Progress of Modern Pyrolysis Furnace Technology

This paper presents the fundamentals of thermal pyrolysis and discusses the modern ethylene furnace technology and its design trends. Technip’s proprietary SPYRO? program is discussed for prediction of hydrocarbon cracking.

乙烯裂解炉原料预热盘管段腐蚀泄漏原因分析

裂解原料预热管段与预热盘管的连接段采用异种钢焊接,生产过程中,轻烃介质裂解炉先后发生腐蚀泄漏。为了找出管道腐蚀失效泄漏原因、彻底解决问题,通过宏观检查、化学成分分析、硬度检测和微观电镜扫描,同时结合腐蚀产物成分,对发生泄漏的管段进行了失效分析。分析认为,生产过程中该管段由于工况变化形成的异种钢电偶腐蚀是造成腐蚀泄漏的根本原因。针对上述原因,提出了相应的解决办法,并采用这些方法对其中3台裂解炉进行了改进。目前,3台裂解炉运行效果良好,未再发现腐蚀泄漏问题。

乙烯裂解炉模拟优化软件现状及其应用

裂解炉是乙烯装置的核心反应装置,对裂解炉进行计算机模拟优化计算,并实施优化计算结果,是保证乙烯裂解装置高效、平稳、安全、长周期稳定运行的重要手段。乙烯裂解炉计算机模拟优化软件开发的核心是裂解反应动力学模型。对以经验模型、分子反应模型及自由基机理模型3种裂解反应动力学模型为基础的SPYRO、EpSOS等乙烯裂解炉模拟优化软件系统,做了开发和应用情况介绍,指出乙烯裂解炉模拟优化软件系统在蒸汽热裂解生产乙烯中具有重要应用价值,其研发和应用应得到充分重视。

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。

利用新技术新方法提高裂解炉热效率

裂解炉是乙烯装置耗能大户,具有物料量大、停留时间短、使用温度高、设备表面积大等特点,采取适当措施提高其热效率很有必要。清除对流段管束表面积灰可采取蒸汽吹灰、水力吹灰、振动(爆破法)、钢珠除灰及声波吹灰、干冰清洗等物理方法。其中声波吹灰随着其噪声和辐射问题的解决,将具有广泛发展前景;干冰清洗技术也具有一定效果,但需作业人员有较强的责任心,保证各个角落处理到位。此外,还可以采用化学清洗、除灰剂技术等化学方法。做好辐射段炉墙的隔热保温工作可减少裂解炉辐射段热损失。将高效隔热耐火涂料喷涂在辐射段内墙表面,可阻止热量向外传导,同时也可将热量返回至炉膛。对燃烧空气进行预热可改善燃烧条件,提高燃烧效率,降低烟气排放量和排放温度。可以采用过剩低压蒸汽或急冷水余热加热空气,以12×104t/a裂解炉为例,利用急冷水余热加热空气至75～80℃,单台炉每年可节约燃料1000t左右。同时,工艺操作和生产调优对于提高裂解炉热效率也十分重要。

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。

裂解炉对流段炉管泄漏原因分析及优化措施

乙烯装置裂解炉出现对流段炉管泄漏,在行业内较为普遍。每个装置发生的部位与泄漏原因也各不相同,各装置对此均有深入研究,并配有相应防范措施。针对某厂裂解炉对流段泄漏现象,对泄漏部位进行了腐蚀炉管外观检查、腐蚀管道化学成分检测、金相检测、管道及腐蚀物电镜及能谱分析、腐蚀产物的XRD分析。通过检测判断,对流段炉管泄漏的原因是由于含磷的盐类结垢,导致垢下腐蚀造成炉管穿孔。基于以上分析,提出了加强炉管中物料的磷元素监控,不使用含磷药剂等措施,确保生产平稳。

加氢裂化尾油裂解问题研究

中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司烯烃厂乙烯装置裂解加氢裂化尾油时,出现急冷油粘度增大、裂解炉对流段结焦、对流段超高压蒸汽温度升高等问题。通过研究分析、模拟评价等手段,找到原因,采取整改措施,问题得到解决。

石脑油裂解炉的模拟优化

使用Spyro软件对某公司100万t/a乙烯装置石脑油裂解炉的运行进行了建模,并应用历史生产数据对裂解炉出口温度(COT)及结焦速率偏差进行校正,经验证模拟结果可靠;然后模拟分析了操作条件对石脑油裂解炉产物收率、结焦厚度及运行周期的影响。结果表明:相较于稀释比和进料量,COT对石脑油裂解炉运行周期及产物收率的影响较为显著;当2#石脑油裂解炉COT从838.3℃升高至841.6℃时,乙烯收率提高了0.16个百分点,而且结焦、炉管表面温度(TMT)等影响运行周期的因素变化在可控范围内;优化后的运行模型可用于石脑油裂解炉的运行周期预测和相关操作优化的模拟分析指导。

USC-16W型裂解炉辐射段炉管改造安装工艺探讨

某化工厂对EF-111E裂解炉辐射段炉管进行了更换改造,文中对该炉炉管施工的准备、炉管安装工序的安排、炉管焊接质量控制安装工艺进行了分析探讨,提出了具体的科学的施工方案,收到良好的效果。

裂解炉高声强中频声波除灰器的应用

中石油独山子1 000 kt/a乙烯装置裂解炉对流段翅片管因积灰严重,导致裂解炉超高压蒸汽(SS)品质偏低、翅片炉管寿命下降、裂解炉投用率低等问题。为解决此问题,在裂解炉对流段安装了高声强中频声波除灰器。介绍了除灰器的工作原理、布置方法和控制方式,投用效果表明:SS品质得到提高,炉管寿命得到延长,能耗和排烟温度均有所下降。

裂解炉辐射段炉管在线快速烧焦技术

对裂解炉辐射段炉管烧焦过程进行了模拟,建立了裂解炉辐射段炉管烧焦模型,并以模拟结果为指导,开发了裂解炉辐射段炉管在线快速烧焦方法;使用该方法在中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司5种不同炉型的裂解炉上进行了多次烧焦试验。试验结果表明,该方法使裂解炉辐射段炉管烧焦时间大大缩短,仅为原设计时间的1/4～1/3。由于烧焦时间大大缩短,节约了大量的水蒸气、空气和燃料,降低了乙烯生产的能耗和成本。

裂解炉对流段炉管爆裂分析

针对辽阳石化分公司烯烃厂F108裂解炉对流段炉管爆裂破坏进行了分析.结果表明,爆裂原因是由于炉管在高温下长期运行,管壁氧化腐蚀减薄并影响传热,同时管壁金相组织发生变化,使得炉管强度降低所致.

利用详细燃烧模型对裂解炉二维模型富氧燃烧过程进行数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent对裂解炉燃烧器二维模型富氧燃烧过程进行数值模拟,研究了富氧燃烧技术对裂解炉炉膛内燃烧过程的影响。采用详细燃烧模型,即41步甲烷燃烧骨干机理和涡耗散概念模型进行耦合计算,详细准确描述了富氧燃烧过程。湍流模型采用标准k-湍流模型,辐射模型采用P-1模型。模拟计算结果表明,随助燃空气中氧气含量的增大,燃料燃烧更加完全,燃烧反应放热量增大。当氧气含量(w)从23.5%增至36.5%时,炉膛内平均温度升高了7.93%、峰值温度升高了4.33%、烟气出口处温度升高了3.56%、烟气出口处CO含量降低了54.5%、烟气出口处CO_2含量升高了9.23%、烟气出口处NO_x含量增幅较大(达到了0.350 5%)。

乙烯裂解炉对流段的模拟计算及设计优化

对乙烯裂解炉对流段的设计进行了研究,建立了对流段计算模型。此模型具有设计型和核算型功能,能计算裂解炉对流段各段管排的热负荷、工艺物料和烟气侧的压力降以及管排的传热系数、管壁温度、翅尖温度等。以某S型炉和某G型炉的设计数据与模型计算数据进行对比,验证了该模型具有较高的准确性,满足工程设计的要求。最后使用此对流段设计模型,提出通过改变进料位置、选择注汽方式、调整管排布置等来优化裂解炉对流段设计的理念。

USC-176U型裂解炉投加氢尾油出现的问题与对策

中国石油四川石化有限责任公司乙烯装置USC-176U型裂解炉在裂解加氢尾油生产过程中,出现裂解炉对流段结焦、辐射段炉管结焦快、超选择性线性急冷器(SLE)出口温度升高快、超高压蒸汽(SS)发生量减少等问题。通过研究分析查找原因,优化操作,采取油品交替投料,适当调低裂解炉COT,向汽油分馏塔塔釜中急冷油中加入调质油降低急冷油粘度等措施,达到了延长裂解炉运行周期、增加超高压蒸汽发生量等工艺目标。

裂解炉对流段炉管外表面的喷淋清洗技术应用

乙烯装置裂解炉在长期运行后,其对流段炉管外表面积聚了大量的污垢,大大降低了对流段炉管的传热性能。本文详细地介绍了炉管外表面化学清洗技术及应用情况,采用研究的清洗工艺和药剂,可以有效地清除对流段炉管外表面污垢。现场应用效果非常理想：清洗过程中不腐蚀炉管、不损害炉衬,清洗液对环境无污染,清洗后炉管见金属本色、外表基本无污垢;开工后烟气出口温度比清洗前降低16~83℃。

加氢裂化尾油裂解出现的问题与对策

胜利加氢裂化尾油可以在齐鲁乙烯装置不同型号裂解炉裂解,生产过程中出现裂解炉对流段结焦、急冷油粘度增大、对流段超高压蒸汽温度升高等问题,通过研究分析、模拟评价等手段,找到原因,采取整改措施解决问题。

裂解炉对流段原料预热盘管腐蚀分析和选材

结合具体实例,对裂解炉原料预热盘管在燃料中含有大量硫和燃料中含有少量硫的不同烟气条件下的腐蚀问题进行分析,并提出了选材建议。