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，采取相应的处理措施后，
再进行大面积机械挖土。根据土方开挖界限，探坑开挖尺寸：宽1000㎜，深2500㎜（动土证），探坑每边长出承台边线外1500㎜（39400×22900㎜）；为避免基础土层免受扰动，控制机械挖土标高：基坑底部预留200厚土层，待灌注桩施工结束后，利用人工清底，挖出土方由1t翻斗车外运，基坑底部承台边线外留置1500㎜的钻机、承台模板施工操作作业面（附图1）；
为防止基坑开挖后出现雨水天气，基坑内大量入水，在开挖基坑的四侧设置排水明沟：宽500㎜、深300㎜，沟底设%纵坡。基坑西北角处设置集水坑：半径300㎜、深600㎜。集水坑内放置污水泵抽水，污水排放于消防道路的雨水井内；
土方开挖结束后，第二次布设钻孔机，钻孔机采用坑下作业，故挖土时要考虑钻孔机下坑坡道，鉴于钻孔机的施工操作需要，根据现场实际情况在基坑外边桩的外侧增加5m宽的作业面（附图1），同时考虑坑内桩孔土外运；
现场设立砼搅拌站，1t翻斗车运送砼，12m长φ50振捣棒振捣，鉴于地下土质较差，预算定额中的砼30%充盈系数将相应增加，具体增加的砼量应由甲方或监理现场确定；
灌注桩施工采用长臂螺旋转干作业成孔、灌浆机浇筑砼的施工工艺；
移车就位进行钻孔，为简化工序，便于控制质量，可先以10几根桩为单位钻至7～8m ，然后再一次将其钻至设计深度并进行砼的灌注，钻孔过程中注意做好记录，桩孔钻进过程中，对孔口的积土随时进行清理；
砼灌注时，移走成孔机械，将灌浆机就位，预制砼桩尖对正孔口，砼套管抵住桩尖并缓慢地下放至孔顶约1 m左右，下放时不得扰动孔壁土层。然后将加工好的钢筋笼采用汽车吊放入套管内，再安装砼料箱；
灌注砼，桩管内灌满砼后，先振动5～10s ，再开始拔管，边振边拔每拔～停拔振动5～10s ，如此反复，直至灌桩结束；
按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》要求灌注桩桩顶标高至少要比设计标高高出 m，砼浇筑量相应增加。当桩强度达到70％以上，进行桩基完整性检测，抽检数量70根。
承台
模板工程
.1砼垫层模板采用100*100㎜木方，外加固采用措施采用Φ20螺纹短钢筋，间距500㎜设置，钉入坚实的土层内，砼垫层上沿承台基础边缘、承台模板内侧和水平距垫层边缘1900㎜处预埋Φ20螺纹短钢筋用以加固承台模板（附图2）；.2承台模板采用组合钢模板，模板粘灰面涂刷脱模剂，接缝处用透明胶带封堵。支模采取纵横双向加固措施：横向加固采用φ48*脚手钢管，间距500㎜，共计四道；纵向加固采用φ48*脚手钢管，间距800㎜，用8#铁线与模板连接拧紧，斜撑支护采用100*100㎜木方或脚手钢管，间距500㎜，支撑在基坑坚实的土层上；
.3模板垂直度控制：采用Φ20螺纹钢筋以450，L=2600㎜，间距1800㎜支撑模板上部（附图3）。
钢筋工程
.1承台钢筋机械连接采用单面帮条焊接，加工半成品水平运输采用手推车，运距240m（施工暂设区距裂解炉施工现场相距240m），垂直运输采用φ48*脚手钢管绑扎马道，上铺钢跳板，钢跳板踩踏表面绑扎防滑木条（附图1）；.2在砼垫层上与承台下层钢筋网之间设置100*100*40㎜@1000高强度（M10）水泥砂浆垫块，留置钢筋保护层厚度。上、下层钢筋网之间纵横设置Φ20@1000㎜铁马（附图4）架立钢筋，以保证钢筋网间距不变；
.3柱插筋：钢筋底部与底板下层网筋绑扎连接，四角钢筋与底网筋焊接，
砼工程
.1承台砼分层浇筑，并保证砼上下层之间不留施工缝，每层砼的浇筑厚度300㎜，浇筑方向由⑧~①轴整幅浇注，砼接茬、间歇时间不超过2小时；
.2为保证大体积砼浇筑施工质量，砼采用现场搅拌，运输采用砼地泵运输送至施工地点浇筑，泵管接长约300m，泵管过道和过模板须绑扎φ48*脚手钢管的架空措施，必须保证路线畅通，砼供应、浇筑连续不间断；
.3砼养护：由于大体积砼内部水泥水化热较大，应控制砼内部与表面温差不超过25℃，建议使用水化热较低水泥（如矿渣水泥），须采取必要的控制水泥水化热的措施：砼浇筑完成后2小时，用塑料布将砼整体包裹保水养护，形
成保温大棚体系，降低棚内与室外热量的交换，当砼内外温差呈逐渐缩小趋势后，不可马上撤除塑料布，直至塑料布内部与室外温差接近时，才能撤除养护措施，砼养护期约10天左右；
.4采取测温措施监控砼强度增长过程，掌握水泥水化热趋势，当砼内外温差呈逐渐缩小趋势时（一般在砼浇筑完成5天以后），经各方认定后，方可停止测温。测温设专职人员（2人），每2小时测量一次，并做好测温记录；
.5砼浇筑过程中，按施工验收规范要求制作标养和同条件试块，浇筑完毕后，用 m长的木方将其表面刮平，用铁抹子压光平整。
6.施工技术组织措施计划
.质量要求和保证质量措施
所有材料进场必须经检验合格并报监理单位批复后方可使用；
严格按配合比投料，各项材料用量允许偏差（按重量计）：水泥、水、外加剂不得超过2％；砂石不得超过3％；
及时作好自检、专检、交接检以及隐蔽检查和质量签证；
砼浇筑前，必须经技术员签发砼搅拌通知单，质检员对钢筋、模板进行检查验收后，在通知单上签字确认；
砼运输过程及浇注前，质检员检查砼质量，如出现离析现象，必须在浇注前进行二次搅拌；
砼浇筑时严格按控制标高施工，振捣时要求振捣器快插慢拔，振捣均匀，杜绝蜂窝、麻面、露筋现象的出现；
按规范要求留置砼试块并放入标养箱内进行养护，养生措施及时有效。
.质量检验计划见附表
.安全消防技术措施
施工中严格执行安全操作规程并遵守厂区的有关安全规定；
进入现场必须戴好安全帽，高空作业系安全带；
施工前对所有操作人员进行安全教育并做好记录；
根据办理的动土作业证，由甲方指示的地下隐蔽物情况，确定特殊部位的开挖方法，土方开挖注意地下埋藏物，并及时与甲方协调，保证基础挖土顺利进
行；
所有用电机械、设备设专人管理，实行“一机一闸一保护”，严禁非操作人员乱碰乱动；
雷雨、大风天气应停止作业；
夜间施工要有足够的照明；
其他未明事宜，遵守本工种安全操作规程。
.降低成本技术措施
为减少木材大量消耗，降低投入和安全防火隐患，利于文明施工，砼模板支撑体系采用组合钢模板和钢脚手杆，便于管理和周转利用，节约费用投入；
由于商品砼价格较高，且砼运输过程质量不易控制，所以砼采用施工现场搅拌，提高了砼的入模时间，人力资源的作用得以充分利用、调配；
尽一切可能降低材料浪费，建立健全岗位职责，合理调配资源，提高材料利用率，建立奖罚制度，鼓励勤俭节约，对出现违反制度的情况，要严惩重罚；
严格把好质量关，加强质量意识和成品及半成品保护措施，提高职业素养，每个工种都要做到“工完、料净、场地清”。
.特殊技术组织措施
本项目施工将砼分项列为特殊控制工序；
搅拌站控制
.1严格控制砼搅拌站投料计量，砼原材料进场附带质量合格证明文件，并对其进行复验，计量设置磅秤，正确执行砼配合比；
.2施工使用的砂、石根据气候的变化（如雨天、空气潮湿或温差变化较频繁）情况不定期测定其含水率，调整搅拌砼的用水量；
.3搅拌或值班人员随时了解砼的浇注情况，正确掌握须用量，监督加料斗的投料顺序（石子→水泥→砂）正确填写砼浇筑日记，内容完整；
.4搅拌前、后台及出料口等处散落的砼、砂、石、水泥随时清理，回收再利用，搅拌机内余料及清洗搅拌机的污水不得任意排放，应在指定场所处理。
砼施工控制
.1提高砼的入模时间，砼运输采用砼输送地泵，砼骨料采用小粒径（5～20㎜）
砾石，室外温度偏高时，泵管要及时采取遮阳或降温（如浇冷水）措施；.2浇筑砼时，不得任意加水，不得冲击模板（振动棒头距离模板不大于振动器作用半径的1/2）和取掉模板支撑，设专人经常观查钢筋、模板及其支撑体系的情况，当发生变形或移位时，及时采取措施修整；
.3插入式振动器垂直自然插入，棒体插入砼的深度不超过棒长的2/3～3/4，作逐点移动，顺序前进，对于分层浇筑砼，振捣棒要在振捣本层砼的同时，应插入下一层砼50㎜，确保本层砼与前层砼良好的衔接成为整体；
.4加强砼试块养护，控制标养温度在28±2℃之内，湿度大于90%，标养试块养护期不得超过28天，建立试块养护台帐及标识；
.5预防质量通病，认真贯彻“质量终身责任制”，及时排除施工过程中的安全、质量隐患，上道工序未验收合格或不具备施工条件，禁止浇筑砼。
7.资源需求计划见附表
附表1 施工机具动员计划
附表２施工措施用料计划
附表３劳动力动员计划
8.施工进度计划
注：此施工进度计划按绝对工期考虑，可根据施工情况适当调整。
9.附录
.附表
.计算书
计算依据：《建筑施工手册》 17 模板工程
新浇砼的侧压力，砼承台高H=1200㎜
F 1=γ
C
H=25*=30（KN/㎡）
F 2=γ
C
t
β
1
β
2
V1/2=*25*(200/20+15)***2 =（KN/㎡）
取两者中小值，即F
2
=（KN/㎡）振捣砼产生的荷载
取（KN/㎡）
荷载组合
F=*4+*=（KN/㎡）
模板支撑体系验算
钢模板验算：抗弯强度验算
m2/2=F**2502/2*103=*104(N.㎜)
M=q
1
查《建筑施工手册》 2 施工常用结构计算中受弯构件的抗弯承载能力公式：
=215 N/㎜2(可)
σ=M/W=*104/*103=㎜2 m 内钢楞验算 .1抗弯强度验算：按三跨连续量计算 M==***8002/1000=*104(N.㎜) 查《建筑施工手册》 2 施工常用结构计算中受弯构件的抗弯承载能力公式： =205 N/㎜2(可) σ=M/W=*104/*103= N /㎜2 m .2挠度验算 ω=100EI=***8004/100**105**104 =㎜<㎜(可) 结论：根据计算结果，砼模板及其支撑系统的刚度、强度、整体稳定性符合施工质量验收规范要求。 灌注桩工程质量检验计划 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 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 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。 乙烯装置裂解技术进展及其国产化历程 王子宗，何细藕 （中国石化工程建设有限公司，北京100101） 摘要：简述了蒸汽裂解技术的发展过程、发展方向以及目前的现状。介绍了目前裂解技术在与辐射炉管相关技 术、与节能环保相关技术、大型化、裂解炉改造、先进控制及优化等方面的主要进展，并介绍了哪些技术效果 好、哪些技术仍然存在问题。简要回顾了中国石化北方炉（CBL）裂解技术的发展过程，以及工艺国产化、设备 国产化、工程设计国产化以及大型化的情况。介绍了CBL 裂解技术在裂解炉节能改造、天津与镇海1000 kt/a 乙 烯装置中的工业应用情况、150 CBL-Ⅶ型kt/a 裂解炉的工业应用情况及200 kt/a 裂解炉的开发情况。最后指出了 蒸汽裂解技术取得突破进展所存在的瓶颈在于防止结焦，总结了CBL 技术经历30 年发展并最终进入国际市场的 过程中每个阶段所解决的问题。介绍了CBL 裂解技术特点，并指出了其与国外技术相比所占的优势。 关键词：蒸汽裂解；裂解炉；北方炉；国产化 中图分类号：TQ 02 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2014）01–0001–09 DOI：10.3969/j.issn.1000-6613.2014.01.001 Progress of cracking technology of ethylene plant and its development in China WANG Zizong，HE Xi’ou （Sinopec Engineering Incorporation，Beijing 100101，China） Abstract：The development history，direction and current status of steam cracking technology are reviewed. The major progress of steam cracking technology in recent years include the technology related to the radiant coil，energy saving and environmental protection，single furnace capacity increase，revamp of cracking furnace，advanced control and optimization in operation. Some technologies have good effect in operation，and some technologies have problems or need to make improvement. The development history of Sinopec CBL steam cracking technology is reviewed，and the following aspects are included：process technology，major equipment domestic fabrication， engineering design and large-scale of cracking furnace capacity. The application of CBL cracking technology in furnace revamp，Tianjing and Zhenhai 1000 kt/a ethylene unit is introduced. The application of 150 kt/a CBL-Ⅶ cracking furnace and the development of 200 kt/a CBL cracking furnace are also introduced. The bottleneck of steam cracking technology is pointed out to be the anti-coke technology，and the problems solved in the different stages during 30 years 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 ······ · ···········经验交流收稿日期：2012-04-10；修回日期：2012-04-16 乙烯裂解炉的优化操作标定 周丛张永刚李蔚郏景省 （中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京100013） 摘要介绍了乙烯裂解炉产物含量标定的目的、意义及方法，以某100kt/a 乙烯裂解炉操 作优化为实例，对该裂解炉在不同工艺条件下的含量进行标定，根据标定结果对操作条件 进行了优化。结果表明，将操作条件调整后，裂解温度从815℃降低至805℃，裂解炉双烯 的质量分数提高0.84个百分点。 关键词裂解炉；收率；标定；优化 中图分类号TQ221.21+1文献标识码B DOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2012.03.020 乙烯工业是石油化工的龙头，裂解炉则是乙烯生产的核心，是乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃等重要化工原料的主要生产装置[1]。国内裂解炉技术早期以引 进国外技术为主，国外几大裂解炉专利商设计的裂 解炉在国内都有应用。20世纪80年代，国内开始开 发国产裂解炉[2]。至1984年投产第1台裂解炉，陆续推出了CBL-I ～CBL-VII 型裂解炉，在产裂解炉单炉生产能力达到150kt/a ，单套乙烯装置生产能力1Mt/a 。裂解炉建设时，裂解炉专利商提供的裂解炉工艺包以及设计资料均以设计原料性质和负荷为基础。但在生产中，乙烯装置的裂解原料往往与设计条件并不相同，且上、下游的调整以及生产调度需要，负荷也会发生变化。此时，设计工艺条件并不是最佳操作条件，如果照搬设计参数进行操作，显然会影响装置效益。要优化裂解炉操作，就要掌握具体裂解炉的产品组成。对裂解炉产物进行含量标定是获得裂解炉目标产物收率行之有效的方法。对裂解炉以至具体某组炉管的产品含量分布进行实时取样，标定产品分布，由此可以准确判断标定对象的运行状况，作为裂解炉优化的依据。1收率标定方法及意义1.1方法裂解炉收率标定就是通过对裂解炉废锅出口的裂解产物、水蒸汽混合物进行计量、样品采集，并分析气、液相样品组成，计算得到裂解产物的产品收率分布。 裂解炉收率标定过程如图1所示。 图1裂解装置现场取样 Fig 1Fieldsampling of cracking facilities 裂解炉收率标定方法如下： 1)裂解产物和水蒸汽混合物经废锅出口侧线进入取样换热器； 2)经过换热冷却后的气液混合物，进入现场取样设备，经过水冷、冰冷等步骤，使水及裂解产物重组分冷凝，分离收集； 3)气相产物进行计量、采样； 4)分析气、液相样品，得到各自的详细产物组成； 5)根据气、液相产物组成和标定的气、液相质量，计算得到裂解炉产物组成。 在标定过程中，同时记录裂解炉操作工艺条件，标定得到的产品收率即与操作条件对应，可作为裂解炉精细控制、优化操作的数据基础。 1.2意义 裂解炉收率标定，可应用在以下方面： 1)对裂解炉进行评价分析，即通过某原料在具 体操作条件下的裂解产物分布来判断裂解炉所存在 的系统误差。把裂解炉产品收率分布与模拟计算软件计算得到的该原料在该操作条件下的产品收率进行对比，得到该裂解炉存在的系统偏差（最常见的是周丛等乙烯裂解炉的优化操作标定经验交流·58·乙烯裂解炉工作流程
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