乙烯裂解炉技术进展

裂解炉是乙烯装置的核心 ,裂解炉的改进对整个乙烯装置操作的经济性有直接的影响。综述了乙烯蒸汽裂解炉的辐射段炉管、急冷锅炉、燃烧器以及控制优化系统的研究现状 ,讨论了裂解炉大型化的设计及其注意事项以及裂解炉规模与乙烯装置规模之间的关系。

双炉膛CBL裂解炉开发及其应用

概括了乙烯装置大型化及未来的发展趋势,以及与之相关的裂解炉的情况。详细介绍了中国石化双炉膛CBL乙烯裂解炉的开发情况,通过对比相关技术经济指标,并综合比较操作方便性与灵活性、工程的可实施性、未来发展空间等,确定150kt/a及以上规模的裂解炉应采用双炉膛结构。介绍了CBL双炉膛裂解炉在大型化液体炉和气体炉中的应用情况,应用结果表明:各项运行指标均优于设计指标。

烃类蒸汽裂解制乙烯技术发展回顾

介绍了烃类蒸汽裂解制乙烯技术发展过程,并从裂解炉辐射段技术、对流段技术、大型化、节能、控制等8个方面对裂解炉发展的现状及进展进行了阐述,同时指出了裂解炉技术今后的发展方向。

裂解炉对流段的设计

以自行开发的裂解炉对流段模拟软件为工具,就裂解炉对流段设计中应考虑的各种问题进行分析比较。最后就对流段的设计作了一些探讨,希望能对生产与设计有所裨益。即如何判断现有裂解炉对流段对改变原料和操作条件的适应性,以及适应多种原料的裂解炉对流段设计方案。

裂解炉对流段模拟软件的开发与应用

以PRO/Ⅱ软件为平台,开发了裂解炉对流段模拟软件。它具有设计型、校核型及逐排计算功能。能计算每段管束进出口状态(温度、压力、气化率)和流型变化、工艺物料及烟气侧管壁温度、翅尖温度和每段的吸热量。与同类软件相比,其使用很简单。可以很好地用来判断现有裂解炉对流段对改变原料和操作条件的适应性和设计各种规模和适应各种原料的裂解炉。

烃类蒸汽裂解原理与工业实践(一)

简要介绍了烃类蒸汽裂解原理、裂解过程反应机理。描述反应的几种模型,重点介绍了分子模型和石脑油简化机理模型。目前工业上广泛应用的不同炉管构型及其各自的优势。不同原料的裂解特点与操作条件及操作中应注意的一些问题。

裂解炉对流段及蒸汽注入方式的发展

叙述了当今世界乙烯装置采用的裂解炉的对流段排布及其发展,稀释蒸汽注入及其比较。

中国石化CBL裂解技术的大型化及其应用

介绍了国内外乙烯装置裂解炉大型化情况。重点叙述了中国石化CBL(北方炉)乙烯裂解技术的大型化情况。自1998年至今,100 kt/a以上规模的CBL裂解炉已成功在百万级乙烯装置中得到大面积应用,数量达到49台,总乙烯产量达到5 480 kt/a,所开发的150 kt/a及200 kt/a的裂解炉也已工业化。CBL大型化裂解炉已实现系列化,总体技术经济指标达到国际先进水平,部分达到国际领先水平。

烃类蒸汽裂解原理与工业实践(二)

简要介绍了烃类蒸汽裂解原理、裂解过程反应机理。描述反应的几种模型,重点介绍了分子模型和石脑油简化机理模型。目前工业上广泛应用的不同炉管构型及其各自的优势。不同原料的裂解特点与操作条件及操作中应注意的一些问题。

乙烯裂解炉辐射段三维流场和燃烧的数值模拟计算

采用计算流体力学方法以某种新型乙烯裂解炉辐射段为几何模型,保留特殊结构的瓦斯燃烧器原型未作简化,对计算域进行几何建模和网格划分,用标准的k-ε湍流模型、双δ概率密度函数扩散燃烧模型和蒙特卡洛辐射传热模型对炉内的燃烧和辐射状况进行三维全尺寸数值计算,以研究炉膛内的燃烧、传热和烟气流动情况。计算得到的流场合理,火焰形状和温度分布与实际吻合良好,说明对裂解炉辐射段的数值模拟计算是成功的。该模拟计算为指导燃烧器选型、优化设计裂解炉结构提供理论参考。

基于常规物性参数的石脑油组成预估方法

研究了在石脑油详细组成未知的情况下 ,通过常规物性参数预估其详细组成的方法。经过对大量石脑油样本的分析 ,确定其主要由分属于正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃 4个族的 31种烃类物质组成。利用工业上可以方便获得的ASTMD86数据、PONA值、密度和氢含量等数据 ,计算出这 31种物质在石脑油中的质量分数。针对燕山石化公司的石脑油试样进行估算 ,结果表明 。

Kumar模型一次选择性系数的随机调整算法

Kumar模型是反映石脑油裂解过程的分子动力学模型,其一次反应选择性系数随原料油品的不同而改变,对模型的精度有很大影响。由于裂解过程复杂,很难找到实用的规律对它进行预测,往往需要通过化工实验来对其进行测定。文章设计了一种随机搜索算法,利用油品特性和生产数据,对Kumar模型的一次反应选择性进行调整。文中对算法的设计进行了详细描述,仿真结果表明,由这个算法可以得到比较理想的结果。

乙烯装置技术水平分析及节能措施

对目前国内外乙烯装置采用的新技术进行了介绍,分析了各种技术的特点,指出了它们的适用范围、节能效果或对减少投资的作用。结合国内各乙烯装置采用的工艺技术路线,对其技术水平进行了分析和定位,并分析了采用新技术进行技术改造后的节能潜力。结果表明,我国大多数乙烯装置采用的工艺技术处于国际领先水平,技术改造的节能潜力很小;同时也指出数套规模小、技术水平落后的乙烯装置需进行扩能、节能技术改造或拆除重建。解析了我国乙烯装置综合能耗高的影响因素,指出了综合能耗统计范围及计算方法不同、裂解原料差、生产管理模式存在差异是综合能耗高的主要原因。针对我国乙烯装置技术水平现状,对采用新技术进行节能改造的实施方案提出了建议。

双辐射室裂解炉不同横跨段结构实验及数值模拟

双辐射室裂解炉采用两个辐射室共用一个对流段的结构,在一侧辐射室正常生产而另一侧进行烧焦操作时,对流室烟气的偏流和回流会引起对流炉管的受热不均,局部对流炉管传热能力下降。通过冷模实验和数值模拟分析了双辐射室裂解炉原水平横跨段结构、倾斜横跨段结构和桥墙结构对对流室底部烟气流动的影响。结果表明,倾斜横跨段结构和对流室底部增设桥墙结构对对流室烟气的偏流和回流具有明显的改善作用,烟气在对流室的偏流率由原来的50.08%分别降为24.39%和2.44%,烧焦一侧对流室的温度也有较大程度地降低。

乙烯装置裂解技术进展及其国产化历程

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。

石脑油裂解过程的建模与仿真

基于Kumar的石脑油裂解过程的分子反应动力学模型,建立了某厂60 kt/a裂解炉辐射段石脑油裂解数学模型。提出了通过ASTM值、PONA值等易测参数估算石脑油平均生成热、平均比热容和热导率等参数的方法,其估算值与分析值的相对误差低于1%;利用一种随机搜索算法对一次反应选择性系数进行了调整,主要裂解产物仿真收率与实测收率吻合良好;基于以芳烃为结焦母体的结焦反应动力学模型,建立了辐射段炉管运转周期的模型,在保持裂解气出口温度和出口压力不变的情况下,考察了炉膛温度、管外壁温度、焦层厚度等参数在整个裂解周期中的变化情况,仿真结果与实际情况比较吻合,可用来对裂解炉运转周期进行预测。

乙烯装置裂解炉的节能技术

介绍了节能技术在乙烯装置裂解技术上的应用,包括炉管改进、裂解炉优化、与燃汽轮机的联合、抑制结焦等,这些技术目前都已得到了应用,提高了裂解技术的水平。

石脑油裂解炉动态建模与仿真研究

基于已建立的大型裂解炉石脑油裂解过程稳态模型,根据热量守恒、传热特性和管内裂解反应规律,分别对操作工况发生扰动情况下的管外壁温度变化特性和管内裂解气温度变化特性进行了分析,建立了裂解炉辐射段的裂解过程动态模型。当某些裂解工况(如进料流量、稀释蒸汽流量、进料温度和炉膛温度等)发生扰动时,可以仿真描绘管外壁温度、裂解气出口温度和主要产物收率等状态变量的动态变化曲线。可以用传递函数的形式来表征这些状态变量的动态特性,进而可以进行裂解炉动态前馈控制及其控制系统的研究。

国产化乙烯装置建设及运行

作为国内首套全面国产化百万吨乙烯装置,武汉800 kt/a乙烯装置是打破国外乙烯技术垄断的标志性装置。它的建成与投产运行对于我国乙烯行业的发展具有里程碑意义。简要介绍了武汉乙烯装置的技术开发、设计、建设及开车运行情况。

利用CFX软件模拟计算旋风分离器内流场

采用CFX软件对某旋风分离器内的三维气固两相流场进行数值模拟。气相采用四种湍流模型,颗粒相采用拉格朗日坐标下的随机轨道模型。计算结果与实验值进行对比,并考察不同操作因素对旋风分离器分离性能的影响。对比计算结果说明:SSG模型的计算结果较为合理,且旋风分离器的分离性能对操作条件的变化响应及时;基于CFX软件的模拟计算能够较为准确的预测旋风分离器内的流动情况,为开发和设计适宜的旋风分离器提供了一定的技术参考。