乙烯装置裂解炉节能降耗研究

摘要：研究与实施乙烯装置裂解炉节能降耗是石油化工产业发展的必然结果。主要从裂解原料的选择与优化、烧焦控制方案的改良、热效率的提高、新型节能技术的应用以及裂解炉管理的加强等五个方面分析了乙烯装置裂解炉节能降耗措施。

关键词：乙烯装置；裂解炉；节能降耗措施；分析

1裂解原料的选择与优化

裂解原料的性质决定了乙烯的收率，也影响着乙烯装置的综合能耗，使用乙烯装置生产乙烯的成本大部分为裂解原料费用。有数据表明，裂解原料费用最高可占据总成本的75%。因此，可采取合理选择与优化裂解原料的措施实现节能降耗。选择与优化裂解原料时，应当充分发挥炼油化工一体化的优势，基于对炼油收率与品质的充分考虑，科学选择原油的品种与品质，并按照不同品种与品质进行原油的分储、分输以及分炼。也应当根据实际需求对裂解原料配置结构进行适当调整，基于实际科研能力与生产能力，研究最优原料加工方案，加大含大量正构烷烃的轻石脑油等优质乙烯原料的供应，以此改善裂解原料的整体品质，从而提高乙烯收率，实现节能降耗的目的。需要注意的是，必须根据不同裂解原料在不同炉型中的表现控制裂解温度、汽烃比以及进料量等工艺操作参数；而且，控制裂解温度时要做到窄范围稳定控制。倘若裂解原料的性质与原本的设计之间没有较为明显的差异，则参照设计的参数进行相关的裂解原料工艺操作；如果要提前了解并掌握原料的裂解效果、裂解温度以及裂解后的乙烯收率，则使用仿真工具进行裂解流程模拟。

2烧焦控制方案的改良

乙烯装置裂解炉炉管内由于长时间的裂解反应，会产生一层焦，阻止热量的传递，再加上裂解反应本身为强吸热反应，所以结焦后，反应温度达不到要求，从而降低乙烯收率，影响裂解炉的炉管性能。故而，要将所结的焦烧掉。大量的烧焦实践操作证明，烧焦的过程是完全耗能的过程。因此，可采取改良烧焦控制方案的措施实现节能降耗。改良烧焦控制方案时，应当充分考虑裂解深度、稀释比、烧焦次数、焦垢厚度、结焦速度、氧气流量、空气流速以及烧焦温度等对裂解炉烧焦效果的影响，对不同类型裂解炉烧焦工艺的特点做深入分析，针对不同类型裂解炉烧焦工艺进行合理优化。以GK-VI型裂解炉为例，烧焦前期，一旦烧焦温度过高，就会使得大量焦垢从炉管内壁上脱落，从而导致炉管堵塞，而且，温度过高也容易使炉管局部累积大量的热量，从而导致炉管被烧坏，严重时可导致炉管被烧穿。所以，烧焦前期应当将温度控制在相对较低的范围内，同时，提高稀释蒸汽的流量以及裂解系统整体的热容量。烧焦过程中，遵循适量、稳定以及循序渐进的原则，逐步提高炉管内的氧气流量与烧焦温度的参数，控制SA压力参数在0.5MPa以上；通入氧气后，观察炉管表面温度变化及炉管状态，同时，使用红外测温仪以每两刻钟一次的频率、以层级炉管最高温度为标准检测炉管表面温度，防止出现烧坏炉管的现象。当辐射段炉管表面温度过高时，通过调整炉管内空气量、稀释蒸汽量以及调节火嘴等手段控制其表面温度，以保证辐射段炉管焦垢清理的全面性。烧焦结束后，对炉管内烧焦气进行采样分析，并基于分析结果进一步改良烧焦控制方案。

3热效率的提高

裂解炉热效率过低是导致能源消耗较大的重要因素之一。因此，可采取提高热效率的措施实现节能降耗。提高热效率的方法有三种，分别是降低排烟温度、控制过剩空气系数以及加强绝热保温。降低排烟温度时，应当在充分考虑酸性气体漏点温度的基础上，通过对炉管材质等级的针对性提高，以及对燃料含硫量的限制，避免发生炉管腐蚀现象，并通过改进炉管设计、定期吹扫炉管表面积灰等方式实现对排烟温度的降低，从而促进热效率的提高。实践证明，使用此方法的情况下，热效率最高可达94%。控制过剩空气系数时，应当在炉管内燃料完全燃烧的基础上，降低过剩空气系数。实践证明，过剩空气系数每下降10%，热效率可提高2%。加强绝热保护时，应当选择优质的保温材料，或者调整保温层厚度，以减少炉体热损失。

4新型节能技术的应用

新型节能技术不仅能够减少裂解过程中的损失，降低裂解反应对炉管性能的影响，而且能够缓解石油化工生产带来的能源紧张局面，同时，还能够提高能源的综合利用率。因此，可应用新型节能技术实现节能降耗。可应用于裂解炉的新型节能技术包括风机变频技术、燃烧空气预热技术、炉管强化传热技术以及裂解炉与燃气轮机联合技术等。在应用风机变频技术的过程中，使用变频电机代替驱动风机运行的普通电机，并撤除烟道挡板。实践证明，相较于普通电机，变频电机可节电40%。在应用燃烧空气预热技术的过程中，使用如排烟余热等废热源预热空气，或者使用蒸汽、急冷水等介质预热空气，以节约燃料的用量。实践证明，节约燃料用量的多少几乎和预热空气的热负荷等同。在应用炉管强化传热技术的过程中，使用扭曲片加强炉管传热，并对扭曲片安装部分进行定期检测。实践证明，扭曲片具有均匀分布炉管内温度、减少结焦等作用，可节约烧焦过程成本投入。在应用裂解炉与燃气轮机联合技术的过程中，先将燃料气导入燃气轮机发电，然后把发电中产生的高温燃气送入裂解炉中，以此作为助燃空气。实践证明，联合系统下的燃料使用率可达80%以上，并能够将裂解炉的有效能源利用率提高10%。

5裂解炉管理的加强

乙烯装置裂解炉管理工作是否落实到位会直接影响裂解炉的运行效率，从而影响能源的有效利用。因此，可采取加强裂解炉管理的措施实现节能降耗。加强裂解炉管理可从如下两个方面入手：其一，设备管理。其管理内容主要包括日常处理漏风点、定期清理对流段与急冷锅炉、细化检修方案。日常处理漏风点的主要目的在于减少过剩空气系数，避免烟气损失，防止燃料过度消耗；定期清理对流段的主要目的在于控制排烟温度，防止热能损失；定期清理急冷锅炉的主要目的在于提高蒸汽产量，增加高位热能的回收；细化检修方案的主要目的在于将检修职责落实到个人，防止人为因素影响乙烯裂解炉的有效利用。相关管理人员可采取改造导向器与看火孔、设计卡具等措施处理漏风点；采取化学清洗、水力烧焦等措施清理对流段与急冷锅炉；采取建立检修档案、制定检修计划、加大检查与验收工作执行力度、加强日常维护等措施细化检修方案。实践证明，使用化学清洗结合水力清焦的方式清理裂解炉对流段，裂解炉结垢状况得到明显改善，排烟温度也有了明显降低，而热效率得到了显著提高。此外，对型号为BA-2115的乙烯裂解炉的急冷锅炉进行水力清焦，同等进料情况下其蒸汽产量每小时提高了8t左右，而排烟温度降低了10。C。其二，生产、工艺管理，其管理内容主要包括优化操作参数、合理且严格控制操作参数以及加强生产操作管理.管理时需要注意标定裂解炉。在优化操作参数的过程中，管理人员可使用虚拟仿真技术模拟不同型号的裂解炉在不同环境及条件下的裂解情况，并借助数据分析软件得出裂解深度、裂解周期、乙烯收率、COT温度等方面的最优操作参数。控制操作参数时，管理人员需要充分考虑影响操作参数向设计值靠拢的重要因素，并对其进行合理控制。加强生产操作管理时，管理人员需要对裂解炉的点火时间进行合理安排，也要充分考虑环境因素对裂解炉使用效率的影响，做好定期吹灰工作以及吹灰器的检查与维修工作。

6结语

要想实现乙烯装置裂解炉的节能降耗，不仅需要科学合理地选择与优化裂解原料、改良烧焦控制方案，也需要提高裂解炉的热效率，并在裂解炉中应用新型节能技术，还需要加强对裂解炉的管理，促进能源与资源的有效利用，从而实现节能降耗的目的。

参考文献

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作者:潘伟 单位:浙江石油化工有限公司