优化裂解炉操作降低能耗提高乙烯收率

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[摘 要]裂解炉是乙烯装置的能耗大户，其能耗占装置总能耗的80%以上，通过采取优化裂解炉的日常操作，调整裂解深度，平稳COT，稳定裂解炉进料，精心维护等措施，进一步保证裂解炉长周期的稳定，提高产品收率，降低了乙烯能耗。

[关键词]裂解炉 长周期 收率

中图分类号：TQ221.211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0015-02

1.裂解炉概况

裂解炉是乙烯装置的能耗大户，其能耗占装置的80%以上，乙烯装置节能效果最明显的区域是在裂解炉区。因此，优化裂解炉日常操作，保证裂解炉的长周期运行是乙烯装置获得更大经济收益前提和保障。

大庆石化120万吨乙烯改扩建项目裂解炉设计生产能力为60万吨年乙烯，设计有一台6万吨/年的美国SW公司技术专利的USC-8M型裂解炉，5台16万吨/年的美国SW公司技术专利的USC-192U型裂解炉（其中有两台裂解炉B室可以裂解循环乙丙烷原料），1台中国石油天然气股份有限公司寰球分公司设计的176U型裂解炉。

新建的裂解炉分为对流段、横跨段、辐射段3部分，设计以石脑油（NAP）加氢尾油（HCTO）和混合轻烃为裂解原料。来自原料预热系统的原料分为4路，经过流量控制系统进入裂解炉对流段顶部预热。来自稀释蒸汽发生系统的DS同样分为4路，经过流量控制后与预热的原料混合在一起进入裂解炉对流段过热（其中有三台裂解炉裂解重质原料，稀释蒸汽与原料两次混合）。过热后进入裂解炉辐射室发生复杂的高温裂解反应，产生的裂解气经过废热锅炉（SLE）、喷油急冷器两次冷却后进入超高压蒸汽管网，以驱动压缩机透平。裂解炉底部设有燃料气系统，混合了甲烷、乙烷、再生气、天然气的燃料气通过烧嘴燃烧产生热能，满足裂解反应所需的热量。

在实际生产中，裂解炉容易受到裂解原料性质不同、投料负荷、进料量偏差、炉管出口温度（COT）、排烟温度、燃料气压力、火嘴燃烧情况、设备老化等因素的影响。而导致裂解炉运行周期缩短，炉管结焦速度加快，烧焦频繁等，严重影响了生产的正常运行。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，在相同裂解条件下，原料不同乙烯收率不同。针对以上的情况，我们经过长时间摸索与实践，对裂解炉的日常操作与设备维护保养，进行了优化和改进。

2.优化裂解炉的日常操作

2.1 投料操作的优化

裂解炉投料过程中，炉子出口温度（COT）波动很大，平均波动幅度在40～50℃，而裂解炉辐射段炉管在裂解炉运行初期和末期结焦速度最快，致使炉管局部过热，严重时裂解炉将被迫烧焦。

针对这种情况，我们在投料过程中，首先将裂解炉底部风门开度统一调整至5刻度，稀释蒸汽每路保持在9t/h，以缩短裂解原料的停留时间，减少投料过程中结焦。投料过程始终控制炉子出口温度（COT）在790～830℃之间，保持烧嘴燃烧情况良好，炉膛氧含量控制在指标内。在正常运行过程中，维持进料量、炉子出口温度（COT）、炉膛氧含量等参数的最佳状态，不做随意调整，尽可能稳定运行。

2.2 烧焦操作的优化

优化烧焦时间，烧焦起始温度由原来的815℃调整为830℃，稀释蒸汽（二次注汽）由原来停料后的9t/h改为停料后11t/h。在保证烧焦效果的前提下，将原料的烧焦时间22小时延长为24小时（具体烧焦曲线见图1所示）。进一步加强了对裂解炉COT稳定性，均衡性的控制。而且延长了裂解炉的烧焦周期，提高了裂解炉有效的生产时间，节省了乙烯装置的能耗，增加了炉管的使用寿命，减轻了劳动强度。

在裂解炉烧焦时，首先通过调整风机挡板，控制裂解炉负压在-3mmH2O.然后主要通过调整裂解炉底部火嘴、风门来控制负压。而调整风机挡板仅作为辅助手段。调整时，保持炉膛内热平衡，以最少的燃料气用量及使其足够完全燃烧的空气吸入量，保证COT达到设定值，将裂解炉内的热量下移，减少炉管表面的TMT值。检查炉膛燃烧情况，避免局部缺氧，过氧现象，以便最大限度的降低排烟温度。

根据烧焦曲线要求的每一步，平稳调整稀释蒸汽（一次稀释蒸汽、二次稀释蒸汽）流量、工业风（PA）流量，从而减少无聊对炉管的冲击。按时对烧焦气进行化验分析，确保每一步烧焦质量合格，烧焦合格后继续烧8个小时，此时减少稀释蒸汽的通入量，使炉管内的焦粉彻底清除，为裂解炉的长周期运行创造条件。

2.3 日常操作的优化

（1）裂解炉出口温度（COT）作为调整裂解深度的重要指标之一，其测量值可信度的提高对于指导操作人员调整控制参数具有很高的实际意义。COT温度测量值越精确，越有利于操作人员的调整控制，从而达到提高收率的目的。我们经过长期的摸索，结合裂解原料的组分、炉管表面温度（TMT）、裂解炉工况、烧焦周期等因素综合考虑，不断优化裂解炉COT控制，表一、表二记录了USC-192U裂解炉投用石脑油、尾油初期，根据TMT及乙烯收率调整裂解炉COT的过程。

通过调整实践，探索其运行规律，寻找一个TMT、收率与COT的最佳组合点，将裂解炉裂解石脑油的COT设定在842℃，裂解炉裂解加氢尾油的COT设定在830℃，这样既保证了裂解炉的长周期运行，又提高了乙烯收率，达到一个相对的平稳状态。

（2）成立裂解炉特护小组，由专业主任、技术员、技师、裂解炉主操、裂解炉外操组成，每天用光化学高温仪跟踪测量炉管表面温度（TMT）并记录数据，及时调整风门开度、调整裂解炉负压，减少炉管局部热斑形成，定期召开裂解炉特护会对经验进行分享。自小组成立以来，解决了许多实际问题，避免了事故隐患，为裂解炉长周期运行提供了安全可靠地保障。

（3）加强对高压锅炉给水水质的监控，裂解炉连排保持一定阀位时时进行排放，以排除杂质，保证水质及换热效果，并对排污管线加装限流孔板，防止高压水流对下管板冲刷造成管壁减薄。

3.结语

实践证明， 通过对乙烯车间裂解炉日常操作及 烧焦过程的调整， 保证了裂解炉在正常负荷下的 稳定长周期运行， 提高了乙烯收率，缩短了烧焦时间， 延长了裂 解炉运 行周期，实现了装置产能最大、总体效益最大而能耗最小的目的。通过图2可以看出从2013年6月裂解炉特护组成立以来乙烯收率比2013年4月～5月没有采取优化措施以前有显著的提高和降低。（其中2013年8月为检修后开工初期）

参考文献

[1] 马青山，张秀斌，王吉平，杨学辉.优化裂解炉操作提高乙烯产量[J].乙烯工学，2004，（01）.

[2] 大庆石化公司化工一厂乙烯车间裂解操作规程.