裂解炉长周期运行的探索与研究

柳华盛

摘 要：本文分析中韩石化武汉乙烯装置裂解炉运行周期的优化与寻找出相应的对策措施。

关键词：裂解炉优化；运行周期；对策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.032

0 前言

乙烯装置裂解炉长周期运行，通过对“数据优化”和“现场优化”两个方面，优化裂解炉运行参数，维护裂解炉设备运行状态，旨在得到更高的产品收率和经济效益，并且确保裂解炉稳定安全平稳运行。

1 裂解炉内控的优化工作

针对裂解炉内部控制，从裂解炉的控制思路入手，抓住“稳定裂解深度”的大方针，弱化以往的裂解炉COT控制，通过原料的实际指标，利用SPYRO软件模拟出不同原料裂解炉最合适的裂解深度，再通过频繁的在线和离线裂解气样进行对比，调整裂解炉的实际运行参数。

1.1 液体炉

液体炉主要指石脑油炉和加氢尾油炉，根据实际石脑油和加氢尾油的原料指标，裂解深度是不停变化的，他们的裂解深度评判标准为丙烯/乙烯的质量比，石脑油炉的裂解深度范围大约为0.5～0.55之间，加氢尾油炉的裂解深度范围大约为0.55～0.6之间。

1.2 轻烃裂解炉

轻烃裂解炉通过将裂解气的丙烷转化率来衡量该炉的裂解深度，取消轻烃裂解炉的COT自动控制，通过反复计算丙烷的转化率进行热值控制。因此该裂解炉的COT是不停波动的，但是这种控制思路能够稳定轻烃裂解炉的转化率，使得裂解炉的运行周期得以保证，由之前的30天烧焦周期提升至45天左右。

1.3 循环乙烷气体炉

循环乙烷气体炉在运行过程中存在的问题：

（1）COT显示偏差较大，无法表征真实的裂解深度。

（2）循环乙烷炉的裂解深度无法在线监控，极容易出现过裂解和裂解深度过大的问题。

针对这两个问题，通过对循环乙烷炉进行两个方案的实施，简要归结为：

（1）循环乙烷裂解炉取消COT自動控制，采用热值直接控制，热值指标根据循环乙烷的总量进行调节，控制循环乙烷总量在17～19t/h范围内。

（2）每天采样分析循环乙烷炉的裂解气中的循环乙烷量，用于计算乙烷转化率，控制转化率在65%～70%中，保证裂解炉的转化率能维持在规定范围内。

1.4 裂解炉运行周期情况

对裂解炉的运行周期要做到有统筹、有记录、有规律。因此，根据需求，运用EXCEL建立裂解炉烧焦计划排产表，已运用于生产，见图1。

2 裂解炉新技术的应用

裂解炉上运用了多项前沿新技术，摒弃了传统的人工手动投退料过程，运用先进的APC系统在规定时间内完成裂解炉自动切换和烧焦操作，规避了失误的风险，也节省了时间；其次引入了一套裂解炉炉管温度安全监测与分析系统，能在中控室直接测量裂解炉炉管表面温度（TMT），合理分析裂解炉炉管的各点温度，预测运行周期，实时监控炉膛内的燃烧情况，及时做到问题早发现早解决；在一台裂解炉上试用了辐射段衬里及炉管的高温纳米辐射和高温纳米黑体节能涂层技术，裂解炉节能率达到3.39%，提高裂解炉热效率达到0.43%。

3 裂解炉本体维护

3.1 弹簧吊架吊杆断裂

裂解炉辐射段炉管弹簧吊架吊杆断裂，断裂部位全部位于吊杆挂钩处，如下图2所示。紧急联系设计院SEI和制造商青岛新力通，将吊杆形式由挂钩式改为吊耳式，改善受力性能，如下图3所示，同时将材质由0Cr25Ni20更改为0Cr20Ni32。

3.2 急冷器的水力清焦

急冷换热器高压水清洗是重要工作之一。

3.3 引风机维护

引风机是裂解炉上唯一的转动设备，对裂解炉安全平稳运行尤为重要。检查风机运行平稳的情况下，全部更换润滑脂，并增加润滑脂注入孔，便于将来加注润滑脂，汽包人孔垫片原来用的是基本型缠绕垫，可靠性较差，为了避免升温时泄漏，全部将垫片更换成波齿垫。

3.4 裂解炉对流段结焦

轻烃炉由于长期裂解原料为轻烃，运行状况不太良好，根据以往经验和研究，判断对流段炉管结焦较为严重，将对流段共约2200米长的原料炉管进行通球机械清焦。切割开对流段炉管，发现稀释蒸汽与原料混合部位结焦较严重，如下图4所示。清洗完后，炉管表面较干净，可见金属表面，如下图5所示，共清洗出焦粉约80Kg，如下图4、5、6所示。

4 裂解炉攻关内容

提升裂解炉热效率，对炉膛内部的保温砖，衬里和炉膛外部保温，炉子弯头箱位置进行整改。乙烯装置8台裂解炉低氮燃烧器改造及检修后，委托第三方进行热效率检测，平均热效率达到93.78%，最高热效率达到94.69%，均较改造前有较大的提升。其中4号炉改造后相同负荷下燃料气用量减少约400Nm?/h，排烟温度下降约15℃，热效率提高了约1.3%。

5 裂解炉日常的维护工作

（1）每天对裂解炉TMT的测温情况，检查炉膛燃烧情况，是否缺氧过氧燃烧，火嘴是否有堵塞或燃烧不好的火嘴进行清理。

（2）解气大阀的排油，确保每台裂解炉的防焦都能畅通，确保大阀正常开关。

（3）对裂解炉保温的老化，特别是沸热锅炉和辐射段的保温。

（4）对每台烧焦炉进行调整，烧焦温度平均，烧焦彻底，确保没有单根炉管超温的情况。

（5）检查炉膛的密封性能，减少过多的冷空气进入炉膛，影响炉子的热效率，对一些变形的或关不严的观火孔要及时整改更换，减少热量损失和能源浪费。

（6）定期对裂解炉的热电偶进行检查，发现有异常的及时处理，对容易结焦的热电偶在停炉时进行清焦处理。

（7）对于烧焦炉子，检查进料调节阀，稀释蒸汽调节阀，运行过程中的无法处理的漏点和仪表问题一并处理。

6 结束语

经历了一系列工作开展后武汉乙烯装置裂解炉的运行情况有了很大改观。目前正是裂解炉火嘴改造后的重要时期，无论从运行周期控制参数的变化速率，还是炉管表面温度TMT的上升速率，都较以前慢了较多，相信在该周期裂解炉能超过设计运行周期，甚至会更高。

参考文献：

[1]于遵宏.管式加热炉[M].烃加工出版社，1987（03）.

[2]刘运桃.管式加热炉的技术问答[M].中国石油出版社，2005（07）.

[3]武汉乙烯裂解炉考核报告[R].