Lummus公司在1987年推出的SRT-VF型炉，将二程分枝变径8-1型炉管的第一程炉管，由圆管改为螺旋梅花形状的拔制炉管，使通过管内壁的热流量增加33%，管内壁温度降低10℃。我国在炉管强化传热技术开发与应用方面也取得了一定进展，中科院沈阳金属所和北京化工研究院合作开发了扭曲片强化传热技术，通过内扭曲片管改变物料流动状态，达到增加传热的目的。在北京燕山石化公司SRT-Ⅳ(HC)型炉上应用后，运行周期由50 d延长至100 d以上。
（4）裂解炉与燃气轮机联合技术。近年来，为进一步降低乙烯生产的能耗，国外有很多乙烯装置采用裂解炉与燃气轮机联合的节能技术，节能效果十分显著。采用裂解炉与燃气轮机联合的方案是，燃料气先进入燃气轮机发电，产生450-550℃高温燃气，再送人裂解炉作为助燃空气。由于燃气轮机燃烧室中燃料燃烧所用的过剩空气系数一般为3-4，因此，燃气轮机排出的高温燃气中含有体积分数13%-15%的氧。将这些高温富氧燃气作为裂解炉的助燃空气，实际上燃气轮机起到了具有做功能力的空气预热器的作用，并且燃气轮机排气的能量得到了充分的利用，从而使裂解炉的燃料消耗大幅度下降。就整个联合系统而言，总的燃料使用率在80%以上，并使裂解炉有效能利用率提高10%。
管式炉裂解 guanshilu liejie 管式炉裂解 pyrolysis in tubular furnace 石油烃通过管式裂解炉进行高温裂解反应以制取乙烯的过程。它是现代大型乙烯生产装置普遍采用的一种烃类裂解方法。 管式炉裂解生产乙烯的工艺已有60多年的历史。管式裂解炉是其核心设备。为了满足烃类裂解反应的高温、短停留时间和低烃分压的要求，以及提高加热炉的热强度和热效率，炉子和裂解炉管的结构经历了不断的改进。新型的管式裂解 炉的热强度可达290～375MJ/（m h），热效率已可达92％～93％,停留时间可低于0.1s,管式炉出口温度可到900℃，从而提高了乙烯的产率。 工艺流程可分为裂解和急冷-分馏两部分（图1[管式炉裂解工艺流程]
①裂解裂解原料经预热后，与过热蒸汽（或称稀释蒸汽）按一定比例（视原料不同而异）混合，经管式炉对流段加热到500～600℃后进入辐射室，在辐射炉管中加热至780～900℃，发生裂解。为防止高温裂解产物发生二次反应，由辐射段出来的裂解产物进入急冷锅炉，以迅速降低其温度并由换热产生高压蒸汽，回收热量。 ②急冷-分馏裂解产物经急冷锅炉冷却后温度降为350～600℃，需进一步冷却，并分离出各个产品馏分。来自急冷锅炉的高温裂解产物在急冷器与喷入的急冷油直接接触，使温度降至200～220℃左右，再进入精馏系统，并分别得到裂解焦油、裂解柴油、裂解汽油及裂解气等产物。裂解气则经压缩机加压后进入气体分离装置。 裂解原料和产品分布最初，美国管式炉裂解原料是用天然气、油田伴生气和炼厂气中回收的轻质烃，其中主要含有乙烷、丙烷、丁烷及碳五馏分。50年代，西欧和日本的石油化工兴起，由于缺乏石油及天然气资源，因而采用石脑油作裂解原料。60年代后，又相继开发以轻柴油、重柴油和减压瓦斯油为原料的裂解技术，扩大了裂解原料来源。对于不同的原料，裂解工艺参数不同、在适宜条件下的裂解产品分布也各异（见表[不同原料管式炉裂解产品
乙烯裂解炉基础-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
中油吉林石化分公司60万吨/年乙烯装置改扩建项目 裂解炉基础施工技术方案 1.编制说明 裂解炉工程为60万吨/年乙烯装置改扩建项目的第一个分部工程，定于2004年5月18日正式开工，为确保工程质量达到国家施工验收规范要求并保证施工进度，特编制本施工方案。由于施工图纸未完全下发，本方案编制时仅考虑灌注桩与承台的施工，其它分项待图纸出齐后另行编制方案。施工中如遇不可预见的情况，应根据现场实际情况确定解决。 2.编制依据 .施工图纸 1705Ⅱ-800F-062-2、3； .地质勘测报告；. .采用的规范和标准 《建筑桩基技术规程》 JGJ94－94； 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 GB50202-2002； 《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002； .甲方对工程施工进度的要求； .施工现场实际情况； 3.工程概况 .工程情况简介 新建裂解炉位于原裂解炉西侧，基础采用钻孔灌注桩，桩径φ400，桩身进入中风化岩至少500mm深，且桩长必须≥，桩数共计：241根(包括3根极限荷载试验桩)，承台为大体积砼结构，厚度1200㎜，砼量共计：791m3。 .现场情况 由于地质情况比较复杂，勘测与设计部门建议本工程采用边试验、边施工的方式，施工的过程中不可予见的因素较多，基础下部原有管线保护给施工带来一定的难度，也对各有关单位（建设单位、施工单位、监理单位）的组织管理、协调配合提出了更高要求。
4.施工准备 .施工现场准备 施工人员入场，确定施工暂设区，布设施工所用模板、钢筋、砼原材料及脚手工具等堆放、加工场地； 各项机具、材料进场后，分规格、型号堆放尽量减少在厂内的二次倒运； 组织好施工所需人员、劳动力，选择技术能力强、业务素质好、质量意识高的管理人员及操作班组进行本项目施工。 动土证办理，定位测量基准点确定。 .施工技术准备 熟悉图纸并领会设计意图，设计交底，及时自审、会审； 确定施工方法，计算工程量，提出材料计划； 对施工人员进行技术培训，准备施工所需各种技术标准、规范并熟练掌握；5.施工方法 .施工程序 定桩位→地表草坪清理→土方开挖→试钻→钻孔→验孔→下钢筋笼→砼浇注→砼养护→凿桩头→桩检测→砼垫层→承台钢筋绑扎→承台砼浇筑→拆模→土方回填 .施工方法 灌注桩 根据甲方要求，定出试验桩位后在桩孔处采用人工破除原有草坪及下部土方，首先进行3根试验桩的施工，即需要钻孔机第一次布设钻孔，试验桩施工结束后，撤除钻孔机，进行机械挖土，由于桩位站装置西侧消防检修道 路，故需要采用凿岩机拆除沥青砼路面（附图1）； 测量放线确定开挖界限，挖土方式为基础坑端开挖法：挖土采用WY80反铲挖掘机，后退式挖土，挖出的土方由20t自卸汽车外运，应由甲方指定卸土场，并对运距给予确认。 鉴于地下存在管线，，建设单位要求施工单位在土方施工前，人工挖“十”形探坑，用以确认地下埋藏物（管线、地沟等）的位置，采取相应的处理措
裂解炉辐射段炉管堵塞原因分析及对策
的文丘里全部更换成喉径为 18mm 的新文丘里管(如下图)。此后上述堵管现象大为减少。 （中国石油吉林石化公司乙烯厂，吉林, 132022) 摘要：辐射段炉管堵塞是乙烯装置裂解炉常见故障之一。文中叙述了吉化大乙烯装置裂解炉辐射段炉管堵塞的 主要现象和有效的处理措施，并阐述了辐射段炉管堵塞的主要原因， 为同类装置避免类似现象发生和处理提供了依据。 关键词：裂解炉；辐射段炉管；堵塞 中国石油吉林石化公司乙烯厂（以下简称吉化乙烯）始建于 1993年，1996年9月一次性开车成 功，原装置共有六台 LSCC1-1型“门式”裂解炉（F0101?F0601），裂解原料石脑油、轻柴油、加氢 /、 尾油及循环乙烷/丙烷等，单台乙烯生产能力为 60 kt/a ，采用五开一备的生产方式，规模为 300 kt/a 乙烯。在2001年吉化乙烯进行了一期扩能改造，新建了一台 PyroCrack6型裂解炉（F0701），裂解原 料为装置自产的循环乙烷及丙烷，使吉化乙烯的生产能力达到了 380 kt/a 。在2004年吉化乙烯进行 了二期扩能改造，新建了两台 PyroCrack1-1SR 型“门式”裂解炉（F0801?F0901）,裂解原料为石脑 油、循环乙烷/丙烷，单台炉乙烯生产能力为 120 kt/a ，在二期改造过程中，为了实现装置生产能力 达到700 kt/a 的目标，结合原有六台裂解炉运行情况， 2004年6月至2005年10月先后对F0101 F0601裂解炉进行了扩能改造。改造采用 KTI 技术，将原有LSCC1-1型炉管更换为 GK-6型炉管，单 台裂解炉乙烯生产能力由原来的 60 kt/a 提高到80 kt/a 以上。改造内容包括更换辐射段炉管、对流 段部分管束（高压蒸汽过热段）、底部火嘴、增加除焦罐及燃料控制系统等。 2007年11月，由于裂 解炉周期的影响，新建了一台裂解炉（F1001）,提高了裂解炉的备用系数, 保证了装置的满负荷运行。 从开车至今，裂解炉辐射段炉管在运行及升温过程中多次出现堵塞现象, 给裂解炉的安全运行甚 至是装置的平稳运行都带来严重威胁。 下文对吉化乙烯装置裂解炉辐射段炉管堵塞的情况进行了总结 分类和深入分析原因，并提出相应对策。 1.处于横跨段集合管末端的炉管堵塞 2004年至2005年F0101?F0601裂解炉改造后，两侧高温的烃 /蒸汽混合物离开对流段，分别汇 集到一根横跨段集合管然后进入辐射段炉管。 每一根辐射段炉管进口， 都装有一个临界流量文氏管（亦 称文丘里管），以确保在正常的操作中有良好的流量分布。每台裂解炉有 112个进口（每侧炉膛有 56 组），对应于112组GK6型辐射段炉管。改造后设计运行周期为 60天，但是实际运行 20天左右时, 多次出现处于横跨段集合管末端的炉管对应的废热锅炉出口温度迅速上涨, 现场检查发现处于集合管 末端的辐射段炉管上升管变得红亮（对应的下降管还是黑色的） ，有堵塞的迹象，虽然采取了对该组 炉出口温度进行大幅度低控等措施，但不久该炉管还是会堵塞。 2006年至2007年每年发生类似事件 都在10次以上。 原因分析: 1.1经过实际参数与设计参数对比发现，实际横跨压力远远低于设计值，确定原因为物料分配不均, 张维祥 物料在个别炉管及 TLE 内流速慢，停留时间过长，过度裂解，结焦严重致堵塞。
第６２卷 第８期 化 工 学 报 Ｖ ｏｌ．６２ Ｎｏ．８ ２０１１年８月 ＣＩＥＳＣ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｕｇ ｕｓｔ ２０１１檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐 殐 殐 殐 研究论文 乙烯裂解炉先进控制系统开发与应用 李 平１，李奇安１，雷荣孝２，陈爱军２，任丽丽２，曹 巍２ （１辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁抚顺１１３００１；２ 中国石油兰州石化分公司自动化研究院，甘肃兰州７３００６０ ）摘要：以中国石油兰州石化公司４６万吨／年乙烯装置裂解炉为对象，设计并实施了５台ＳＣ－１型乙烯裂解炉先进控制系统，包括平均ＣＯＴ温度控制、管间温度平衡控制、总进料流量控制。详细描述了该系统的工程实施，介绍了先进控制系统硬软件结构、先进控制与常规控制的切换逻辑、先进控制ＤＣＳ操作界面。本系统的投用极大地提高了裂解炉控制的平稳性和控制精度，带来了显著的经济效益。关键词：乙烯裂解炉；先进控制；温度控制；乙烯装置ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ．ｉｓｓｎ．０４３８－１１５７．２０１１．０８．０２２中图分类号：ＴＰ ２７３ 文献标志码：Ａ文章编号：０４３８－１１５７（２０１１）０８－２２１６－０５ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙ ｓｔｅｍｆｏｒ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒｓＬＩ Ｐｉｎｇ１，ＬＩ Ｑｉ’ａｎ１，ＬＥＩ Ｒｏｎｇｘｉａｏ２，ＣＨＥＮ Ａｉｊ ｕｎ２，ＲＥＮ Ｌｉｌｉ ２，ＣＡＯ Ｗｅｉ ２（１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｓｈｕｎ１１３００１，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌ ａｎｚｈｏｕ７３００６０，Ｇａｎｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ＳＣ－１ｔｙｐｅ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒｓ ａｔ ＬａｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ４６０ＫＴＡ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｌａｎｔ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｉｌ ｏｕｔｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，ｔｈｅ ｐａｓｓ ｏｕｔｌｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂａｌａｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｔｈｒｏｕｇ ｈｏｕｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ．Ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｌｏｇｉｃ ｂｅｔｗｅｅｎａｄｖａｎｃｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ＤＣＳ ｒｅｇｕｌａｒ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ ＤＣＳ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｅａｄｉｎｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｃｕｒａｃｙ ｆｏｒ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒｓ ａｒｅ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒｓ；ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｌａｎｔ ２ ０１１－０５－０１收到初稿，２０１０－０５－１１收到修改稿。联系人及第一作者：李平（１９６４—），男，博士，教授。基金项目：辽宁省高等学校优秀人才支持计划（２００８ＲＣ３２）；辽宁省高校创新团队支持计划（２００７Ｔ１０３ ）。 引 言 乙烯装置是石化工业中能耗最大的装置之一。裂解炉是乙烯装置的关键设备，也是乙烯装置的能 耗大户，其能耗占装置总能耗的５０％～６０％［１］ 。 降低裂解炉的能耗是降低乙烯生产成本的重要途径之一。随着节能降耗任务的日趋紧迫，相关企业近 年来积极开展裂解炉节能降耗的攻关，采取一系列 措施，收到可喜的效果［ ２－ ４］。其中，采用先进控制技术，优化裂解炉操作，能够提高乙烯、丙烯收 Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｄａｔｅ：２０１１－０５－０１．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＬＩ Ｐｉｎｇ，ｌｉｐｉｎｇ＠ｌｎｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｔｅｍ：ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ ＬｉａｏｎｉｎｇＥｘｃｅｌｌｅｎｔ Ｔａｌｅｎｔｓ ｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（２００８ＲＣ３２）ａｎｄ ｔｈｅ Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒＣｒｅａｔｉｖｅ Ｔｅａｍ ｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（２００７Ｔ１０３）． 率，使乙烯装置生产能耗明显下降［ ５－ ７］。因此，充分利用ＤＣＳ与计算机技术的优势，运用现代控制技术，有针对性地开发ＡＰＣ先进控制和优化系统，对于充分发挥现有生产装置的运行潜力，有效实现
常用乙烯裂解炉简介 ①鲁姆斯公司的SRT型裂解炉 鲁姆斯公司的SRT型裂解炉(短停留时间裂解炉)为单排双辐射立管式裂解炉，已从早期的SRT-I型发展为近期的SRT-Ⅵ型。 SRT型裂解炉的对流段设置在辐射室上部的一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。对流段内设置进料、稀释蒸汽和锅炉给水的预热。从SRT-Ⅵ型炉开始，对流段还设置高压蒸汽过热，由此取消了高压蒸汽过热炉。在对流段预热原料和稀释蒸汽过程中，一般采用一次注入蒸汽的方式，当裂解重质原料时，也采用二次注汽。 早期SRT型裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴烧燃料气，为适应裂解炉烧油的需要，目前多采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合的布置方案。底部烧嘴最大供热量可占总热负荷的70％。SRT-Ⅲ型炉的热效率达93.5％。图1—21为SRT型裂解炉结构示意图。 图1-21鲁姆斯SRT-Ⅱ型裂解炉结构示意图 ②斯通-伟伯斯特(S.W)公司的USC型裂解炉 S.W的USC裂解炉(超选择性裂解炉)为单排双辐射立管式裂解炉，辐射盘管为W型或U型盘管。由于采用的炉管管径较小，因而单台裂解炉盘管组数较多(16-48组)。每2组或4组辐射盘管配一台USX型(套管式)一级废热锅炉，多台USX废热锅炉出口裂解气再汇总送入一台二级废热锅炉。近期开始采用双程套管式废热锅炉(SLE)，将两级废热锅炉合并为一级。 USC型裂解炉对流段设置在辐射室上部一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。对流段内设
有原料和稀释蒸汽预热、锅炉给水预热及高压蒸汽过热等热量回收段。大多数USC型裂解炉为一个对流段对应一个辐射室，也有两个辐射室共用一个对流段的情况。 当装置燃料全部为气体燃料时，USC型裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴；如装置需要使用部分液体燃料时，则采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合布置的方案。底部烧嘴可烧气也可烧油，其供热量可占总热负荷的60％-70％。 由于USC型裂解炉辐射盘管为小管径短管长炉管，单管处理能力低，每台裂解炉盘管数较多。为保证对流段进料能均匀地分配到每根辐射盘管，在辐射盘管入口设置了文丘里喷管。图1-22是USC型裂解炉结构示意图。 图1-22 USC型裂解炉结构示意图 ③凯洛格(Kellogg)公司的毫秒炉 凯洛格公司的毫秒炉为立管式裂解炉，其辐射盘管为单程直管。对流段在辐射室上侧，原料和稀释蒸汽在对流段预热至横跨温度后，通过横跨管和猪尾管由裂解炉底部送入辐射管，物料由下向上流动，由辐射室顶部出辐射管而进入第一废热锅炉。裂解轻烃时，常设三级废热锅炉；裂解馏分油时，只设两级废热锅炉。对流段还预热锅炉给水并过热高压蒸汽。热效率为93％。 毫秒炉采用底部大烧嘴，可烧气也可烧油。
ENERGY CONSERV ATION AND CONSUMPTION REDUCTION TECHNOLOGY IN ETHYLENE CRACKING FURNACE XIE Xu-Dong CHENG Guang-Hui SONG Jian-Jun 中国石化齐鲁烯烃厂 Abstract:This article introduces the operation of energy conservation and consumption reduction in recent years of Ethylene cracking furnace at QILU petrochemical Co.Ltd. key words: cracking furnace energy conservation and consumption reduction 乙烯装置裂解炉节能降耗 谢旭东程广慧宋建军 中国石化齐鲁烯烃厂，淄博，255411 摘要：本文综述了齐鲁乙烯装置近年来在裂解炉节能方面所作的工作及取得的进展。 关键词：裂解炉；节能 乙烯装置的能耗占石油化学工业总能耗的三分之一以上，是化学工业之中能耗最大的装置。裂解炉为乙烯装置的核心,裂解炉的能耗占整个装置的大部分(大于50%)〔1〕。乙烯装置中的裂解炉一般由对流段、辐射段和急冷系统3部分构成。反应所需的高位热能是在辐射段通过燃烧器燃烧燃料的方式提供。对流段的目的是回收高温烟气余热,以用来气化原料,并将其过热至横跨温度,送入辐射段进行热裂解;多余的热量用来预热锅炉给水和过热由急冷锅炉系统产生的高压蒸汽。急冷锅炉系统的作用是回收离开辐射段的高温裂解气的能量以产生饱和超高压蒸汽。燃烧热中约42%在辐射段提供反应热和升温,约51.5%在对流段被回收,约1.5%为热损失,其余为排烟损失〔2〕。裂解炉的节能正是围绕上述各部分来进行的。本文主要针对齐鲁乙烯装置近年来通过技术改造、新技术应用和精细化管理等措施，降低裂解炉能耗的工作进行简要介绍。 1.裂解炉技术改造，节能降耗 对裂解炉进行技术改造，往往是出于扩能、节能及提高原料灵活性等目的。2010年对GK-6（BA-107）进行了整炉裂解气体原料的技术改造，在增提高原料灵活性的同时又降低了能耗。 BA-107于2004年采用KTI的专有技术改造为GK-VI型裂解炉，开车一段时间后裂解炉存在排烟温度过高，热效率偏低的问题。为提高裂解炉的热效率，降低装置的能耗，需要对裂解炉进行改造。另外，GK-VI辐射段炉管采用双排排布，管径又小，换热面积较小，热强度比较大；同时，由于炉管采用双排，炉管受热不均，在高热强度下也会导致炉管弯曲；另外，原有炉管的底部导向结构，对施
中油吉林石化分公司60万吨/年乙烯装置改扩建项目 裂解炉基础施工技术方案 1.编制说明 裂解炉工程为60万吨/年乙烯装置改扩建项目的第一个分部工程，定于2004年5月18日正式开工，为确保工程质量达到国家施工验收规范要求并保证施工进度，特编制本施工方案。由于施工图纸未完全下发，本方案编制时仅考虑灌注桩与承台的施工，其它分项待图纸出齐后另行编制方案。施工中如遇不可预见的情况，应根据现场实际情况确定解决。 2.编制依据 .施工图纸 1705Ⅱ-800F-062-2、3；.地质勘测报告；. .采用的规范和标准 《建筑桩基技术规程》 JGJ94－94；《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 GB50202-2002；《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002； .甲方对工程施工进度的要求； .施工现场实际情况； 3.工程概况 .工程情况简介 新建裂解炉位于原裂解炉西侧，基础采用钻孔灌注桩，桩径φ400，桩身进入中风化岩至少500mm深，且桩长必须≥，桩数共计：241根(包括3根极限荷载试验桩)，承台为大体积砼结构，厚度1200㎜，砼量共计：791m3。 .现场情况 由于地质情况比较复杂，勘测与设计部门建议本工程采用边试验、边施工的方
式，施工的过程中不可予见的因素较多，基础下部原有管线保护给施工带来一定的难度，也对各有关单位（建设单位、施工单位、监理单位）的组织管理、协调配合提出了更高要求。 4.施工准备 .施工现场准备 施工人员入场，确定施工暂设区，布设施工所用模板、钢筋、砼原材料及脚手工具等堆放、加工场地； 各项机具、材料进场后，分规格、型号堆放尽量减少在厂内的二次倒运； 组织好施工所需人员、劳动力，选择技术能力强、业务素质好、质量意识高的管理人员及操作班组进行本项目施工。 动土证办理，定位测量基准点确定。 .施工技术准备 熟悉图纸并领会设计意图，设计交底，及时自审、会审； 确定施工方法，计算工程量，提出材料计划； 对施工人员进行技术培训，准备施工所需各种技术标准、规范并熟练掌握；5.施工方法 .施工程序 定桩位→地表草坪清理→土方开挖→试钻→钻孔→验孔→下钢筋笼→砼浇注→砼养护→凿桩头→桩检测→砼垫层→承台钢筋绑扎→承台砼浇筑→拆模→土方回填 .施工方法 灌注桩 根据甲方要求，定出试验桩位后在桩孔处采用人工破除原有草坪及下部土方，首先进行3根试验桩的施工，即需要钻孔机第一次布设钻孔，试验桩施工结束后，撤除钻孔机，进行机械挖土，由于桩位站装置西侧消防检修道路，故需
裂解炉辐射段炉管堵塞原因分析及对策 张维祥 （中国石油吉林石化公司乙烯厂，吉林，132022） 摘要：辐射段炉管堵塞是乙烯装置裂解炉常见故障之一。文中叙述了吉化大乙烯装置裂解炉辐射段炉管堵塞的主要现象和有效的处理措施，并阐述了辐射段炉管堵塞的主要原因，为同类装置避免类似现象发生和处理提供了依据。 关键词：裂解炉；辐射段炉管；堵塞 中国石油吉林石化公司乙烯厂（以下简称吉化乙烯）始建于1993年，1996年9月一次性开车成功，原装置共有六台LSCC1-1型“门式”裂解炉（F0101～F0601），裂解原料石脑油、轻柴油、加氢尾油及循环乙烷/丙烷等，单台乙烯生产能力为60 kt/a，采用五开一备的生产方式，规模为300 kt/a 乙烯。在2001年吉化乙烯进行了一期扩能改造，新建了一台PyroCrack6型裂解炉（F0701），裂解原料为装置自产的循环乙烷及丙烷，使吉化乙烯的生产能力达到了380 kt/a。在2004年吉化乙烯进行了二期扩能改造，新建了两台PyroCrack1-1SR型“门式”裂解炉（F0801～F0901），裂解原料为石脑油、循环乙烷/丙烷，单台炉乙烯生产能力为120 kt/a，在二期改造过程中，为了实现装置生产能力达到700 kt/a的目标，结合原有六台裂解炉运行情况，2004年6月至2005年10月先后对F0101～F0601裂解炉进行了扩能改造。改造采用KTI技术，将原有LSCC1-1型炉管更换为GK-6型炉管，单台裂解炉乙烯生产能力由原来的60 kt/a提高到80 kt/a以上。改造内容包括更换辐射段炉管、对流段部分管束（高压蒸汽过热段）、底部火嘴、增加除焦罐及燃料控制系统等。2007年11月，由于裂解炉周期的影响，新建了一台裂解炉（F1001），提高了裂解炉的备用系数，保证了装置的满负荷运行。 从开车至今，裂解炉辐射段炉管在运行及升温过程中多次出现堵塞现象，给裂解炉的安全运行甚至是装置的平稳运行都带来严重威胁。下文对吉化乙烯装置裂解炉辐射段炉管堵塞的情况进行了总结分类和深入分析原因，并提出相应对策。 1.处于横跨段集合管末端的炉管堵塞 2004年至2005年F0101～F0601裂解炉改造后，两侧高温的烃/蒸汽混合物离开对流段，分别汇集到一根横跨段集合管然后进入辐射段炉管。每一根辐射段炉管进口，都装有一个临界流量文氏管（亦称文丘里管），以确保在正常的操作中有良好的流量分布。每台裂解炉有112个进口（每侧炉膛有56组），对应于112组 GK6型辐射段炉管。改造后设计运行周期为60天，但是实际运行20天左右时，多次出现处于横跨段集合管末端的炉管对应的废热锅炉出口温度迅速上涨，现场检查发现处于集合管末端的辐射段炉管上升管变得红亮（对应的下降管还是黑色的），有堵塞的迹象，虽然采取了对该组炉出口温度进行大幅度低控等措施，但不久该炉管还是会堵塞。2006年至2007年每年发生类似事件都在10次以上。 原因分析： 经过实际参数与设计参数对比发现，实际横跨压力远远低于设计值，确定原因为物料分配不均，物料
1、适用范围： 本方案仅适用于中原石油化工有限责任公司大修乙烯装置BA106裂解炉改造对流室炉管与工艺管道焊接。 2、编制依据： 2.1《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》————GB50236-98； 2.2《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》——SH3501-2002； 2.3《石油化工管式炉碳钢和铬钼钢炉管焊接技术条件》———SH3085-1997； 2.4《石油化工铬镍不锈钢、铁镍合金和镍合金焊接规程》——SH/T3523-2009； 2.5《石油化工异种钢焊接规程》—————————————SH/T3526-2004； 2.6《石油化工建设工程施工安全技术规范》————————GB50484-2008； 2.7中国石化工程建设公司与乙烯车间提供的设计图纸及资料； 3、工程概况： 3.1工程简述： 1）本工程为中原石油化工有限责任公司大修乙烯车间BA106裂解炉改造，对流段炉管、集合管、联箱全部更换，与炉管连接的外部工艺管道保护性拆装，辐射室原料线拆装；涉及到工艺管道焊接接头的材质为A106B、20#、20G、A312 TP304H、A312 TP347、A312 TP347H、A312 TP321H、A335 P11、A335 P22、A335-P11 +TP304H、A335-P22 +TP347H、 A335 P11+A335 P22；根据不同材质的特点采取相应的措施，确保焊接质量达到规范要求。 3.2工程特点： 1）主要施工难点是焊接接头种类繁多，既有同种、同类材料之间的连接，又有不同类型、不同材质之间的异种钢接头，管壁厚度较厚，空间预留小，安装作业面狭小，高空作业，加深施工人员作业难度。 3.3主要工程量： 1）对流室炉管焊接口为24道，寸D量为104寸。 2）对流室工艺管线焊接口为92道，寸D量约为508寸。 3）辐射室原料线焊接口为108道，寸D量为104寸。 4、焊接施工准备： 4.1技术准备： 1）施工前焊接技术人员应熟悉图纸及规范标准，编制施工技术方案。 2）焊接技术人员按图纸及规范要求，编写焊接工艺指导书，组织进行焊接工艺评定。
乙烯裂解炉的几种节能措施 裂解炉是乙烯装置的能耗大户，其能耗占装置总能耗的50%-60%。降低裂解炉的能耗是降低乙烯生产成本的重要途径之一。随着能源价格的不断上涨，国内外相关部门均加强了裂解炉节能措施的研究。裂解炉的能耗在很大程度上取决于裂解炉系统本身的设计和操作水平，近年来，裂解炉技术向高温、短停留时间、大型化和长运转周期方向发展。通过改善裂解选择性、提高裂解炉热效率、改善高温裂解气热量回收、延长运转周期和实施新型节能技术等措施，可使裂解炉能耗显著下降。 1 改善裂解选择性 对相同的裂解原料而言，在相同工艺设计的装置中，乙烯收率提高1%，则乙烯生产能耗大约相应降低1%。因此，改善裂解选择性，提高乙烯收率是决定乙烯装置能耗的最基本因素。通过裂解选择性的改善，不仅达到节能的效果，而且相应减少裂解原料消耗，在降低生产成本方面起到十分明显的作用。 （1）采用新型裂解炉。新型裂解炉均采用高温-短停留时间与低烃分压的设计。20世纪70年代，大多数裂解炉的停留时间在0.4s左右，相应石脑油裂解温度控制在800-810℃，轻柴油裂解温度控制在780-790℃。近年来，新型裂解炉的停留时间缩短到0。2s左右，并且出现低于0.1s 的毫秒裂解技术，相应石脑油裂解温度提高到840℃以上，毫秒炉达890℃；轻柴油裂解温度提高到820℃以上，毫秒炉达870℃。由于停留时间大幅度缩短，毫秒炉裂解产品的乙烯收率大幅度提高。对丁烷和馏分油而言，与0.3-0.4s停留时间的裂解过程相比，毫秒炉裂解过程可使乙烯收率提高10%-15%。 （2）选择优质的裂解原料。在相同工艺技术水平的前提下，乙烯收率主要取决于裂解原料的性质，不同裂解原料，其综合能耗相差较大。裂解原料的选择在很大程度上决定乙烯生产的能耗水平。通过适当调整裂解原料配置结构，优化炼油加工方案，增加优质乙烯原料如正构烷烃含量高的石脑油等供应，改善原料结构和整体品质，在提高乙烯收率的同时，达到节能降耗的目标。 （3）优化工艺操作条件。通过优化裂解炉工艺操作条件，不仅能使原料消耗大幅度降低，也能够使乙烯生产能耗明显下降。不同的裂解原料对应于不同的炉型具有不同的最佳土艺操作条件。对于一定性质的裂解原料与特定的炉型来说，在满足目标运转周期和产品收率的前提下，都有其最适宜的裂解温度、进料量与汽烃比。如果裂解原料性质与原设计差别不大，裂解炉最优化的工艺操作条件可以参照设计值。反之，则需要利用SPYR软件或裂解试验装置对原料重新评价，以确定最佳的工艺操作条件。 2 延长裂解炉运行周期 （1）优化原料结构与工艺条件。裂解原料组成与性质是影响裂解炉运行周期的重要因素。一般含氢量高、低芳烃含量的原料具有良好的裂解性能，是裂解炉长周期运行的必要条件。对不饱和烃含量较高的原料进行加氢处理，是提高油品质量的有效途径。当裂解原料一定时，工艺条件是影响裂解炉运行周期的主要因素。低烃分压、短停留时间和低裂解温度有利于延长裂解炉运行周期。但考虑到
国内一大型乙烯厂裂解炉爆炸原因及建议分析 摘要：乙烯是石油化工生产的重要基本原料之一，广泛应用于合成纤维、合成 橡胶、塑料的生产，乙烯的产量代表着一个国家石油化工发展的水平。我国已建 成了一批大型乙烯生产企业，还有大量生产乙烯的中小型企业遍布全国各地。乙 烯的发展不仅推动了石油化学工业的发展，在整个国民经济中也起着日益重要的 作用。然而，乙烯生产具有较大火灾、爆炸危险性，生产操作在高温压力条件下 进行，并且还有深冷操作，生产过程中物料多是气态，装置复杂，连续性强。因此，做好防火防爆工作极为重要。 关键词：乙烯；裂解；乙烯原料 引言 国内一大型乙烯厂裂解炉装置在暴雨中突然爆炸并起火，，现场蹿起40～50 米的火光，上空几乎被浓烟覆盖。事发后，当地紧急出动10多辆消防车和大批 人员前往扑救。居住在厂区周围的数千名群众紧急冒雨撤离，被疏散到安全地带。大火于当晚7时40分被控制。。据悉，爆炸点是厂区内的乙烯裂解装置二号炉。 1、什么是乙烯----------------------------- 2、我国乙烯原料概况----------------------- 2.1 我国乙烯原料构成-------------------------- 3、工艺火险分析 3.1 设备、管线、阀门泄漏是致灾的重要原因 乙烯厂内常备有大量液化气原料，裂解气也多以液态储存。储槽有一定压力，如槽体有不严密处，物料将会泄漏散发出来，遇明火而爆炸燃烧。 设备或阀门破裂造成高温原料和裂解气的泄漏是致灾的重要因素。例如某化 学公司的裂解装置曾因泄漏而喷出乙烯形成的云雾，仅30秒后即发生爆炸，2~3 分钟后又引起第二次爆炸，形成巨大的球形火焰，破坏了管道和设备，爆炸力相 当于数吨TNT炸药，损失严重。 3.2 高温裂解气火灾危险 高温裂解气，若遇生产过程中停水、水压不足，或误操作导致气体压力高于 水气压而冷却不下来，会烧坏设备而引起火灾。 裂解反应温度远远高于物料的自燃点，一旦泄漏，便会立即发生自燃。 3.3 管式裂解炉易产生结焦 裂解过程中，由于二次反应，在裂解炉管管内壁上和急冷换热器的管内壁上 结焦，随着裂解的进行，焦的积累不断增加，影响管壁的导热性能，造成局部过热，烧坏设备，甚至堵塞炉管，引起事故。 3.4 高压分离系统有爆炸危险 分离操作在压力下进行。若设备材质有缺陷、误操作造成负压或超压；或压 缩机冷却不够、润滑不良；或管线、设备因腐蚀穿孔、裂缝，引发设备爆炸或泄 漏物料着火。 3.5 深冷分离易发生冻堵 深冷分离在超低温下进行。若原料气或设备系统残留水分，深冷系统设备就 会发生冻堵胀裂而引起爆炸着火。例如1990年12月，大庆乙烯裂解炉516#冷箱因此焊缝裂开，导致可燃气大量泄漏；幸亏发现及时，采用氮气和水蒸气掩护烯释，才避免了一起重大火灾、爆炸事故。 3.6 加氢过程火险性较大
常用乙烯裂解炉简介 ①鲁姆斯公司的SR叫裂解炉 鲁姆斯公司的SRT型裂解炉（短停留时间裂解炉）为单排双辐射立管式裂解炉，已从早期的SRT-I型发展为近期的SRT-VI型。 SRT型裂解炉的对流段设置在辐射室上部的一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。对流段内设置进料、稀释蒸汽和锅炉给水的预热。从SRTM型炉开始，对流段还设置高压蒸汽过热，由此取消了高压蒸汽过热炉。在对流段预热原料和稀释蒸汽过程中,一般采用一次注入蒸汽的方式，当裂解重质原料时，也采用二次注汽。 早期SRTS裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴烧燃料气，为适应裂解炉烧油的需要，目前多采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合的布置方案。底部烧嘴最大供热量可占总热负荷的70%。SRT-m型炉的热效率达93.5%。图1 — 21为SRT?裂解炉结构示意图。 ②斯通-伟伯斯特（S.W）公司的USCffi裂解炉 S.W的USCS解炉（超选择性裂解炉）为单排双辐射立管式裂解炉，辐射盘管为W型或U型盘管。由丁采用的炉管管径较小，因而单台裂解炉盘管组数较多（16-48组）。每2组或4组辐射盘管配一台USXffl（套管式）一级废热锅炉，多台USX废热锅炉出口裂解气再汇总送入一台二级废热锅炉。近期开始采用双程套管式废热锅炉（SLE）,将两级废热锅炉合并为一级。 USC?裂解炉对流段设置在辐射室上部一侧，对流段顶部设置烟道和引风机。对流段内设
有原料和稀释蒸汽预热、锅炉给水预热及高压蒸汽过热等热量回收段。大多数为一个对流段对应一个辐射室，也有两个辐射室共用一个对流段的情况。 当装置燃料全部为气体燃料时，US卵裂解炉多采用侧壁无焰烧嘴；如装置需要使用部分液体燃料时，则采用侧壁烧嘴和底部烧嘴联合布置的方案。底部烧嘴可烧气也可烧油，其供热量可占总热负荷的60% -70%。 由丁USC型裂解炉辐射盘管为小管径短管长炉管，单管处理能力低，每台裂解炉盘管数 较多。为保证对流段进料能均匀地分配到每根辐射盘管，在辐射盘管入口设置了文丘里喷管 图1-22是USC?裂解炉结构示意图 烟简 引风机支架* 总曾 图1-22 USC型裂解炉结构示意图 ③凯洛格（Kellogg）公司的毫秒炉 凯洛格公司的毫秒炉为立管式裂解炉，其辐射盘管为单程直管。对流段在辐射室上侧， 原料和稀释蒸汽在对流段预热至横跨温度后，通过横跨管和猪尾管由裂解炉底部送入辐射管, 物料由下向上流动，由辐射室顶部出辐射管而进入第一废热锅炉。裂解轻轻时，常设三级废热锅炉；裂解8留分油时，只设两级废热锅炉。对流段还预热锅炉给水并过热高压蒸汽。热效率为93%。 毫秒炉采用底部大烧嘴，可烧气也可烧油
1裂解炉安装方案 1.1编制说明 此方案主要对裂解炉的施工顺序、施工方法、施工技术要求、交叉施工、注意事项进行了重点叙述。对于施工网络计划以及主要施工机具、劳动力需用计划也作了较详细的叙述。 本方案不包括炉管焊接；吹扫、试压；引风机单机试车；筑炉工程。 1.2裂解炉结构简述 裂解炉是由钢结构、设备、管道、筑炉等结构组成的综合块组合体。每台裂解炉由引风机、汽包、废热锅炉、对流盘管、辐射盘管、燃烧器和视孔、检修门等附件及主体钢结构等组成。主体钢结构由辐射段、对流段及附属构架等组成。 1.3准备工作 1.3.1技术方面工作准备 1）认真作好设计交底和图纸会审工作。 2）熟悉图纸和资料，编制切实可行的施工方案。 3）详细向施工班组进行技术交底。 1.3.2现场准备 1）修通道路，平整施工现场，选定材料、构件存放场地。 2）接通水源、电源，按平面布置图放置焊接集装箱及工具、休息室集装箱。 3）铺设制造拼装平台。 4）设置塔吊（QTZ-200型起重机）。 5）在安装工作开始之前，要对设备构件进行清点和检查，以确认是否够数，是否有损坏和变形，几何尺寸是否能满足要求，在清点和检查过程中要实作好记录。 1.3.3基础 1）作好基础检查验收工作，对基础座标位置、外形尺寸、标高、表面平整度等项检查，并做好记录。 2）基础处理：基础表面铲平整，清除浮土、沙砂、划好中心线，测量好各基础的标高及之间对角线。 3）垫铁准备（斜垫铁、平垫铁等）。
1.4 施工顺序及网络计划 1.4.1 施工顺序的原则 先施工F-1110和F-1120炉，再施工F-1130和F-1140炉，后施工F-1150、F-1160和F-1170炉；先施工下段结构，后施工上段结构；先施工主体结构，后施工附属结构；先施工钢结构，后施工炉管系统；先施工炉本体，后施工附属设备。 1.4.2 施工顺序 准备工作→辐射段和过渡段炉体施工→对流段钢结构施工→对流段盘管施工→对流段墙板、烟道箱和筑炉交叉施工→辐射段炉顶及对流段炉顶以上钢结构施工→视孔、燃烧器等附件检查及施工→弹簧支吊架及配重系统安装→辐射盘管安装→辐射段筑炉→对流段连接管的施工→连接梁的施工→烟道及风机安装→废热锅炉安装→汽包安装→炉体配管→跨越管道及汽包配管施工→废热锅炉与汽包连接管安装→梯子、平台、栏杆随各段安装→防腐随各工序施工→水压试验和气压试验→弯头箱安装→风机试车→管及设备保温→烟囱安装→检查、验收、交工存档。 1.4.3 网络计划 注：序号1至序号23段的工作在2004年3月~2004年9月间完成，序号43至序号45段的工作在2004年10月~2004年11月间完成。 此网络计划必须和下面的序号说明配合使用。 裂解炉施工网络计划序号说明： 1）序号1-23为主体钢结构施工顺序号：1、施工准备工作；2、基础验收及构件、设备检验；3、辐射段墙板在平台上拼装、焊接；4、安装辐射段墙板；5、安装辐射段炉底；6、安装辐射段侧上方的过渡段；7、安装辐射段炉顶；8、辐射段、过渡段确定中心，并调整各部位符合要求；9、自检、共检；10、二次灌浆；11、搭设脚手架；12、辐射段、过渡段及护柱板的焊接；13、对流段钢架施工；14、安装两炉对流段之间横梁；15、安装上部钢结构；16、
管式裂解炉及其工艺流程 管式裂解炉是用于烃类裂解制乙烯及其联产品的一种生产设备，为目前世界上大型石油化工厂所普遍采用。 组成 管式裂解炉是在炉管内进行烃类裂解反应的设备。主要由辐射室(炉膛)、对流室、烟囱和供给热源的喷嘴组成。燃料油从喷嘴喷到炉膛内燃烧，生成的烟气流经对流室后从烟囱排出。辐射室、对流室内均装有炉管，原料油在炉管内加热到所需温度进行裂解反应生成裂解气(烯烃)，裂解气经急冷后进入分离装置。炉管选用合金钢浇铸管。由于温度和流速对炉管内裂解反应产品有重大的影响，因而要求严格控制炉管长度方向的温度分布及产品在炉管内的停留时间，对炉型选择、喷嘴及炉管的布置都有特别的要求。 发展 早期的管式裂解炉是沿用石油炼制工业的加热炉的结构采用横置裂解炉管的方箱炉。反应管放置在靠墙内壁处，采用长火焰烧嘴加热，炉管表面热强度低，约为85～125MJ/(mh)。20世纪50年代，裂解炉结构有较大改进，炉管位置由墙壁处移至辐射室中央，并采用短焰侧壁烧嘴加热，提高了炉管表面热强度和受热均匀性。热强度可达210MJ/(mh)。至60年代，反应管开始由横置式改为直立吊装式，这是管式炉的一次重大技术改进。它采用单排管双面辐射加热，进一步把炉管表面热强度提高到约250MJ/(mh)，并采用多排短焰侧壁烧嘴，以提高反应的径向和轴向温度分布的均匀性。美国鲁姆斯公司短停留时间裂解炉（简称SRT炉）是初期立
管式裂解炉的典型装置。现在世界上大型乙烯装置多采用立式裂解反应管。 种类 早年使用裂解管水平布置的方箱式炉，由于热强度低，裂解管受热弯曲，耐热吊装件安装不易，维修预留地大等原因，已被淘汰。由于裂解管布置方式和烧嘴安装位置及燃烧方式的不同，管式炉的炉型有多种。管式裂解炉种类较多，按炉型分为方箱炉、立式炉、梯台炉等；按炉管布置方式分为横管式和竖管式裂解炉；按燃烧方式分为直焰式和无焰辐射式裂解炉等。近年各国竞相发展垂直管双面辐射管式裂解炉，炉型各具特色，其中美国炉姆斯公司开发的短停留时间裂解炉采用的国家较多。 反应管材料 过去，一般采用主要成分为含镍20％、铬25％的HK-40合金钢作为裂解反应管材料,可耐1050℃高温。由于工艺要求进一步提高炉管表面热强度，至70年代以后又改用含镍35％、铬25％的HP-40合金钢,可耐1100℃高温。反应管管径为2～7in（1in等于2.54cm），用离心浇铸法制成，内部经机械加工平整以减少反应过程的结焦。 炉型 目前国际上应用较广的管式裂解炉有短停留时间炉、超选择性炉、林德- 西拉斯炉、超短停留时间炉。 1、短停留时间炉 是鲁姆斯公司在60和70年代开发的炉型（SRT）,有三种:即SRT-、SRT-1及SRT-型，其中SRT-又可分为高选择性(HS)和高生产能力(HC)两种。SRT-
乙烯裂解炉的结焦原理及其抑制方法 摘要：本文介绍了乙烯裂解炉结焦的原因及危害性，分析了裂解炉结焦的影响 因素，同时对装置现状进行了分析，并提出了抑制裂解炉结焦的措施，以实现裂 解炉的平稳安全长期运行。 关键词：裂解炉；烃类；结焦；措施 前言 在烃类裂解过程中，生成乙烯，丙烯，丁二烯等产物的同时，会结焦生炭。 结焦过程一般发生在对流段、辐射段和废热锅炉工艺侧。随着结焦过程的加剧， 管内流动阻力和传热过程恶化，导致管内压降增大、辐射炉管表面温度和废热锅 炉出口温度升高，迫使裂解炉进行周期性停料清焦，严重影响裂解炉的正常运行，造成经济损失。 1、结焦原因及危害性 在乙烯裂解装置中，裂解炉和急冷锅炉内的结焦是影响乙烯装置长周期运行 的大问题。产生结焦的原因是：（1）原料烃在裂解反应中的高温二次反应形成 的脱氢成碳反应；（2）高温裂解气进入急冷锅炉内，高沸点组分在低温管壁上 冷凝后长时间与高温裂解气接触而发生脱氢、缩合等反应形成含氢量极低的焦垢。 结焦会引起两个方面的后果，对生产装置具有严重的危害性。一是结焦会使 裂解炉管的传热性能下降，为了维持管内物料的正常温度，必然要提高炉管外壁 的温度，这样很容易达到炉管金属材料所承受的高温极限而损伤炉管。另一方面，炉管内结焦会使管径变小，在处理量不变时，物料在炉内的停留时间将减少，炉 管内的压力降也会增大，这种裂解工艺条件的变化可使裂解的选择性变坏，致使 目的产物乙烯的收率显著下降。 2、影响裂解炉结焦的主要因素 2.1 原料性质 烃类裂解过程中结焦主要由原料中的芳烃化合物以及裂解气二次反应物形成。原料中芳烃与烯烃含量愈多，结焦速率也就愈快。 （1）芳烃因素。对芳烃指数较高的裂解原料，在中度裂解时，结焦母体主要来自裂解原料中的芳烃；深度裂解时，结焦母体主要来自于裂解炉辐射段生成的 烯烃、双烯烃经聚合、环化脱氢缩合生成的稠环芳烃；对芳烃指数较小的裂解原料，在中深度裂解时，结焦母体来自裂解炉辐射段生成的烯烃、双烯烃聚合、环 化脱氢缩合生成的环芳烃和稠环芳烃。 （2）原料“分层”。石脑油是一种多馏分的油品，进入贮罐后存在严重的“分层”现象。从同一石脑油罐的不同部位取样分析，石脑油刚切完罐时原料以重组分为主，其中芳烃含量较高，炉管容易结焦。 （3）烯烃因素。烯烃裂解可发生断链、脱氢、二烯合成、芳构化等反应，在高温下易于缩合成芳香烃、环烷烃和环烯烃，焦炭生成较多，所以原料中烯烃越 少越好。当分离操作不稳定时烯烃含量高，炉管结焦的速度快。 2.2 裂解温度 烃类裂解主要是断链和脱氢反应，均为强吸热反应，必须在高温下对系统提 供足够的热量，从化学平衡的角度考虑，提高反应温度，吸热反应的平衡常数增大，能使化学反应平衡转化率增高；从反应动力学的角度分析，提高裂解温度能 增加一次反应目标产物对二次反应的相对速度；但考虑到热力学，裂解温度提高，导致裂解深度增加，二次反应加快，因此结焦速率会加快。