裂解爐的案例
乙烯裂解爐的分類及功能，你真的了解了嗎？
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 互聯網整理
關鍵詞 | 乙烯裂解爐 分類 原理
共 2915 字 | 建議閱讀時間 15 分鐘
裂解爐的結構
乙烯裝置中的裂解爐由對流段、輻射段（包括輻射爐管和燃燒器）和急冷鍋爐系統三部分構成。
裂解反應在輻射段爐管中發生生成乙烯和丙烯等產品。對流段回收高溫煙氣余熱，以氣化和過熱原料至反應所需的橫跨溫度，同時預熱鍋爐給水和超高壓蒸汽。急冷鍋爐系統的作用是終止裂解二次反應并回收裂解氣的高溫熱量以產生超高壓蒸汽。
基本流程如下：
裂解爐的分類
乙烯裂解爐的種類從技術上可分為雙輻射室、單幅射室及毫秒爐。
從爐型上可分為CBL裂解爐（自主研發）、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。
CBL型裂解爐
CBL爐是我國在20世紀90年代，北京化工研究院、中國石化工程建設公司、蘭州化工機械研究院等多家單位，相繼開發的高選擇性裂解爐。
CBL裂解爐的對流段設置在輻射室上部的一側，對流段頂部設置煙道和引風機。對流段內設置原料、稀釋蒸汽、鍋爐給水預熱、原料過熱、稀釋蒸汽過熱、高壓蒸汽過熱段。稀釋蒸汽的注入：二次注汽的為I、Ⅱ型，一次注汽的為Ⅲ型。
主要特點是將對流段中稀釋蒸汽與烴類傳統方式的一次混合改為二次混合新工藝。一次蒸汽與二次蒸汽比例應控制在適當范圍內。采用二次混合新工藝后，物料進入輻射段的溫度可提高50℃以上。
展開 揚子石化│乙烯裝置裂解爐低氮燃燒器改造及運行探討
2）在裂解爐燒焦過程中，經跟蹤監測，發現在此期間裂解爐煙道出口NOx排放不合格。
3）在裂解爐降溫停爐過程中，經跟蹤監測，發現在500℃以上時裂解爐煙道出口NOx排放不合格，但NOx排放值隨著溫度的下降逐漸降低，至輻射段出口溫度500℃以下時降至100mg/m3以下。
4）裂解爐在首次投料運行時，在裂解爐溫度調整過程中，也有NOx排放不合格的情況發生。
從上述問題可發現，低氮燃燒器改造后，裂解爐投用時的NOx排放不達標主要集中在開停爐階段。
03
改造后的優化運行調整
1)在首次投用低氮燃燒器時，在正常操作期間，部分裂解爐的NOx排放距100mg/Nm3警戒線余量少。經技術人員和廠家人員在現場對NOx的分布進行測量和調整，可將NOx排放修正值降低到80mg/Nm3以內，但在調整過程中發現，僅對底部低氮燃燒器調整，爐內火焰極易發生燃燒狀況差，火焰發飄的情況，直接影響裂解爐的運行周期。經分析認為主要是側壁風門密封不良，導致氧含量局部過高，影響燃燒模型的調整。為此在裂解爐第2個運行周期投用前，對其側壁燃燒器進行了更換和調整，也為其它裂解爐的低氮燃燒器改造提供了思路。通過幾次的優化調整，裂解爐低氮燃燒器改造后在日常運行過程中能穩定達標，NOx排放正常在80mg/Nm3左右。
2）燃燒器在燒焦、降溫和升溫期間出現在氧含量3%(干基)條件下NOx不合格情況。
展開 氣體質量流量計在石油化工乙烯裂解爐流量監測
下面工采網小編通過介紹石油化工裂解爐乙烯流量監測中了解氣體質量流量計應用技術方案。
乙烯的生產是整個石油化工行業的基礎，裂解爐則是生產乙烯的主要裝置，其功能是將石腦油、柴油、加氫尾油、液化石油氣（LPC）等液體原料和循環乙烷等氣體原料加工成裂解氣，包括（乙烯、丙烯和各種高副產品）。通過高溫和催化劑的作用,將石油或天然氣中的烴類化合物轉化為乙烯。乙烯裂解爐的結構包括爐體、爐管、加熱裝置、冷卻裝置和控制系統等部分,工作原理是在裂解過程通過燃氣燃燒在裂解爐的爐內產生1000℃以上的高溫（乙烯裂解反應需要一定的溫度和壓力條件。一般情況下,乙烯裂解.爐的溫度在700°C 到950°C之間,壓勵在0.1MPa到1.0MPa之間。高溫可以促進反應的進行,但過高的溫度可能會導致副反應的發生。）催化劑的作用下將各種原料在爐的對流段預熱并與稀釋蒸汽混合（以降低碳氫化合物分壓）后，進入輻射段的爐管，在高溫作用下發生裂解反應，生成多組分裂解氣。為了抑制二次反應的發生，高溫裂解氣通過余熱鍋爐和急冷器進行冷卻和熱量回收，然后將裂解氣輸送至急冷裝置的汽油分餾塔。生成乙烯和其他副產物。
乙烯裂解爐的操作和控制是確保反應正常進行的關鍵。通過合理的設計和優化,可以提高乙烯的產率和選擇性,實現高效的生產。因而乙烯裝置裂解爐的運行分析需要對爐內溫度、壓力、流量等參數進行監測和記錄。通過實時監測這些參數，可以了解爐內反應的熱力學狀態，并進行及時調整。當溫度過高時，乙烯裝置裂解爐的運行分析需要對爐內溫度、壓力、流量等參數進行監測和記錄。通過實時監測這些參數，可以了解爐內反應的熱力學狀態，并進行及時調整。可以適當降低裂解爐進料溫度或改變進料組成，以保證乙烯產物的質量和產量。
展開 乙烯裂解爐輻射段爐管鼓包開裂失效分析
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 石油化工腐蝕與防護
作 者 | 劉海波 等
關鍵詞 | 乙烯裝置 裂解爐 爐管開裂
共 1023 字 | 建議閱讀時間 5 分鐘
導讀
乙烯裂解爐是乙烯裝置的核心設備，長期在高溫環境下服役，易發生輻射段爐管的失效。離心鑄造的乙烯裂解爐爐管，材質為ZGCr25Ni35Nb，具有良好的抗高溫蠕變、抗高溫氧化和抗高溫滲碳性能。送檢失效爐管安裝于乙烯裂解管輻射爐膛，爐膛操作溫度為1100℃，管內壓力為0.07~0.13MPa，在熱輻射下運行，爐管處于自由懸垂狀態，兩端僅受彈簧支吊架拉撐，兩端與連接部件組對焊。為確定爐管失效模式，避免類似問題再次發生，有必要對鼓包泄漏的爐管進行失效分析。
失效分析
01
宏觀分析
送檢爐管失效部位見圖1。
由圖1可見，失效部位為爐管彎曲段管徑由大變小的突變處，鼓包開裂部位附近存在一處焊縫。失效爐管截取段內表面宏觀形貌見圖2。
將鼓包開裂處標記為A，遠離鼓包處內表面標記為B，遠離鼓包處焊縫標記為C，鼓包開裂附近焊縫標記為D。
展開 
四川石化│乙烯裝置能耗指標分析與優化措施
四川石化公司裂解爐目前試用2種結焦抑制劑，并且取得一定的效果；優化裂解爐操作降低對流段末端物料入口溫度，控制過剩空氣系數，從而保證裂解爐的熱效率；定期使用高聲強中頻聲波除灰器清潔對流段爐管表面，保證對流段爐管的傳熱；加強對燒嘴的維護定期排綠油防止燒嘴的堵塞；對于停下的裂解爐打開人孔進入爐膛檢查，清理堵塞的燒嘴，更換損壞的保溫。
獨山子石化220kt/a乙烯裝置能耗分析與優化
能源優化措施
01
裂解爐機械清焦及化學清洗
裂解爐對流段積灰是能耗不斷增大的主要因素，在裂解爐停爐期間進行機械清焦及化學清洗，提高裂解爐對流段傳熱能力，提高超高壓蒸汽溫度，降低裂解爐氧含量，降低裂解爐空氣過剩系數，降低燃料氣消耗，提高壓縮機運行效率，減少蒸汽消耗，降低裝置運行能耗。
1~7號爐在相同負荷及爐管出口溫度下化學清洗及機械清焦前后運行數據對比見表3。
02
優化裂解爐運行參數
220kt/a乙烯裝置對照裝置原始設計手冊，將裂解爐稀釋比逐步降低。輕烴爐稀釋蒸汽比由0.87降至0.75，石腦油爐稀釋蒸汽比由0.75降至0.68，碳五爐稀釋蒸汽比由0.75降至0.55。通過測算每小時可節約中壓蒸汽2.3t。預計全年節約中壓蒸汽用量20148t，可降低能耗(標油)6.96kg/t乙烯。
03
優化乙炔反應器運行參數
2019年4月12日始按照方案對乙炔反應器進行配粗氫操作，通過注入含有微量CO的粗氫降低催化劑的活性，提高其選擇性。通過配入粗氫，一段床層已重新出現增量，總體增量趨勢向好。通過配粗氫調整，實現平均乙烯增量達200kg/h。調整效果見圖1。
展開 獨山子石化│裂解氣壓縮機系統長周期運行中的問題及對策
當裂解爐高備停爐檢修時，SS產汽量將減少25～30t/h，造成裂解氣壓縮機的低壓閥開度變大，如果低壓閥開度不小于99%，機組控制系統默認為高壓閥處于轉速控制優先狀態，機組的轉速控制器將繼續開大HP閥來滿足原先轉速，造成SS管網壓力隨機組負荷波動，有可能導致裂解爐因汽包液位低聯鎖，出現重大非計劃停車事故。
針對SS溫度偏離設計值較大這一問題，決定通過采取裂解爐對流段化學清洗來提高對流段傳熱效率，進而提高SS溫度。實踐表明，裂解爐對流段化學清洗后裂解氣壓縮機透平的性能得到了改善，其關鍵數據見表2。
由表2可知：化學清洗后，SS溫度得到顯著提升，升幅為18℃。其次，與化學清洗前相比，清洗后裂解氣壓縮機盡管負荷較大，但其SS進汽流量反而減少8.2t/h，表明溫度是SS品質的主要保障因素。另外，在化學清洗后，裂解氣壓縮機透平進汽量小，但其抽汽流量和溫度均較高，這與其高壓調節閥開度變大和低壓調節閥開度減小相一致，閥門的動作結果致使了更多的抽汽流量，由于裂解氣壓縮機透平的抽汽進入高壓蒸汽管網，在某種程度上降低了裝置補入的高壓蒸汽量，進而降低裝置能耗。
圖3為裂解氣壓縮機整體性能曲線。
目前裝置負荷較大，當壓縮機轉速在4240r/min左右時，其轉速負荷約為102.4%，壓縮比約為28.3。圖3藍色五角星為裝置目前的操作點。由此可知，經過化學清洗，因裂解爐所產SS品質得到提高，使裂解氣壓縮機在低壓閥不全開的前提下繼續升高轉速，不僅增加了裝置的乙烯產量，同時使裂解氣壓縮機運行點距離喘振區域更遠。
圖4為裂解氣壓縮機透平的蒸汽消耗與功率關系。
展開 SEI專家│乙烯裝置急冷油塔改造技術方案
02
急冷油塔壓降
烴類蒸汽裂解生產乙烯的裝置中，輻射爐管的壓力對裂解產物收率有明顯的影響，降低輻射爐管的出口壓力（COP），有利于提高烯烴的收率，提高企業的經濟效益。裂解氣壓縮機一段入口壓力和COP密切相關，如果裂解爐和壓縮機之間的設備管道壓降大，使裂解氣壓縮機一段入口壓力降低、壓縮比增加，則壓縮機的功耗增加。若保持壓縮機入口壓力不變，則必須提高裂解爐出口壓力，從而使烴分壓增加、裂解選擇性降低。因此，在設計上應盡量減小裂解爐和壓縮機之間的設備管道壓降，在生產操作上也要防止工藝設備發生結垢。
裂解爐和壓縮機之間的主要設備是急冷油塔和急冷水塔。在本文所述乙烯裝置中，急冷水塔采用填料塔，全塔壓降相對較小。急冷油塔出于防止結焦的目的采用了板式塔，壓降相對較大，需嚴格控制。擴能后，為保持裂解爐仍能在較低的COP下操作，急冷油塔全塔壓降仍限制在不超過15kPa，這也為改造增加了難度。
急冷油塔改造技術方案
對于改造裝置，為減少改造工程量，縮短改造施工時間，塔的改造原則通常是利舊塔器殼體和設備基礎，通過更換高效或高通量塔盤來提高塔的處理能力。本文所述乙烯裝置原設計急冷油塔直徑為11.5m，對于這種超大型塔設備，通過利舊殼體改造內件來實現擴能無疑是優選方案，這對減少工程量和降低投資都更有利。
01
精餾段改造技術方案
急冷油塔精餾段為塔上部1號~12號塔板，原設計采用了由中國石化工程建設有限公司（SEI）開發的SFV固閥塔板專利技術。
展開 乙烯裝置裂解氣壓縮機級間為何結焦？有什么解決對策？
今天老姜帶大家梳理一下乙烯裝置原料裂解流程開始著重分析裂解氣壓縮機在運行中結焦的誘因、機理和應對策略。
乙烯裝置工藝流程簡介
目前全球通用的乙烯工藝分離流程有以下幾種：順序分離流程、前脫乙烷流程、前脫丙烷流程。順序分離流程顧名思義按碳一、碳二、碳三……順序分離；前脫乙烷流程是先將碳二及更輕組分與碳三、碳四等更重組分分開，再進行逐項分離；前脫丙烷流程是先將碳三及更輕組分與碳四等更重組分分開，再進行分離。不論哪一種流程，從流程和布置上來分，乙烯裝置大體可分為以下幾個工區：裂解區、急冷區、壓縮區、冷區和熱區。典型乙烯工藝流程如圖1所示。
裂解是指烴類原料在高溫條件下，發生碳鏈斷裂或脫氫反應，生成烯烴及其他產物的過程。生成的裂解氣要經過急冷區進行迅速冷卻，以防止二次反應的發生，同時回收熱量，之后進入裂解氣壓縮機。裂解氣的壓縮和脫除酸性氣體，目的是為達到分離所需的壓力，同時除去有害雜質。裂解氣中酸性氣體、水分、炔烴等雜質的存在對深冷分離和烯烴的進一步加工利用妨礙極大，因此裂解氣在深冷分離前必須進行預處理。對裂解氣進行壓縮，一方面可提高深冷分離的操作溫度，從而節約低溫能量和低溫材料，節省建設投資；另一方面加壓會促使裂解氣中的水與重質烴冷凝，可除去相當量的水分和重質烴，從而減少了干燥脫水和精餾分離的負擔。
從裂解爐來的裂解氣經裂解氣壓縮機增壓后按不同的分離順序進入熱分離和冷分離區進行分離，得到理想的乙烯、丙烯等石化原料。
由于裂解原料的多樣化，經裂解爐高溫裂解后的產物，成分非常復雜。表1給出了典型乙烯裝置裂解氣的氣體組分。
展開 干貨分享│乙烯裝置急冷區典型流程以及工藝操作要點
3
稀釋蒸汽發生系統
稀釋蒸汽發生系統的工藝操作重點一般從以下幾個方面考慮：
1）稀釋蒸汽發生溫度由裂解爐所需稀釋蒸汽壓力確定。
2）稀釋蒸汽發生塔底部連續排污一般控制為進料量的3%~5%。
3）工藝水汽提塔頂部氣量一般控制為進料量的3%。
4）工藝水汽提塔頂部氣相腐蝕性強，要注入緩蝕劑，控制為3mg/L。
5）工藝水是一高發泡物系，進料要注入消泡劑，一般控制為20mg/L。
6）工藝水pH值控制在7~10，采用注堿。
7）嚴格控制稀釋蒸汽中的油含量。如果稀釋蒸汽帶油進入到裂解爐系統時，會產生以下危害：
① 稀釋蒸汽帶油造成稀釋蒸汽流量波動大，甚至會引發蒸汽流量低低聯鎖跳車。
② 稀釋蒸汽帶油后進入裂解爐，在高溫時會產生焦質，導致爐管嚴重結焦，嚴重時會造成爐管爆裂。
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展開 這根管有點長，超級化工裝備，震撼來襲！
天華院熔噴料全套裝備在廠商現場
來看更多“黑科技”
當然，天華院在其他領域還有許多化工領域“黑科技”——
環保節能領域
乙烯裂解爐用急冷換熱器系統和燃燒系統設計
乙烯裂解爐用急冷換熱器系統和燃燒器系統是裂解爐中的技術要求非常高的關鍵設備，長期依賴進口。
降低乙烯裝置加工損失的途徑與措施，值得學習借鑒！
5
減少系統結焦損失
系統結焦主要包含裂解爐結焦、換熱器結焦，塔內壁、內件結焦等。在乙烯裝置中裂解單元結焦損失主要體現在裂解爐結焦，而分離單元換熱器結焦損失是系統結焦損失的主要部分。在高溫條件下，裂解原料容易在裂解爐的對流段、輻射段和急冷鍋爐、急冷器、裂解氣管線內結焦，這些結焦物一部分隨著裂解氣帶入急冷系統，通過過濾器定期清理。分離單元的換熱器結焦主要發生在分離熱區的部分換熱器。容易結焦的換熱器有低壓脫丙烷塔再沸器、脫乙烷塔再沸器、脫丁烷塔再沸器等。
6
其他因素及措施
乙烯裝置的物料損失除了上述的損失外，還有其它的損失途徑，其影響因素和措施有：
1) 根據裝置運行情況，2套裝置分列檢修，盡可能避免同時檢修，以最大限度的減少檢修損失。
2) 對裝置開停車網絡進行優化，盡可能使物料回收，避免不必要的放空。
3) 投用氫氣和燃料氣跨線，減少裝置出現非計劃停車的幾率。
4) 對裂解氣壓縮機除正常注入沖洗油外，還注入抗垢劑和分散劑來延緩壓縮機效率的下降。
5) 針對設備檢修過程中的倒空置換損失，加強設備的管理，做到合理檢修，減少檢修頻次。
6) 稀釋蒸汽系統的含油損失，通過穩定控制工藝水、急冷水的pH值在7.5左右，使得工藝水、急冷水中的含油量控制在1.5mg/L以內，處于較為合理的范圍內。
展開 一文說清！關于丙烯的那些事兒！
丙烯主要生產流程
從丙烯的供應來說，一種為傳統的工藝路線，包括蒸汽裂解、煉廠催化裂化FCC分離、重度催化裂解DCC等；另外為On-Purpose的工藝，包括丙烷脫氫PDH、烯烴歧化、MTP等。
裂解乙烯副產物
蒸汽熱裂解乙烯的原料包括石腦油、乙烷、乙烷/丙烷、丙烷、混合原料、丁烷、LPG、煉廠干氣、柴油等。裂解乙烯工藝中的乙烯收率與操作參數有一定的關系，但是更主要的是與原料特性有關，從多產乙烯、丙烯的角度，烷烴>環烷烴>單環芳烴>多環芳烴。從乙烷到柴油，相對分子量越大，乙烯、丙烯的收率越低。乙烷作為原料的雙烯（乙烯+丙烯）收率在80%左右，丙烷為原料約為60%，石腦油為原料約為45%。一般情況下，以石腦油為原料的裂解乙烯生產路線，對應的乙烯收率約為31%，丙烯16%；而以乙烷為原料的裂解乙烯路線，對應的乙烯收率約80%，丙烯約3%。一套世界級的裂解乙烯裝置一般有多臺裂解爐，包括循環乙烷裂解爐、輕質原料裂解爐、重質原料裂解爐等，以適應原料的多樣化，因此丙烯的產量變動較大。
煉油廠副產物
煉廠丙烯主要來自催化裂化（FCC）、減粘/熱裂化和焦化等三類裝置, 其中FCC 丙烯約占煉廠丙烯的97%, 是丙烯的第二大來源。催化裂化是煉油廠生產汽油的主要裝置之一，常用的催化裂化技術可以分為兩類，一類是催化裂化多產汽油，降低烯烴技術如：MIP、MIP-CGP、FDFCC、MGD等；另一類是催化裂化多產低烯烴技術，包括DCC、CPP、MIO、MGG、ARGG等。常規的催化裂化中丙烯收率約4%，乙烯收率小于1%，混合丁烯收率10%，汽油收率約58%；重度催化裂解DCC技術是以最大化丙烯生產為目標，丙烯收率可達20%以上。
展開 茂名石化│乙烯裝置急冷油稀釋蒸汽發生器內漏原因分析及應對措施
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 乙烯工業 茂名石化
作 者 | 唐裕榮
關鍵詞 | 乙烯裝置 急冷油稀釋蒸汽發生器 內漏
共 3345 字 | 建議閱讀時間 13 分鐘
導 讀
茂名石化2號乙烯裝置采用中石化與Lummus合作開發的乙烯專利技術，包括110kt/a SL-II型裂解爐、低壓激冷序列、分凝分餾塔和三元制冷技術等。2號乙烯裝置共有7臺裂解爐，年產640kt的乙烯。稀釋蒸汽發生系統是急冷單元的重要組成，該系統的作用是將循環急冷油伴隨的熱量傳遞給循環工藝水，產生的稀釋蒸汽供裂解爐使用。若產生的稀釋蒸汽不足，可用中壓蒸汽間接或直接補入。急冷油稀釋蒸汽發生器出現內漏后，換熱效果下降明顯，產生的蒸汽量大幅減少，外補中壓蒸汽會大幅增加。監控好稀釋蒸汽發生系統的運行，保證稀釋蒸汽的正常供給，對裝置的“安穩長滿優”生產十分重要。
稀釋蒸汽發生系統流程
急冷水塔分出的急冷水經過聚結器除油后進入工藝水汽提塔，除去一定量的酸性氣體及油分后的工藝水進入5臺并聯操作的急冷油稀釋蒸汽發生器(EB-230A/B/C/D/E)，利用循環的急冷油(QO)作熱源發生稀釋蒸汽，產生的稀釋蒸汽進入稀釋蒸汽發生罐(VB-230)進行閃蒸，并經中壓蒸汽過熱后供給裂解爐使用。經過換熱后的中壓蒸汽又作為稀釋蒸汽發生罐再沸器(EB-231A/B/C)的熱源，再次發生稀釋蒸汽，以充分回收中壓蒸汽熱量。
展開 獨山子石化│乙烯精餾塔壓差高原因分析及解決措施
將乙烯精餾塔乙烷由排火炬切至裂解爐進料。12h后全塔壓差達到設計值37kPa。
