乙烯裂解爐

乙烯裂解爐分為對流段和輻射段。一般地說,對流段作用是回收煙氣余熱,用來預(yù)熱并汽化原料油,并將原料油和稀釋蒸汽過熱至物料的橫跨溫度,剩余的熱量用來過熱超高壓蒸汽和預(yù)熱鍋爐給水。在原料預(yù)熱汽化過程中,注入稀釋蒸汽,以降低原料油的汽化溫度,防止原料油在汽化過程中焦化。裂解爐對流段每一組盤管主要由換熱爐管(光管或翅片管)通過回彎頭組焊而成,端管板和中間管板支持起爐管,有些盤管的進(jìn)出口通過集箱匯集到一起。每一組盤管的四周再組對上爐墻,則構(gòu)成一個模塊。

乙烯裂解爐要根據(jù)工藝特點(diǎn)定制的.目前我們國內(nèi)的乙烯裝置工藝包多是買國外的先進(jìn)工藝技術(shù)專利，裂解爐根據(jù)工藝設(shè)計由設(shè)計方指定的幾個廠家進(jìn)行投標(biāo)產(chǎn)生.

裂解爐是乙烯裝置的能耗大戶，其能耗占裝置總能耗的50%-60%。降低裂解爐的能耗是降低乙烯生產(chǎn)成本的重要途徑之一。隨著能源價格的不斷上漲，國內(nèi)外相關(guān)部門均加強(qiáng)了裂解爐節(jié)能措施的研究。裂解爐的能耗在很大程度上取決于裂解爐系統(tǒng)本身的設(shè)計和操作水平，近年來，裂解爐技術(shù)向高溫、短停留時間、大型化和長運(yùn)轉(zhuǎn)周期方向發(fā)展。通過改善裂解選擇性、提高裂解爐熱效率、改善高溫裂解氣熱量回收、延長運(yùn)轉(zhuǎn)周期和實(shí)施新型節(jié)能技術(shù)等措施，可使裂解爐能耗顯著下降。

1. 改善裂解選擇性

對相同的裂解原料而言，在相同工藝設(shè)計的裝置中，乙烯收率提高1%，則乙烯生產(chǎn)能耗大約相應(yīng)降低1%。因此，改善裂解選擇性，提高乙烯收率是決定乙烯裝置能耗的最基本因素。通過裂解選擇性的改善，不僅達(dá)到節(jié)能的效果，而且相應(yīng)減少裂解原料消耗，在降低生產(chǎn)成本方面起到十分明顯的作用。

(1)采用新型裂解爐。新型裂解爐均采用高溫-短停留時間與低烴分壓的設(shè)計。20世紀(jì)70年代，大多數(shù)裂解爐的停留時間在0.4s左右，相應(yīng)石腦油裂解溫度控制在800-810℃，輕柴油裂解溫度控制在780-790℃。近年來，新型裂解爐的停留時間縮短到0。2s左右，并且出現(xiàn)低于0.1s的毫秒裂解技術(shù)，相應(yīng)石腦油裂解溫度提高到840℃以上，毫秒爐達(dá)890℃;輕柴油裂解溫度提高到820℃以上，毫秒爐達(dá)870℃。由于停留時間大幅度縮短，毫秒爐裂解產(chǎn)品的乙烯收率大幅度提高。對丁烷和餾分油而言，與0.3-0.4s停留時間的裂解過程相比，毫秒爐裂解過程可使乙烯收率提高10%-15%。

(2)選擇優(yōu)質(zhì)的裂解原料。在相同工藝技術(shù)水平的前提下，乙烯收率主要取決于裂解原料的性質(zhì)，不同裂解原料，其綜合能耗相差較大。裂解原料的選擇在很大程度上決定乙烯生產(chǎn)的能耗水平。通過適當(dāng)調(diào)整裂解原料配置結(jié)構(gòu)，優(yōu)化煉油加工方案，增加優(yōu)質(zhì)乙烯原料如正構(gòu)烷烴含量高的石腦油等供應(yīng)，改善原料結(jié)構(gòu)和整體品質(zhì)，在提高乙烯收率的同時，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。

(3)優(yōu)化工藝操作條件。通過優(yōu)化裂解爐工藝操作條件，不僅能使原料消耗大幅度降低，也能夠使乙烯生產(chǎn)能耗明顯下降。不同的裂解原料對應(yīng)于不同的爐型具有不同的最佳工藝操作條件。對于一定性質(zhì)的裂解原料與特定的爐型來說，在滿足目標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)周期和產(chǎn)品收率的前提下，都有其最適宜的裂解溫度、進(jìn)料量與汽烴比。如果裂解原料性質(zhì)與原設(shè)計差別不大，裂解爐最優(yōu)化的工藝操作條件可以參照設(shè)計值。反之，則需要利用SPYRO軟件或裂解試驗(yàn)裝置對原料重新評價，以確定最佳的工藝操作條件。

2 延長裂解爐運(yùn)行周期

(1)優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)與工藝條件。

裂解原料組成與性質(zhì)是影響裂解爐運(yùn)行周期的重要因素。一般含氫量高、低芳烴含量的原料具有良好的裂解性能，是裂解爐長周期運(yùn)行的必要條件。對不飽和烴含量較高的原料進(jìn)行加氫處理，是提高油品質(zhì)量的有效途徑。當(dāng)裂解原料一定時，工藝條件是影響裂解爐運(yùn)行周期的主要因素。低烴分壓、短停留時間和低裂解溫度有利于延長裂解爐運(yùn)行周期。但考慮到烯烴收率與蒸汽消耗，需要對裂解深度與汽烴比控制加以優(yōu)化。

(2)采用在線燒焦。裂解爐在線燒焦是在爐管蒸汽-空氣燒焦結(jié)束后，繼續(xù)對廢熱鍋爐實(shí)施燒焦。與傳統(tǒng)的燒焦方式相比，在線燒焦具有明顯的優(yōu)勢。一是裂解爐沒有升降溫過程，可以延長爐管的使用壽命，并可節(jié)省裂解爐升降溫過程中燃料與稀釋蒸汽的消耗;二是由于在線燒焦，裂解爐離線時間短，可以提高開工率，并可增加乙烯與超高壓蒸汽的產(chǎn)量。目前BASF在線燒焦程序已在國內(nèi)外乙烯裂解爐上成功應(yīng)用了多年，事實(shí)證明，采用在線燒焦可大大減少廢熱鍋爐的機(jī)械清焦次數(shù)，有效地降低乙烯裝置的能耗。

乙烯裂解爐的種類從技術(shù)上可分為雙輻射室、單輻射室及毫秒爐。從爐型上可分為CBL裂解爐、SRT型裂解爐、USC型裂解爐、KTI GK裂解爐、毫秒裂解爐、Pyrocrack型裂解爐。乙烯裂解爐的設(shè)計及建造需要豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識，世界范圍內(nèi)同時具有乙烯裂解爐開發(fā)、設(shè)計和建造能力的企業(yè)有，法國赫銻(HEURTEY)、SW、林德、KBR、Lummus、KTI、中石油以及惠生工程。而根據(jù)CMAI的資料全球開發(fā)了商用乙烯裂解爐的專利技術(shù)的公司則只有6家，國內(nèi)只有惠生工程一家。

CBL爐是我國在20世紀(jì)90年代，北京化工研究院、中國石化工程建設(shè)公司、蘭州化工機(jī)械研究院等多家單位，相繼開發(fā)的高選擇性裂解爐。在遼化、齊魯石化、吉化、撫順石化、燕化、天津乙烯和中原乙烯建成投產(chǎn)了9臺CBL-Ⅰ、CBL-Ⅱ、CBL-Ⅲ和CBL-Ⅳ型爐，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與同期國際 水平相當(dāng)。 主要技術(shù)特點(diǎn)為:2一1型爐管構(gòu)型,采用獨(dú)特的稀釋蒸汽二次注入法;二級急冷。該爐具有裂解選擇性高、調(diào)節(jié)靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長等特點(diǎn)。

SRT型裂解爐即短停留時間爐，是美國魯姆斯(Lummus)公司于1963年開發(fā)，1965年工業(yè)化，以后又不斷地改進(jìn)了爐管的爐型及爐子的結(jié)構(gòu)，先后推出了SRT-Ⅰ~Ⅵ型裂解爐，該爐型的不斷改進(jìn)，是為了進(jìn)一步縮短停留時間，改善裂解選擇性，提高乙烯的收率，對不同的裂解原料有較大的靈活性。SRT 型爐是目前世界上大型乙烯裝置中應(yīng)用最多的爐型。

超選擇性裂解爐簡稱USC爐。它是美國斯通-韋伯斯特(Stone & Webster)公司在70年代開發(fā)的一種爐型，USC裂解技術(shù)是根據(jù)停留時間、裂解溫度和烴分壓條件的選擇，使生成的產(chǎn)品中乙烷等副產(chǎn)品較少，乙烯收率較高而命名的。短的停留時間和低的烴分壓使裂解反應(yīng)具有良好的選擇性。改型裂解爐應(yīng)用比較廣泛，如中國大慶石油化工總廠以及世界上很多石油化工廠都采用它來生產(chǎn)乙烯及其聯(lián)產(chǎn)品。同時世界上單臺產(chǎn)能最高的乙烯裂解爐也是USC型裂解爐，單臺年產(chǎn)量達(dá)到19.2萬噸是主流裂解爐的2倍。這臺裂由惠生工程擔(dān)任EPC總承包，屬于揚(yáng)子-巴斯夫2010年的乙烯裂解爐項(xiàng)目。

Technip 公司的裂解爐采用早期荷蘭動力技術(shù)國際(KTI)公司開發(fā)的裂解爐型。原KTI公司從1973年開發(fā)出GK-Ⅰ、GK-Ⅱ型裂解爐后，又相繼開發(fā)了GK-Ⅲ、GK-Ⅳ、GK-Ⅴ、GK-Ⅵ型裂解爐。單臺裂解爐的能力也相應(yīng)提高，到21世紀(jì)產(chǎn)能達(dá)到100kt/a以上的規(guī)模。對不同的裂解原料采用不同的爐管構(gòu)形，對原料的靈活性較大。新型輻射段爐管的停留時間短，熱效率高。

即超短停留時間裂解爐簡稱USRT爐，是美國凱洛(Kellogg)公司在60年代開始研究開發(fā)的一種爐型。1978年開發(fā)成功，在高裂解溫度下，使物料在爐管內(nèi)的停留時間縮短到0.05~0.1秒(50~100毫秒)，因此被稱為毫秒裂解爐。毫秒爐由于管徑較小，所需爐管數(shù)量多，致使裂解爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資相對較高。因裂解管是一程，沒有彎頭，阻力降小，烴分壓低，因此乙烯收率比其它爐型高。

林德公司從20世紀(jì)60年代開發(fā)了Pyrocrack裂解爐，該型裂解爐通常為雙輻射段、單對流段結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)不同的原料，Pyrocrack裂解爐采用了Pyrocrack4-2、Pyrocrack2-2和Pyrocrack1-1型3種不同的爐管結(jié)構(gòu)。其中Pyrocrack1-1型選擇性高，停留時間也短，單組爐管處理能力最小但烯烴產(chǎn)量高。林德公司在90年代以后設(shè)計的裂解爐主要采用Pyrocrack1-1型爐管。